离心泵的变频到底能不能节能

某泵站为例,一小时仅四台电机所消耗的电能就达到4600度,而提水泵站用电的量与水泵的出水流量有着直接的关系。因此,在泵站流量不需求全负荷时,变频调节转速来改变流量在整个泵站的节能中起到至关

重要的作用。本文将从水泵供水功率、供水效率以及电机的效率等几个方面来探讨变频与水泵的节能站供水系统工作点的

1.1工作点

扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点,称为供水系统的工作点,如图1中的A点所示。在这一点:供水系统即满足了扬程特性①,也符台了管阻特性②。供水系统处于平衡状态,系统稳走运行。

如阀门开度为100%、转速也为100%(与额定转速之比),则系统处于额定状态,这时的工作点称为额定工作点,或自然工作点

供水系统向用户供水时所消耗的功率PG(KW)称为供水功率,供水功率与流量Q和扬程HT的乘积成正比 即：

PG=CpHT·Q(1-1)

式中:Cp一比例常数

图1供水系统的工作点

由上图可以看出:供水系统的额走功率与面积ODAG成正比。

在提水泵站中,最根本的控制对象就是流量。因此,提到节能问题,必须从考察调节流量的方法入手。常见的方法有阀门控制法和转速控制法两种,下文以这两种常见的方法作为比较来探讨变撷在水泵节能方面的优势

2.1阀门控制法

此种方法通过关小或开大阀门来调节流量,而转速保持不变(通常为额定转速)。阀门控制法的实质是水泵本身的供水能力不变,而是通过改变输水管路中的阻力大小来改变供水的能力(反映为供水流量)

以适应拥护对流量的需求。这时,管路特性将随着阀门开度的改变而改变,但扬程特性不改变。由图2所示,设用户所需流量QA减少为QB,当通过关小闸门来实现时,管阻特性将改变为曲线③,而扬程特性则

仍为曲线①,故供水系统的工作点由A点移至B点。这时:流量减少了,但扬程却从HTA增大为HTB;由式可知,供水功率PG与面积OEBF成正比。

2.2转速控制法

即通过改变水泵的转速来调节流量,而阀门的开度则保持不变(通常为最大开度)。转速控制法的实质是通过改变水泵的全扬程来适应用户对流量的需求。当水泵的转速改变时,扬程特性将随之改变,而管阻特

性则不变化。仍以用户所需流量从QA减小为QB为例,当转速下降时,扬程特性下降为曲线④,管路特性仍为曲线②,故工作点移至C点。可见:在流量减小为QB的同时,扬程减小为HTC;供水功率PG与面

积OECH成正比

两种调控的对比可由图2表示

图2调节流量的方法比较

3.1供水功率的比较

比较上述两种调节流量的方法,可以看出:在所需流量小于额定流量的情况下,转速控制时的扬程比阀门控制时的小得多,所以转速控制方式所需的供水功率也比阀门控制方式小得多。两者之差→P便是转速控制

方式节约的供水功率,它与面积HCBF(图2中的阴影部分)成正比。

3.2从水泵的工作效率比较

水泵工作效率相对值

式中：

由电动机的效率看节能

水泵在出厂时,由于

(1)对用户的管路情况无法预测

(2)管阻特性难以准确计算;

3)必须对用户的需求留有足够的余地

因此,在决定额定扬程和额定流量时,通常裕量较大,所以电动机的裕量也较大。所以,在实际的运行过程中,即使在用水量高峰时期,电动机也常常不处于满载状态,其效率和功率因数都较低

用了变频控制方式后,可将排水阀完全打开并适当降低转速。由于电动机在低频运行时,变频器的输出电压也将下降,从而提高了电动机的工作效率。

图4水泵的轴功率

综合起来,水泵的轴功率与流量间的关系如图4所示。图中,曲线①是调节阀开度时的功率曲线,当流量2=60%时,所消耗的功率由B点决定;曲线②是调节转速时的功率曲线,当2=60%时,所消耗的功率

由C点决定。由图可知,与调节阀门开度相比,调节转速时所节约的能量是相当可观。