风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（八）第三讲水泵变频调速节能效果的计算方法

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1、风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（八）/第三讲水泵变频调速节能效果的计算方法作者：国家电力公司热工研究院自动化所徐甫荣3.1相似抛物线的求法水泵与风机不同，由于静扬程的存在，阻力曲线不是相似曲线，因此图2-12中转速变化前后的运行工况点m与m不是相似工况点，故其流量、扬程(或全压)与转速的关系不符合比例定律，不能直接用比例定律求得。但当管路性能曲线的静扬程(或静压)等于零时，即hst=0(或pst=0)时，管路性能曲线是一条通过坐标原点的二次抛物线，它与过m点的变转速时的相拟抛物线重合，因此，m与m又都是相似工况点(比如风机)，故可用比例定律直接由m点的参数求出m点的参数

2、。例2-1：某锅炉给水泵的性能曲线如图2-12所示，其在额定转速下运行时的运行工况点为m，相应的qm=380m3/h。现欲通过变速调节，使新运行工况点m的流量减为190m3/h?，试问其转速应为多少(额定转速为2950r/min)？解：变速调节时管路性能曲线不变，而泵的运行工况点必在管路性能曲线上，故m点可由qm’=190m3/h处向上作垂直线与管路性能曲线相交得出，由图可读出m点的扬程hm1=1670m。m/与m不是相似工况点，需在额定转速时的h-q曲线上找出m的相似工况点a，以便求出m的转速。过m/点作相似抛物线，由比例定律得：h=hm’/q2.m’=1670/(190

3、)2·q2=0.046q2。为了把相似抛物线作到图2-12上，上式(h=0.046q2)中h与q的关系列表如下：q(m3/h)0100200220240h(m)0460184022262650把列表中数值作到图2-12上，此过m＇点的相似抛物线与额定转速下h-q特性曲线相交于a点。用同样的方法可以作出过m1、m2点的相似抛物线与额定转速下h-q特性曲线相交于b点和c点。由图可读出qa=227m3/h，ha=2360m，故得：n’=qm’/qa·n=190/227·2950=2469(r/min)或n’√(hm’/ha)·n=√(1670/2360)·2950=2481(r/

4、min)。上述两式得出的结果略有不同是因作图及读数误差引起的。从计算结果知，此泵装置因管路静扬程hst很高(60%)，故当流量减少到原流量的50%时，其转速只降到原转速的2469/2950=83.7%，而不是50%；其节能率约为1-(0.8373/0.81/0.96)=24.6%，而不是1-(50%)3＝87.5%！水泵系统管路性能曲线中静扬程(静压)所占比例的大小，与调速装置节能效果的大小相关。当静扬程所占比例很大时，即使泵系统的工作流量变化很大，但调速装置的转速变化范围并不大，结果变速调节的节能效果也不大。这是因为静扬程(静压)不等于零时，管路性能曲线与变转速时的相似抛

5、物线不重合，故变速前后各工作点间的关系并不符合比例定律，即流量比不等于转速比。当静扬程(静压)为正值时，流量比恒大于转速比。例如dg500-180型锅炉给水泵，其最高转速n=2950r/min，相应q=500m3/h，he=1800m，hc=2500m。若泵系统的静扬程hst=1500m(hst/hc=60%)。则变速调节流量至60%最大流量(300m3/h)时，相应转速为最高转速的89%(2625r/min)。可见这比静扬程为零时流量比为60%时，转速比也为60%时要高多了。因此，管路性能曲线的静扬程越高，则变速调节流量时，其轴功率的减少值也越小。所以说，对于有较大静扬程

6、的水泵，只用工作流量变化范围大小确定节能效益的大小就不正确了，应根据转速变化范围确定节能效益的大小才是正确的。图2-12所示为水泵在不同工作点的变频调速相似抛物线的求法，表2-1为某离心泵在不同静扬程和不同流量时转速、轴功率和节电率的关系。图2-12某锅炉给水泵的性能曲线相似抛物线的求法3.2调速范围的确定水泵系统由于泵径与管径不同(管径一般要大于泵径)，且千差万别，所以阀门开度与流量的关系比较复杂，一般来说没有固定的关系可循。常常可以看到阀门开度才30%左右，而泵和电动机都已经过载的情况，也就是说流量已经超过了额定流量！如湄洲湾电厂的给水泵，当机组满负荷运行时，其阀门开度

7、只有26%。在进行节能计算时，千万不能将阀门开度当作流量来计算。当水泵采用转速调节时，由于其静扬程一般都不等于零，故其阻力曲线不通过坐标原点，因此不是相似曲线，其流量和扬程与转速的关系要在作出各工况点的相似抛物线后，才能用比例定律计算。所以变速前后的流量比不等于转速比，也就是说流量不再与转速的一次方成正比，而是流量比恒大于转速比。例2-2中图2-13所示为某循环水泵变频调速节能原理图，图中分别画出了当流量分别为额定流量的60%、70%和80%时的相似抛物线，由此可进行调速范围和节能效果的计算。在确定调速范围时应兼顾