浅谈水泵变频节能理论

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1、2009年全国技工教育和职业培训优秀教研成果评选活动参评论文浅析用变频调速法控制水泵节能供水浅析用变频调速法控制水泵节能供水［摘要］:通过分析近代城市供水的现状，介绍供水的主要参数，在分析供水系统特性曲线和工作特点屮，以阀门控制法和转速控制法这两种调节水流量的方法作比较，从而提出一种由变频器调速控制的恒压供水系统，表明它是一种既能提高水泵效率，节约能源，又能保障可靠供水，具有较大的经济和社会意义的供水系统。［正文］随着城市建设规模的不断扩大和生活水平的提高，加上居住小区推行一户一表供水以后，对市政管网供水的可靠性（压力、流量）要求越来越高，各种分散或集屮加压

2、设施也逐渐增多。在这些加压设施屮，采用调节水池加上调速恒压供水系统（以下简称系统）变量供水方式已显现出极大的优越性。在居民生活用水、工业用水、各类自来水厂、油B、油库、锅炉定压供热和恒压补水喷淋及消防等供水系统屮，采用传统的水塔、高位水箱、气压增压等设备，不但占地面积和设备投资大，维护困难，且不能满足高层建筑、工业、消防等高水压、大流量的快速供水需求，例如：当发生火警吋，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火,可能引起重大经济损失和人员伤亡。另一方面，由于供水量的随机性，采用传统方法难以保证供水的实吋性，且水泵的选取往往是按最大供水量来确定，而高峰用水吋间较

3、短，这样水泵在很长一段吋间内有较大余量，不仅水泵效率低，供水压力不稳，而且造成大量电力浪费。这里就从供水的主要参数谈起，并分析供水系统特性曲线和工作特点，从而提出一种由变频器调速控制的恒压供水系统，它是一种既能提高水泵效率，节约能源，又能保障可靠供水，具有较大的经济和社会意义的供水系统。一、供水系统的主要参数：1•流量Q流量是指单位时间内流过管道内某一截面的水流量，常用单位是m3/min2扬程H扬程也称水头，是指供水系统把水从一个位置上扬到另一位置时，水位的变化量，数值上等于对应的水位差。常用单位是m.3.实际扬程Hb实际扬程是指实际的最高水位h2与最低水位

4、hlZ间的水位差，即供水系统实际提高的水位。即：Hb二h2・hl。4•全扬程Ht全扬程是指水泵能够泵水上扬的最高水位h3与吸入口的水位hOZ间的水位差。全扬程的大小说明了水泵的泵水能力。即:Ht二h3・hoo5.损失扬程Hl全扬程与实际扬程之差，即为损失扬程。Hb,Ht,Hl之间的关系是：Ht=Hb十Hl。供水系统为了保证供水，其全扬程必须大于实际扬程，这多余的扬程一方而用于捉高及控制水的流速，另一方而用于抵偿各部分管道内的摩擦损失。6.管阻R管阻是指阀门和管道系统对水流的阻力。和阀门开度、流量大小、管道系统等多种因索冇关，难以定量计算，常用扬程与流量间的关

5、系曲线來描述。5.压力P压力是表明供水系统中某个位置水压大小的物理量。其大小在静态时主要取决于管路的结构和所处的位置，而在动态情况下，则还与流量与扬程Z间的平衡情况有关。二、供水系统特性曲线和工作特点在供水系统中，最根本的控制对彖是流量。调节流量的方法常见的冇两种，分别是阀门控制法和转速控制法。1、阀门控制法阀门控制法是通过关小或开大阀门来调节流量，而转速则保持不变（通常为额定转速）。阀门控制法的实质是：水泵本身的供水能力不变，而是通过改变水路中的阻力大小来改变供水的能力（反映为供水流量），以适应用户对流量的需求。这时，管阻特性将随阀门开度的改变而改变，但扬

6、程特性则不变。扬程特性是指扬程H与水泵中水的流量Q的关系，如图1中的曲线①和②。可以看出，流量增大，扬程降低。管阻特性则是指在管道对水流的阻力与流量的关系。通常，在管阻一定情况下，扬程H与流量的关系是一族曲线如图1中的曲线③和④。可以看出，在管阻一定情况下，流量增大，扬程升高。图中表明，如用户所需流量从Qn减小到Qa，当通过关小阀门来实现时，管阻特性将由曲线③改变为曲线④，而扬程特性则保持为曲线①，故供水系统的工作点由N点移至A点，这时流量减小了，但扬程却从Hn变为Hi由图可知，供水功率Pg的节省与面积ODNHn和面积OEAHe之差成正比，即与面积EDNK和

7、面积AKHnHe之差成正比。2、转速控制法转速控制法是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）。转速控制法的实质是通过改变水泵的全扬程来适应用户对流量的需求。当水泵的转速改变吋，扬程特性将随之改变，而管阻特性则不变。仍以图1屮用户用户所需流量从Qn减小到Qa为例，当转速下降吋，扬程特性下降为图1曲线②，管阻特性则仍为曲线③，故工作点移至13点。可见在水量减小为Qe的同时，所需扬程减少为He。供水功率Pg的节省与面积0DNHn和面积OEBHc之差成正比，即与面积EDNK和面积BKHNHC之和成正比。由此可见，这种方法比阀门控制法节能

8、一如图1所示的灰色部分HeABHCo当然，上面讨论，