变频调速水泵应用在暖通空调系统中
| 水泵，众所周知，它是用来输送液体动力元件，国民经济许多部门要用到它。其品种规格繁多。对它分类方法也各不相同，按其工作原理可以分为三大类：叶片式水泵，容积式水泵，其他类型水泵。格兰富公司生产主要产品为离心泵，是叶片泵一种，亦为应用最为广泛泵型。此种泵工作原理是靠叶轮高速旋转时叶片拨动液体旋转，使液体获离心力而完成水泵输水过程，这种泵称为离心泵。其应用领域涉及生活热水供水、污水排水、工业应用、商业建筑暖通空调循环、冷却水输送等各个方面。离心泵是一种重要设备，它运转需要消耗大量动力！据统计，全世界20%电能是消耗水泵系统上。而事实上，采取必要技术措施及控制手段，其中30%-50%能耗是可以节省下来。 一：定速泵与变速泵： 传统供热、空调系统，是按单独质调节运行方式选择循环水泵，选泵原则是泵流量不能小于外网所需流量，一般外网理论流量1.1～1.2倍，扬程按管路及用户总阻力1.05～1.10倍进行选择，这时对应轴功率已大于100%。可见按定流量运行方式，水泵运行电耗是很大。带来调节效果十分理想。 水泵按定流量运行方式，如图1：当部分负荷状态下，系统所需流量降低，为适应其流量变化，需减小阀门开度调节以改变系统特性曲线，即消耗多余压头，浪费了大量电能！ 改变阀门开度完成对水泵运行点调节，我们还可以采用改变泵转速方法： 由可以看出：当泵转速改变后泵性能曲线将同时改变，而转速将随频率[Hz]改变而改变。对循环水泵性能分析可知：水泵流量、扬程和轴功率均与水泵叶轮转速之间存着一定比例关系： 如由此可以看出，水泵扬程与电机转速平方成正比，水泵轴功率与电机转速立方成正比。即当水泵流量降低20%时候，电机转速应降低20%，水泵电耗将降低50%；当水泵流量降低50%时候，电机转速就降低50%，水泵电耗降低87.5%。当系统需要流量降低时，降低转速，相应水泵流量降低，水泵轴功率降低，节约电能效果显著。，采用变速调节，也避免了采用阀门调节时不必要阀门压头损耗。 二：速度控制原理： 当流量降低时，控制器将检测压力信号（传感器电机电流或转速状态）。此时，控制器将向变频器发出一个信号，使其降低输出（较低频率）直至压力回到要求水平（设定点）。反之，当流量再次升高时，控制器将检测到压力降低。控制器将向变频器发出一个信号，使其提高输出（较高频率）直至压力回到要求水平（设定点）。 三：变速泵总体效率 通常人们所指泵效率，仅为水泵效率[hp],而严格意义上说，我们应该衡量是其总效率： 总体效率[ht]评估要同时考虑电机效率[hm]、水泵效率[hp]和转化效率[hd]。总体效率是指P1到P4变化。电机效率电机效率等级（EFF1或EFF2）和电机负荷不同而不同。 何为电机效率等级？ 美国国会1997年10月制定和实施了“能源政策法案”（EPACT），该法案对高效电机进行了定义。同样欧盟也有类似定义，欧洲电机和电力电子制作商协会（CEMEP）也对1.1-90KW，2极和4极范围内高效电机制定了最低要求定义。现CEMEP和EPACT分别是50Hz和60HZ世界上公认高效电机标准。CEMEP标准，电机效率被分为三个等级：EFF1-最高效率等级；EFF2-中等效率等级；EFF3-低效率等级。 现格兰富生产水泵可以配置EFF1(CEMEP标准电机)。 Eff1电机有何优点呢？ *效率更高 相普通电机来说，高校意味着相同能量数如而言，电机自身能量损失更少，而输出更多。同样，电机自身能量损失少，相同工作量所需能量条件下，电机输入能量就会减少，节省了能耗和运行成本。如图7，当负荷很低时（小于25%），意味着效率会急剧降低。但此时Eff1电机效率明显高于Eff2电机。 *部分负载时效率更高 大多数电机都很少100%满负载状况下工作。非满负载情况下，电机标称效率是多少，这一点是很重要。普通电机而言，则一般不提供此数据，EFF1电机效率必须是75%负载和100%负载时效率。EFF1电机来说，这两个效率值通常是相同。 *电机工作温度低 格兰富EFF1电机效率高，有能量损失所产生热量非常少，工作时电机温度要比普通电机工作温度低。由此，高效电机就能够更高环境温度下工作，所需环境冷却要求也要比通常使用标准电机低。 同样，受温度影响电机定子绕组电阻也能保持正常范围内，格兰富EFF1电机很少会出现电机定子绕组过热现象。这样，电机定子绕组绝缘和电机轴承使用寿命都会增加。 *噪音低 通常情况下，电机噪音主由冷却风扇产生。EFF1电机，效率更高，由能量损失所产生热量较少，用于降低电机温升所需冷却空气也较少。大多数额EFF1电机冷却风扇都较小，产生噪音也会降低。 *运行成本降低 EFF1电机能够节省能量、减少维修成本和其它相关运行成本，大大减少了业主成本。就此而言，EFF1电机价格非常有竞争力。实际上，正常工作情况下，增加最初采购成本可以不到3年时间内完全收回。 转化效率 计算转化效率时要考虑电机负荷和频率输出因素。但当负荷降低至30%时，效率变化将很大。 水泵效率 泵效率流量不同而不同。 同时泵最大效率泵大小而不同，通常来讲大泵会比小泵效率更高。当泵速度改变时，泵效率将同时改变。速度降低小于20％，效率改变很小。 总效率对能耗来讲是很重要，但控制模式却对能耗有着更大影响。下图展示了不同控制模式下节能效果： 四：结论： 技术进步，变频技术将越来越多被人们认可和应用，配合正确系统设计（如三次泵系统）以及科学选泵配泵，使用户感受到更高舒适性同时，到更加明显节能效果。 |
