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      小議離心泵變頻調速(之一)

      1、引言

      離心泵采用變頻調速可以達到很好的節能效果,這在同行業中已經有很多人寫了大量的論文進行論述。但其結果卻有很多不盡人意的地方,有很多結論甚至是錯誤的和無法解釋清楚的,本文以簡易的圖解分析法來進行進一步的解釋和分析。

      2、離心泵變頻運行分析的誤區

      2.1有很多人在離心泵變頻運行的分析中都習慣引用離心泵中的比例定律

      流量比例定律    Q1/Q2=n1/n2

      揚程比例定律    H1/H2=(n1/n2)2

      軸功率比例定律  P1/P2=(n1/n2)3

      并由此得出結論:離心泵的流量與轉速成正比,離心泵的揚程與轉速的平方成正比,離心泵的輸出功率與轉速的3次方成正比。

      以上結論確實是由離心泵的比例定律中引導出來的,但是卻無法解釋如下問題:

      (1)為什么離心泵變頻運行時頻率在30~35Hz以上時才出水?

      (2)為什么離心泵在不出水時電流和功率極小,一旦出水時電流和功率會有一個突跳,然后才隨著轉速的升高而升高?

      2.2繪制離心泵的性能特性曲線和管道阻力曲線

      很多人繪制出離心泵的性能特性曲線和管道阻力曲線如圖1所示










      (圖1)離心泵的特性曲線

      圖1中,離心泵在工頻運行的特性曲線為F1,額定工作點為A,額定流量QA,額定揚程HA,管網理想阻力曲線R1=K1Q與流量Q成正比。采用節流調節時的實際管網阻力曲線R2,工作點為B,流量QB,揚程HB。采用變頻調速且沒有節流的特性曲線F2,理想工作點為C,流量QC,揚程HC;這里QB=QC

      按圖1中所示曲線,要想用調速的方法將流量降到零,必須將變頻器的頻率也降到零,但這與實際情況是不相符的。實際離心泵變頻調速時,頻率降到30~35Hz以下時就不出水了,流量已經降到零。

      2.3變頻泵與工頻泵并聯

      變頻泵與工頻泵并聯運行時,由于工頻泵出口壓力大,變頻泵出口壓力小,因此懷疑變頻泵是否會不出水?是否工頻泵的水會向變頻泵倒灌?

      3、以上分析的誤區

      (1)相似定律確實是風機離心泵在理論分析當中的一條很重要的定律,它表明相似泵(或風機)在相似工況下運行時,對應各參數之相互關系的計算公式。而比例定律是相似定律作為特例演變而來的。即兩臺完全相同的泵在相同的工況條件下,輸送相同的流體,且泵的直徑和輸送流體的密度不變,僅僅轉速不同時,離心泵的流量、揚程和功率與轉速之間的關系。

      (2)在風機單機運行時,風門擋板不變且溫度和密度不變時,管網阻力只與風機的流量有關,阻力系數為常數。因此其運行工況與標準工況相同,可以應用比例定律。但在風機并聯運行時,由于出口風壓受其它風機的風壓的影響,出口流量也與總流量不同,造成工況變化,因此,比例定律已經不再適用了。

      (3)相似定律在引風機中,如果擋板不變但介質溫度和密度發生了變化時,作為特例,其形式也發生了變化,與上述比例定律不同,必須進行溫度或密度的修正。

      (4)在離心泵方面,比例定律僅適用于離心泵的出水口和進水口之間沒有高度差,即沒有凈揚程的情況。比如在沒有落差的同一水平面上遠距離輸水,離心泵的輸出揚程(壓力)僅用來克服管道的阻力,在這種情況下,當轉速降到零時,揚程(壓力)也降到零,流量也正好降到零,這是理想的離心泵運行工況。圖1中工作點A和C就完全適合這種工況,可以使用比例定律。

      (5)但實際離心泵運行工況不可能達到理想工況,離心泵的出水口和進水口之間是有高度差的,有時還很大。在離心泵并聯運行時,離心泵的出水口壓力還要受到其它離心泵運行壓力的影響。并聯運行的泵要想出水,其揚程必須大于其它離心泵當時的壓力。離心泵出口流量并不是總管網流量,總管網流量為所有運行的離心泵的流量和。由于管網總流量增大和阻力增大,因而,并聯運行的離心泵揚程更高,工況發生變化,因此,比例定律在此也不再適用。(未完待續)


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