水泵变频调速节能技术

水泵变频调速节能技术

目录

第一节概论

1.1 水泵的要紧功能和用途

1.2 水泵的性能参数

1.3 水泵的性能曲线

1.4 水泵拖动系统的要紧特点

第二节水泵并列运行分析

2.1. 水泵并联运行的一般情况

2.2 如何作出并联水泵的性能曲线（H-Q）或（P-Q）

2.3 当并联泵中的一台进行变速调节时，如何确定并联运行工况点？

2.4 静扬程（或静压）对调速范围的阻碍。

2.5. 变频泵与工频泵的并联运行分析

2.6. 高性能离心泵群的变频操纵方案

第三节水泵变频调速节能效果的计算方法

3.1 相似抛物线的求法

3.2. 调速范围的确定

3.3. 节能效果的计算

第四节水泵变频调速和液力偶合器调速节能比较

4.1.液力耦合器的工作原理和要紧特性参数

4.2.液力耦合器在风机水泵调速中的节能效果

4.3.风机水泵变频调速和液力耦合器调速对比计算

4.4.液力耦合器调速和变频调速的要紧优缺点比较

4.5.结论

第一节概论

风机与水泵是用于输送流体（气体和液体）的机械设备。风机与水泵的作用是把原动机的机械能或其它能源的能量传递给流体，以实现流体的输送。即流体获得机械能后，除用于克服输送过程中的通流阻力外，还能够实现从低压区输送到高压区，或从低位区输送到高位区。通常用来输送气体的机械设备称为风机（压缩机），而输送液体的机械设备则称为泵。

1.1 水泵的分类

水泵通常按工作原理及结构形式的不同进行分类，能够分为叶片式（又称叶轮式或透平式）、容积式（又称定排量式）和其他类型三大类。叶片式泵又能够分为离心泵、轴流泵、混流泵和漩涡泵；容积式泵又能够分为往复泵和回转泵，往复泵可分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵，而回转泵又可分为齿轮泵、螺杆泵、滑片泵和液环泵。

1.2 水泵的性能参数

水泵的差不多性能参数表示水泵的差不多性能，水泵的差不多性能参数有流量、扬程、轴功率、效率、转速、比转速、必须汽蚀余量或同意吸上真空高度等7个。

（1）流量以字母Q(q v、q m)表示，单位为（升）l/s、m3/s、

m 3

/h 等。泵的流量是指单位时刻内从泵出口排出并进入管路系统的液体体积。泵的流量除用上述体积流量q v 外，还可用质量流量q m 表示。q m 定义为单位时刻内从泵出口排出并进入管路的液体质量。显然q v 与q m 间的关系为：

v m q q ρ= （2） 扬程 水泵的扬程H 表示液体经泵后所获得的机械能。泵的扬程H 是指单位重量液体通过泵后所获得的机械能。水泵扬程的计算式为：

m g v v g p p Z Z H 2)(2

1221212-+-+-=ρ 式中： Z2、p2、v2 与 Z1、p1、v1 分不为泵的出口截面2和进口截面1的位置高度、压力和速度值。泵的扬程即为泵所产生的总水头，其值等于泵的出口总水头和进口总水头的代数差。

（3） 轴功率 由原动机或传动装置传到水泵轴上的功率，称为风机的轴功率，用P 表示，单位为kW 。 b r b r H Q gH Q P ηηρηηρ1021000==

式中：Q---水泵流量 （m 3/s ）；

H---水泵扬程 (m, gH p ρ=)；

r η－传动装置效率；

f η－风机效率；

d η－电动机效率。

电动机容量选择： d

f r gH Q P ηηηρ1000= 式中：“102”----由kg.m/s 变换为kW 的单位变换系数。 因为水的密度为1000 kg/m 3

,因此水泵轴功率的计算公式能够简化为： b

r g H Q P ηη⨯⨯= 电动机容量选择： d b r d

g H Q P ηηη⨯⨯= （ 若流量的单位用

“m 3/s ” ） （4） 效率 水泵的输出功率（有效功率）Pu 与输入功率（轴功率）P 之比，称为水泵的效率或全效率，以η表示：

P

gHQ P Pu f 1000ρη== （5） 转速 水泵的转速指水泵轴旋转的速度，即单位时刻内水泵轴的转数，以n 表示，单位为rpm(r/min)或s -1 （弧度/秒）。

（6） 比转速 水泵的比转速以n y 表示，用下式定义：

4/365.3H Q

n n y =

作为性能参数的比转速是按泵最高效率点对应的差不多性

能参数计算得出的。关于几何相似的泵，不论其尺寸大小、转速高低，其比转速均是一定的。因此，比转速也是泵分类的一种准则。

(7) 泵的必须气蚀余量或泵的同意吸上真空高度

泵的必须气蚀余量是指：为了防止泵内气蚀，泵运行时在泵进口附近的管路截面上单位重量液体所必须具有的超过汽化压头的富裕压头值，该值通常有泵制造厂规定。泵的必须气蚀余量用（NPSH）r表示,单位为米（m）。泵的同意吸上真空高度是指：为了防止泵内气蚀，泵运行时在泵进口附近的管路截面上所容许达到的最大真空高度值，该值也通常由泵制造厂规定，在不同的大气压力下及不同的液体温度时需要进行换算。泵的同意吸上真空高度用【Hs】表示，单位为米（m）。

1.3 水泵的性能曲线

图5所示是典型的锅炉给水泵性能曲线（H-Q）、以及效率和轴功率曲线。它是一条较为平坦的曲线，与风机的一族梳状曲线不同，其出口压力（扬程）随着流量的增加而单调下降，零流量时的扬程称为关死点扬程。水泵的静扬程（Hst）一般都不为零，图6所示为静扬程占到关死点扬程60％时的某给水泵的调速性能曲线和阻力曲线，

2000

2500

30003500

η(%)N (k W )

Q(m /h)3H (m ) 图5 典型的锅炉给水泵性能曲线 H 扬程O 5001000200025001500400300

200100q (M /h )v 3q v a q v m M'M A H -q v H -q 1v H M H A 相似抛物线

图6 某给水泵的调速性能曲线和阻力曲线

风机的性能曲线呈梳状，一般通过入口风门调节风量和风