变频器在恒压供水系统中的应

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1、电子教案陈立香主编变频调速本章应知本章应会1.了解水泵供水系统的主要参数及其特性，理解供水系统的节能原理。2.了解变频调速恒压供水系统的组成。1.掌握变频调速PID闭环运行在恒压供水系统中的应用。2.熟悉变频调速恒压供水系统的改造、调试方法。第六章　变频器在恒压供水系统中的应用第一节　概　　述一、水泵供水的基本模型与主要参数1.基本模型如图6⁃1所示是一个生活小区供水系统的基本模型，水泵将水池中的水抽出并上扬至所需高度，以便向生活小区供水。图6-1　水泵供水的基本模型a)全扬程的概念　b)基本模型2.供水系统的主要参数(1)流量流量是泵在单位时间内所抽送液体的数量，

2、常用的流量是体积流量，以字母Q表示，其单位是m3/h。(2)扬程是指单位质量的液体通过泵后所获得的能量，通常称为扬程。(3)全扬程也叫总扬程，是表征水泵泵水能力的物理量，包括把水从水池的水面上扬到最高水位所需的能量，以及克服管阻所需的能量和保持流速所需的能量，符号是HT。第一节　概　　述(4)实际扬程即通过水泵实际提高水位所需的能量，符号是HA。(5)损失扬程全扬程与实际扬程之差，即为损失扬程，符号是HL。HT=HA+HL（6⁃1）(6)管阻表示管道系统(包括水管、阀门等)对水流阻力的物理量，符号是P。二、供水系统的特性与工作点1.供水系统的特性(1)扬程特性即水泵的特

3、性。第一节　概　　述(2)管阻(路)特性是反映为了维持一定的流量而必须克服管阻所需的能量。从图6⁃3中可以看出在供水流量较小（QG=Q1）时，所需扬程也较小（HT=HT1）如B1点；反之，在供水流量较大（QG=Q2）时，所需扬程也较大（HT=HT2）如B2点。图6-2　扬程特性第一节　概　　述图6-3　管阻特性第一节　概　　述2.供水系统的工作点图6-4　供水系统的工作点第一节　概　　述(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6-4中的A点所示。(2)供水功率PG=CPHTQ（6⁃2）三、泵的特性分析与节能原理1.调节流量的方法在供水系

4、统中，最根本的控制对象是流量，因此要研究节能问题必须从考虑如何调节流量入手。第一节　概　　述图6-5　调节流量的方法与比较第一节　概　　述(1)阀门控制法即通过关小、开大阀门来调节流量，而转速则保持不变，通常为额定转速。(2)转速控制法即通过改变水泵的转速来调节流量，而阀门开度则保持不变(通常为最大开度)。2.转速控制法的节能效果第一节　概　　述(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小得多，所以转速控制方式所需供水功率比阀门控制方式小很多，即图6-5中CBFH阴影部分的面积，两者之差ΔP便是

5、转速控制方式节约供水的功率，它与CBFH的面积成正比，这也是采用调速供水系统具有节能效果的最基本方面。(2)从水泵的工作效率看节能1)工作效率的定义。ηP=PG/PP（6⁃3）第一节　概　　述2)水泵工作效率的近似计算公式。η*=C1（Q*/N*）－C2（Q*/N*）2（6⁃4）3)不同控制方式下的工作效率。(3)从电动机的效率看节能水泵厂在生产水泵时，由于对用户的管路情况无法预测，而且管阻特性难以准确计算；同时，还必须对用户的需求留有足够余量。采用了转速控制方式后，可将排水阀完全打开而适当降低转速，由于电动机在低频运行时变频器的输出电压也将下降，从而提高电动机的

6、工作效率，这是变频调速供水系统具有节能效果的第三个方面。第一节　概　　述图6-6　水泵的效率曲线第一节　概　　述图6-7　水泵的轴功率曲线第一节　概　　述四、二次方律负载实现变频调速后是如何得到最佳节能效果的如图6⁃8a所示，曲线0是二次方律负载的机械特性。图6-8　电动机的有效转矩与低频U/f曲线a)有效转矩与二次方律负载　b)低频U/f曲线第一节　概　　述1)U/f线选用曲线01。2)适当加大起动频率，以避免死点区域。应该注意的是，几乎所有变频器在出厂时都将U/f线设定在具有一定补偿量的情况下（U/f＞1）。第一节　概　　述第二节　变频调速恒压供水系统的实现一、变

7、频调速恒压供水系统的组成1.恒压供水的控制要求对供水系统进行控制，实质就是为了满足用户对流量的需求，所以流量是供水系统的基本控制对象，而流量的大小取决于水泵的扬程。1)如供水能力QG＞用水需求QU，则压力上升(p↑)。2)如供水能力QG＜用水需求QU，则压力下降(p↓)。3)如供水能力QG=用水需求QU，则压力不变(p=常数)。可见，供水能力与用水需求之间的矛盾具体地反映在流体压力上的变化，从而压力就成为用来作为控制流量大小的参变量。2.恒压供水系统的构成和工作原理图6-9　恒压供水系统框图第二节　变频调速恒压供水系