變頻調(diào)速水泵應(yīng)用在暖通空調(diào)系統(tǒng)中
| 水泵，眾所周知，它是用來輸送液體動(dòng)力元件，國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多部門要用到它。其品種規(guī)格繁多。對(duì)它分類方法也各不相同，按其工作原理可以分為三大類：葉片式水泵，容積式水泵，其他類型水泵。格蘭富公司生產(chǎn)主要產(chǎn)品為離心泵，是葉片泵一種，亦為應(yīng)用最為廣泛泵型。此種泵工作原理是靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片撥動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，使液體獲離心力而完成水泵輸水過程，這種泵稱為離心泵。其應(yīng)用領(lǐng)域涉及生活熱水供水、污水排水、工業(yè)應(yīng)用、商業(yè)建筑暖通空調(diào)循環(huán)、冷卻水輸送等各個(gè)方面。離心泵是一種重要設(shè)備，它運(yùn)轉(zhuǎn)需要消耗大量動(dòng)力！據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界20%電能是消耗水泵系統(tǒng)上。而事實(shí)上，采取必要技術(shù)措施及控制手段，其中30%-50%能耗是可以節(jié)省下來。 一：定速泵與變速泵： 傳統(tǒng)供熱、空調(diào)系統(tǒng)，是按單獨(dú)質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式選擇循環(huán)水泵，選泵原則是泵流量不能小于外網(wǎng)所需流量，一般外網(wǎng)理論流量1.1～1.2倍，揚(yáng)程按管路及用戶總阻力1.05～1.10倍進(jìn)行選擇，這時(shí)對(duì)應(yīng)軸功率已大于100%?？梢姲炊髁窟\(yùn)行方式，水泵運(yùn)行電耗是很大。帶來調(diào)節(jié)效果十分理想。 水泵按定流量運(yùn)行方式，如圖1：當(dāng)部分負(fù)荷狀態(tài)下，系統(tǒng)所需流量降低，為適應(yīng)其流量變化，需減小閥門開度調(diào)節(jié)以改變系統(tǒng)特性曲線，即消耗多余壓頭，浪費(fèi)了大量電能！ 改變閥門開度完成對(duì)水泵運(yùn)行點(diǎn)調(diào)節(jié)，我們還可以采用改變泵轉(zhuǎn)速方法： 由可以看出：當(dāng)泵轉(zhuǎn)速改變后泵性能曲線將同時(shí)改變，而轉(zhuǎn)速將隨頻率[Hz]改變而改變。對(duì)循環(huán)水泵性能分析可知：水泵流量、揚(yáng)程和軸功率均與水泵葉輪轉(zhuǎn)速之間存著一定比例關(guān)系： 如由此可以看出，水泵揚(yáng)程與電機(jī)轉(zhuǎn)速平方成正比，水泵軸功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速立方成正比。即當(dāng)水泵流量降低20%時(shí)候，電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)降低20%，水泵電耗將降低50%；當(dāng)水泵流量降低50%時(shí)候，電機(jī)轉(zhuǎn)速就降低50%，水泵電耗降低87.5%。當(dāng)系統(tǒng)需要流量降低時(shí)，降低轉(zhuǎn)速，相應(yīng)水泵流量降低，水泵軸功率降低，節(jié)約電能效果顯著。，采用變速調(diào)節(jié)，也避免了采用閥門調(diào)節(jié)時(shí)不必要閥門壓頭損耗。 二：速度控制原理： 當(dāng)流量降低時(shí)，控制器將檢測(cè)壓力信號(hào)（傳感器電機(jī)電流或轉(zhuǎn)速狀態(tài)）。此時(shí)，控制器將向變頻器發(fā)出一個(gè)信號(hào)，使其降低輸出（較低頻率）直至壓力回到要求水平（設(shè)定點(diǎn)）。反之，當(dāng)流量再次升高時(shí)，控制器將檢測(cè)到壓力降低。控制器將向變頻器發(fā)出一個(gè)信號(hào)，使其提高輸出（較高頻率）直至壓力回到要求水平（設(shè)定點(diǎn)）。 三：變速泵總體效率 通常人們所指泵效率，僅為水泵效率[hp],而嚴(yán)格意義上說，我們應(yīng)該衡量是其總效率： 總體效率[ht]評(píng)估要同時(shí)考慮電機(jī)效率[hm]、水泵效率[hp]和轉(zhuǎn)化效率[hd]?？傮w效率是指P1到P4變化。電機(jī)效率電機(jī)效率等級(jí)（EFF1或EFF2）和電機(jī)負(fù)荷不同而不同。 何為電機(jī)效率等級(jí)？ 美國(guó)國(guó)會(huì)1997年10月制定和實(shí)施了“能源政策法案”（EPACT），該法案對(duì)高效電機(jī)進(jìn)行了定義。同樣歐盟也有類似定義，歐洲電機(jī)和電力電子制作商協(xié)會(huì)（CEMEP）也對(duì)1.1-90KW，2極和4極范圍內(nèi)高效電機(jī)制定了最低要求定義?，F(xiàn)CEMEP和EPACT分別是50Hz和60HZ世界上公認(rèn)高效電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。CEMEP標(biāo)準(zhǔn)，電機(jī)效率被分為三個(gè)等級(jí)：EFF1-最高效率等級(jí)；EFF2-中等效率等級(jí)；EFF3-低效率等級(jí)。 現(xiàn)格蘭富生產(chǎn)水泵可以配置EFF1(CEMEP標(biāo)準(zhǔn)電機(jī))。 Eff1電機(jī)有何優(yōu)點(diǎn)呢？ *效率更高 相普通電機(jī)來說，高校意味著相同能量數(shù)如而言，電機(jī)自身能量損失更少，而輸出更多。同樣，電機(jī)自身能量損失少，相同工作量所需能量條件下，電機(jī)輸入能量就會(huì)減少，節(jié)省了能耗和運(yùn)行成本。如圖7，當(dāng)負(fù)荷很低時(shí)（小于25%），意味著效率會(huì)急劇降低。但此時(shí)Eff1電機(jī)效率明顯高于Eff2電機(jī)。 *部分負(fù)載時(shí)效率更高 大多數(shù)電機(jī)都很少100%滿負(fù)載狀況下工作。非滿負(fù)載情況下，電機(jī)標(biāo)稱效率是多少，這一點(diǎn)是很重要。普通電機(jī)而言，則一般不提供此數(shù)據(jù)，EFF1電機(jī)效率必須是75%負(fù)載和100%負(fù)載時(shí)效率。EFF1電機(jī)來說，這兩個(gè)效率值通常是相同。 *電機(jī)工作溫度低 格蘭富EFF1電機(jī)效率高，有能量損失所產(chǎn)生熱量非常少，工作時(shí)電機(jī)溫度要比普通電機(jī)工作溫度低。由此，高效電機(jī)就能夠更高環(huán)境溫度下工作，所需環(huán)境冷卻要求也要比通常使用標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)低。 同樣，受溫度影響電機(jī)定子繞組電阻也能保持正常范圍內(nèi)，格蘭富EFF1電機(jī)很少會(huì)出現(xiàn)電機(jī)定子繞組過熱現(xiàn)象。這樣，電機(jī)定子繞組絕緣和電機(jī)軸承使用壽命都會(huì)增加。 *噪音低 通常情況下，電機(jī)噪音主由冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生。EFF1電機(jī)，效率更高，由能量損失所產(chǎn)生熱量較少，用于降低電機(jī)溫升所需冷卻空氣也較少。大多數(shù)額EFF1電機(jī)冷卻風(fēng)扇都較小，產(chǎn)生噪音也會(huì)降低。 *運(yùn)行成本降低 EFF1電機(jī)能夠節(jié)省能量、減少維修成本和其它相關(guān)運(yùn)行成本，大大減少了業(yè)主成本。就此而言，EFF1電機(jī)價(jià)格非常有競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)際上，正常工作情況下，增加最初采購(gòu)成本可以不到3年時(shí)間內(nèi)完全收回。 轉(zhuǎn)化效率 計(jì)算轉(zhuǎn)化效率時(shí)要考慮電機(jī)負(fù)荷和頻率輸出因素。但當(dāng)負(fù)荷降低至30%時(shí)，效率變化將很大。 水泵效率 泵效率流量不同而不同。 同時(shí)泵******效率泵大小而不同，通常來講大泵會(huì)比小泵效率更高。當(dāng)泵速度改變時(shí)，泵效率將同時(shí)改變。速度降低小于20％，效率改變很小。 總效率對(duì)能耗來講是很重要，但控制模式卻對(duì)能耗有著更大影響。下圖展示了不同控制模式下節(jié)能效果： 四：結(jié)論： 技術(shù)進(jìn)步，變頻技術(shù)將越來越多被人們認(rèn)可和應(yīng)用，配合正確系統(tǒng)設(shè)計(jì)（如三次泵系統(tǒng)）以及科學(xué)選泵配泵，使用戶感受到更高舒適性同時(shí)，到更加明顯節(jié)能效果。 |
