空调水系统变流量节能控制.doc

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1、空调水系统变流量节能控制摘要：空调水系统变流量节能控制已在工程上得到了大量应用。本文对变频调速水泵在应用中的相关问题，如变频泵的特性、最小转速的控制范围、不同控制方式的节能效果、变频泵与定速泵并联运行时的控制等进行了分析研究。关键词：变频泵定速泵变流量控制　　随着人们节能意识的加强，变频器价格的下降，空调水系统变流量节能控制技术已在工程上得到了大量应用，特别是应用于一级泵系统。在理论和实践上得到了广大专业人士的认同[1，2]。但是，在实际应用中仍存在一定的盲目性，导致其节能效果不能得到充分发挥。本文将对变频调速水泵应用

2、的相关问题进行分析研究。1、变速泵的运行特性　　水泵进行变速运行时，通常以下列公式作为计算依据。（1）（2）（3）　　式中　　Q0、H0、n0、N0——水泵在额定工况下的流量、扬程、转速、功率，m3/h、m、r/min、kw；　　Q1、H1、n1、N1——水泵在实际工况下的流量、扬程、转速、功率，m3/h、m、r/min、kw。　　应当指出，上列公式是根据水泵的相似规律推导得出的。所谓相似是指在相似工况点上的物理量保持相似。因此，公式（1）、（2）、（3）在对应的相似工况点上才能成立。　　从公式（1），（2）可知，　　

3、所以，所有的相似工况点必须满足下列公式：（4）　　效率作为一个物理量，从理论上讲，在相似工况点上效率都是相等的。根据公式（4），水泵变速运行时，其理论等效率曲线是一组交于原点的二次曲线，见图1。其中A、B两点是相似工况点，ηA＝ηB。A点和A’点则不是相似工况点，两者的效率也不同。5　　水泵在变转速运行时，实际的等效率曲线并非如图1所示。事实上转速增大时，水力损失要上升。转速下降时，轴功率下降，而机械损失相对增加，凡此种种将影响水泵总效率的改变。实践证明，对于同一型号水泵最高效率点只出现在某一特定转速下，在其它转速时效

4、率均有所下降。图2是某一水泵的实际等效率曲线。从图2可以看出，该泵的最高效率ηmax＝86.9％（Q0＝630m3/h）。当转速下降为n’＝0.6n0（Q’＝372m3/h）时，η’＝65％。图1水泵的理论等效曲线2、影响水泵变频调速范围的因素　　水泵采用变频调速运行时，原来按工频状态设计的水泵与电机的运行参数均会发生较大变化。水泵的变频调速范围必须经过综合考虑，结合实际计算确定。2.1转速对电机效率的影响　　在工况相似的情况下，电动机功率N∝n3。随转速下降，轴功率会急剧下降。电机输出功率过度偏移额定功率，或者工作频

5、率过度偏移工频，都会使电机效率下降过快，最终影响整个水泵机组效率。　　由变频器驱动异步电动机时，电机电流会比工频供电时增大约5％，电机在低速运行时，冷却风扇的风量下降，会使电机温升增大，影响电机的安全运行。图2水泵的实际等效曲线2.2转速对变频器效率的影响　　变频器的负载率β与效率η的关系如图3所示。转速下降时，变频器的效率有所下降。图3变频器效率曲线2.3转速对水泵效率的影响　　综上所述，水泵转速调节范围不宜过大。通常应不低于额定转速的50％，最好在70－100％之间，当水泵的转速低于额定转速的40－50％时，水泵效

6、率明显下降，节能效果也大大下降。3、水泵变流量的控制方式对水泵运行节能的影响　　水泵变流量控制，目前常用的有以下三种方式：　　a)供、回水干管压差保持恒定的压差控制（简称压差控制）；　　b)末端（最不利）环路压差保持恒定的末端环路压差控制（简称末端压差控制）；　　c)供、回水干管水温差保持恒定（△t＝5℃）的温差控制（简称温差控制）。5　　图4是不同控制方式下水泵运行工况示意图。采用不同的控制方式，所对应的管路特性曲线各不相同。曲线A是采用温差控制的管路特性曲线（即空调水系统原有的管路特性曲线）。Q＝0，管路系统阻力△

7、H＝0，曲线B是采用末端压差控制时的管路特性曲线。H1是末端环路要求保持的压差。Q＝0，△H＝H1。曲线C是采用压差控制时的管路特性曲线，H2是要求保持的压差。Q＝0时，△H＝H2。图4不同控制方式下水泵运行工况图　　水泵的流量从Q0变化到Q0’时，A、B、C三条曲线所对应的水泵转速分别为nA、nB、nC。水泵的扬程分别为HA，HB，HC。　　为分析他们的节能效果，特举例说明。　　某空调水系统水泵流量Q0＝400m3/h、扬程H0＝33m、水泵轴功率N0＝48kw。采用压差控制H2＝16m，采用末端压差控制H1＝8m。

8、当流量变化为Q0’＝0.7Q0＝280m3/h时，计算在三种不同控制方式下水泵节能效果。　　①温差控制Q0’＝280m3/h，HA＝16.17m，ηA＝63％，NA＝19.58kw；　　②末端环路压差控制Q0’＝280m3/h，HB＝20.25m，ηB＝68％，NB＝22.72kw；　　③压差控制Q0’＝280m3/h，HC＝24