水泵變頻運(yùn)行的特性曲線(xiàn)

1、本word文檔可編輯可修改 水泵變頻運(yùn)行 的特性曲線(xiàn)（一）1引言水泵冷油泵采用變頻調(diào)速可以達(dá)到很好 的節(jié)能效果，這在同行業(yè)中已經(jīng)有很多人寫(xiě)了大量 的論文進(jìn)行論述。但其結(jié)果卻有很多不盡人意 的地方，有很多結(jié)論甚至是錯(cuò)誤 的和無(wú)法解釋清楚 的，本文以簡(jiǎn)易 的圖解分析法來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步 的解釋和分析。2水泵羅茨真空泵變頻運(yùn)行分析 的誤區(qū)2.1有很多人在水泵變頻運(yùn)行 的分析中都習(xí)慣引用 風(fēng)機(jī)水泵中 的比例定律流量比例定律揚(yáng)程比例定律Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)23軸功率比例定律 P1/P2=(n1/n2)并由此得出結(jié)論 :水泵 的流量與轉(zhuǎn)速成正比，水泵 的揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速 的平方成正比，水泵

2、 的輸出功率與轉(zhuǎn)速 的 3次方成正比。以上結(jié)論確實(shí)是由風(fēng)機(jī)和水泵 的比例定律中引導(dǎo)出來(lái) 的，但是卻無(wú)法解釋如下問(wèn)題 :(1)為什么水泵變頻運(yùn)行時(shí)頻率在 3035Hz以上時(shí)才出水？(2)為什么水泵在不出水時(shí)電流和功率極小，一旦出水時(shí)電流和功率會(huì)有一個(gè)突跳，然后才隨著轉(zhuǎn)速 的升高而升高？2.2繪制水泵 的性能特性曲線(xiàn)和管道阻力曲線(xiàn)很多人繪制出水泵 的性能特性曲線(xiàn)和管道阻力曲線(xiàn)如圖 1所示。關(guān)注我 實(shí)時(shí)更新 最新資料 圖 1 水泵 的特性曲線(xiàn)圖 1中，水泵液下排污泵在 工頻運(yùn)行 的特性曲線(xiàn)為 F，額定 工作點(diǎn)為 A，額定1流量 Q，額定揚(yáng)程 H，管網(wǎng)理想阻力曲線(xiàn) R =K Q與流量 Q成正比。采用節(jié)

3、流調(diào)AA11節(jié)時(shí) 的實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線(xiàn) R， 工作點(diǎn)為 B，流量 Q，揚(yáng)程 H。采用變頻調(diào)速且沒(méi)2BB有節(jié)流 的特性曲線(xiàn) F，理想 工作點(diǎn)為 C，流量 Q，揚(yáng)程 H ;這里 Q =Q。2CCBC按圖 1中所示曲線(xiàn)，要想用調(diào)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(shí)際情況是不相符 的。實(shí)際水泵變頻調(diào)速時(shí)，頻率降到3035Hz以下時(shí)就不出水了，流量已經(jīng)降到零。2.3變頻泵與 工頻泵并聯(lián)變頻泵與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，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(huì)不出水？是否 工頻泵 的水會(huì)向變頻泵倒灌？ 3以上分析 的誤區(qū)(1)相似定律確實(shí)是風(fēng)機(jī)水泵在理論分析當(dāng)中 的

4、一條很重要 的定律， 它表明相似泵(或風(fēng)機(jī) )在相似 工況下運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)各參數(shù)之相互關(guān)系 的計(jì)算公式。而比例定律是相似定律作為特例演變而來(lái) 的。即兩臺(tái)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(zhuǎn)速不同時(shí)，水泵 的流量、揚(yáng)程和功率與轉(zhuǎn)速之間 的關(guān)系。(2)在風(fēng)機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)門(mén)擋板不變且溫度和密度不變時(shí)，管網(wǎng)阻力只與風(fēng)機(jī) 的流量有關(guān)，阻力系數(shù)為常數(shù)。因此其運(yùn)行 工況與標(biāo)準(zhǔn) 工況相同，可以應(yīng)用比例定律。但在風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于出口風(fēng)壓受其它風(fēng)機(jī) 的風(fēng)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(jīng)不再適用了。(3)相似定律在

5、引風(fēng)機(jī)中，如果擋板不變但介質(zhì)溫度和密度發(fā)生了變化時(shí)，作為特例，其形式也發(fā)生了變化，與上述比例定律不同，必須進(jìn)行溫度或密度 的修正。(4)在水泵方面，比例定律僅適用于水泵 的出水口和進(jìn)水口之間沒(méi)有高度差，即沒(méi)有凈揚(yáng)程 的情況。比如在沒(méi)有落差 的同一水平面上遠(yuǎn)距離輸水，水泵 的輸出揚(yáng)程(壓力)僅用來(lái)克服管道 的阻力，在這種情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零時(shí)，揚(yáng)程(壓力)也降到零，流量也正好降到零，這是理想 的水泵運(yùn)行 工況。圖 1中 工作點(diǎn) A和 C就完全適合這種 工況，可以使用比例定律。(5)但實(shí)際水泵運(yùn)行 工況不可能達(dá)到理想 工況，水泵 的出水口和進(jìn)水口之間是有高度差 的，有時(shí)還很大。在水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，水

6、泵 的出水口壓力還要受到其它水泵運(yùn)行壓力 的影響。并聯(lián)運(yùn)行 的泵要想出水，水其揚(yáng)程必須大于其他水泵當(dāng)時(shí) 的壓力。水泵出口流量并不是總管網(wǎng)流量，總管網(wǎng)流量為所有運(yùn)行 的水泵 的流量和。由 于管網(wǎng)總流量增大和阻力增大，因此并聯(lián)運(yùn)行 的水泵揚(yáng)程更高， 工況發(fā)生變化，因此比例定律在此也不再適用。4單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行 的圖解分析(1)單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行分析 的關(guān)鍵，在于水泵進(jìn)出口水位 的高度差，也就是水泵 的凈揚(yáng)程 H。水泵 的揚(yáng)程只有大于凈揚(yáng)程時(shí)才能出水。因此管網(wǎng)阻力曲線(xiàn) 的起始點(diǎn)就0是該凈揚(yáng)程 的高度，見(jiàn)圖 2。圖 2單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行特性曲線(xiàn)圖 2中，額定 工作點(diǎn)仍然為 A，理想管網(wǎng)阻力曲線(xiàn) R與流量成

7、正比。變頻后1 的特性曲線(xiàn) F， 工作點(diǎn) B。流量為零時(shí) 的凈揚(yáng)程 H，變頻運(yùn)行實(shí)際 工作點(diǎn) H與凈20B揚(yáng)程 的差 H=H -H，為克服管網(wǎng)阻力達(dá)到所需流量 Q時(shí) 的附加揚(yáng)程。由于管網(wǎng)B0B阻力曲線(xiàn)與圖 1不同，因此不滿(mǎn)足相似定律。 (2)圖 2中 的 工作點(diǎn) A為水泵額定 工作點(diǎn)，滿(mǎn)足水泵 的額定揚(yáng)程和額定流量。因此 R成為理想 的管網(wǎng)阻力曲線(xiàn)。但是由于實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線(xiàn)不可能為理想曲線(xiàn)，1因此實(shí)際 的最大 工作點(diǎn)一定要偏離 A點(diǎn)。如果實(shí)際最大 工作點(diǎn)向 A點(diǎn)右下方偏移，則由于流量增加較大，容易造成水泵過(guò)載。因此實(shí)際額定 工作點(diǎn)應(yīng)該向 A點(diǎn)左上方偏移，見(jiàn)圖 3。圖 3實(shí)際 工作點(diǎn)向 A點(diǎn)偏移

8、(3)圖 3中，在節(jié)流閥門(mén)全部打開(kāi)，管網(wǎng)阻力曲線(xiàn) R為實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線(xiàn)。2變頻器在 50Hz下運(yùn)行時(shí) 的實(shí)際最大 工作點(diǎn) C，實(shí)際最大流量 Q (比水泵 的額定流量CQ小)，最大流量時(shí) 的揚(yáng)程 H (比水泵實(shí)際額定揚(yáng)程 H高)。實(shí)際 工作點(diǎn) C 的參數(shù)只ACA能通過(guò)實(shí)際測(cè)試才能得出。當(dāng)在變頻器頻率為 F時(shí) 的特性曲線(xiàn) F，實(shí)際 工作點(diǎn) B。22 實(shí)際 工作點(diǎn)與凈揚(yáng)程 的差 H=H -H =K Q，為克服實(shí)際管網(wǎng)阻力達(dá)到所需流量 QB02B2時(shí) 的附加揚(yáng)程。 工作點(diǎn) B 的實(shí)際揚(yáng)程 H =K Q +H。BB2B205相同性能曲線(xiàn)水泵 工頻并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 的圖解分析(1)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上 的泵向同一壓力

9、管道輸送流體時(shí) 的運(yùn)行方式稱(chēng)為并聯(lián)運(yùn)行。并聯(lián)運(yùn)行 的目 的是為了增加流體 的流量，適用于流量變化較大，采用一臺(tái)大型泵 的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差 的場(chǎng)合。同時(shí)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)可以有備用泵，來(lái)保證系統(tǒng)運(yùn)行 的安全可靠性。(2)水泵并聯(lián)運(yùn)行 工況 的 工作點(diǎn)，由并聯(lián)運(yùn)行 的總性能曲線(xiàn)和總 的管道特性曲線(xiàn) 的交點(diǎn)來(lái)確定。并聯(lián)運(yùn)行 的總性能曲線(xiàn)，是根據(jù)并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 工作揚(yáng)程相等，流量相加 的原則，在同一坐標(biāo)揚(yáng)程下，將每臺(tái)泵性能曲線(xiàn)上相應(yīng) 的橫坐標(biāo)流量相加繪制而成 的，見(jiàn)圖 4。相加 的原則，在同一坐標(biāo)揚(yáng)程下，將每臺(tái)泵性能曲線(xiàn)上相應(yīng) 的橫坐標(biāo)流量相加繪制而成 的，見(jiàn)圖 4。 圖 4水泵并聯(lián)運(yùn)行特性(3)圖 4為兩臺(tái)相同

10、性能泵并聯(lián) 工作 的總性能曲線(xiàn)與 工作點(diǎn)。其中 A為任意一臺(tái)泵單泵運(yùn)行時(shí) 的 工作點(diǎn)，凈揚(yáng)程 H。B為兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)單臺(tái)泵 的 工作點(diǎn)。 F20為兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 的總 的性能曲線(xiàn)，在縱坐標(biāo)相同 的情況下，橫坐標(biāo)為單臺(tái)泵性能曲線(xiàn) 的兩倍。并聯(lián)運(yùn)行 的 工作點(diǎn) C點(diǎn) 的流量 Q =2Q，揚(yáng)程 H =H。管網(wǎng)阻力曲CBCB線(xiàn)不變，只是兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，流量為兩臺(tái)泵 的流量和。(4)兩臺(tái)相同性能 的水泵并聯(lián)運(yùn)行有如下特點(diǎn) :H =H H :即兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程相同，且一定大于單臺(tái)泵運(yùn)行時(shí) 的揚(yáng)程。CBA Q =2Q H H :即兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程相同，且一定大于每臺(tái)CB2A2A1B1泵單泵運(yùn)行

11、時(shí) 的揚(yáng)程。（2) Q =Q +Q H H :即兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程相同，且一定大于大泵單CB2A2A1B1泵運(yùn)行時(shí) 的揚(yáng)程 H，更大于小泵單泵運(yùn)行時(shí) 的揚(yáng)程 H。A1B1(2) Q =Q +Q Q +Q :即兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行 的總輸出流量為兩臺(tái)泵輸出流CA2B2A1B1量之和 ;每臺(tái)泵 的流量一定小于該泵單泵運(yùn)行時(shí) 的流量。因此并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 的總流量，不能達(dá)到每臺(tái)泵單泵運(yùn)行 的流量和。(3)兩泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，揚(yáng)程低 的水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)流量減少更快。(4)當(dāng)管網(wǎng)阻力曲線(xiàn)變化時(shí)，容易發(fā)生 工作點(diǎn)在 D 的位置，該點(diǎn) 的揚(yáng)程高于小泵 的最大揚(yáng)程，造成小泵因揚(yáng)程不足不出水，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。7變頻泵與

12、工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 的圖解分析7.1變頻泵與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)總 的性能曲線(xiàn)，與關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程 (最大揚(yáng)程 )不同，流量也不同 的水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 的情況非常類(lèi)似，可以用相同 的方法來(lái)分析。 圖 7 變頻泵與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線(xiàn)圖 7中:(1) F為 工頻泵 的性能曲線(xiàn)，也是變頻泵在 50Hz下滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí) 的性能曲線(xiàn)1(假定變頻泵與 工頻泵性能相同 )， 工頻泵單泵運(yùn)行時(shí) 的 工作點(diǎn) A。1(2) F為變頻泵在頻率 F時(shí) 的性能曲線(xiàn)，變頻泵在頻率 F單獨(dú)運(yùn)行時(shí) 的 工作222點(diǎn) B。1(3) F為變頻和 工頻水泵并聯(lián)運(yùn)行 的總 的性能曲線(xiàn)， 工作點(diǎn)3C，揚(yáng)程 H，流量CQ =Q +Q。CA2B2

13、7.2變頻泵與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 的特點(diǎn)（1) F不僅僅是一條曲線(xiàn)，而是2F1性能曲線(xiàn)下方偏左 的一系列曲線(xiàn)族。 F3也不僅僅是一條曲線(xiàn)，而是在 F性能曲線(xiàn)右方偏上 的一系列曲線(xiàn)族。1 （2) F變化時(shí)， F也隨著變化。 工作點(diǎn) C也跟著變化。因此變頻泵 的揚(yáng)程 H23B2，流量 Q， 工頻泵揚(yáng)程 H，流量 Q，以及總 的揚(yáng)程 H =H =H，和總流量 QB2A2A2CB2A2C= Q +Q都會(huì)隨著頻率 F 的變化而變化。A2B22（3)隨著變頻泵頻率 F 的降低，變頻泵 的揚(yáng)程逐漸降低，變頻泵流量2Q快B2速減少 ; 工作點(diǎn) C 的揚(yáng)程也隨著降低，使總 的流量 Q減少;因此 工頻泵 的揚(yáng)程也

14、降C低，使 工頻泵流量 Q反而略有增加，此時(shí)要警惕 工頻泵過(guò)載。A28水泵運(yùn)行時(shí) 的特例8.1變頻泵與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特例之一，是頻率 F = F =50Hz21圖 8變頻泵在 50Hz時(shí)與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線(xiàn)圖 8中: F1為 工頻泵 的性能曲線(xiàn)，也是變頻泵 F = F =50Hz下滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí) 的性能曲21線(xiàn)(假定變頻泵與 工頻泵性能相同 )， 工頻泵和變頻泵單泵運(yùn)行時(shí) 的 工作點(diǎn) A。1(2) F為變頻和 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)總 的性能曲線(xiàn)。 工作點(diǎn) C，揚(yáng)程 H =H =H3CB2等于每臺(tái)泵 的揚(yáng)程，每臺(tái)泵 的流量 Q =Q，總流量 Q =Q +Q =2Q。即當(dāng) FA2A2B2CA2B

15、2A22= F =50Hz時(shí)，變頻泵與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 的特性，與兩臺(tái)性能相同 的泵并聯(lián)運(yùn)1行時(shí)完全一樣。8.2變頻泵與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特例之二是 F =MIN2圖 9變頻泵在最低頻率下與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線(xiàn)圖 9中:(1) F為 工頻泵 的性能曲線(xiàn)， 工頻泵單泵運(yùn)行時(shí) 的 工作點(diǎn) A。11(2) F =MIN為變頻泵最低頻率下單泵運(yùn)行時(shí) 的性能曲線(xiàn)。2 (3) F為變頻和 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)總 的性能曲線(xiàn)， 工作點(diǎn) C不與 F相交，只33與 F相交，揚(yáng)程 H =H =H =H等于每臺(tái)泵 的揚(yáng)程， 工頻泵 的流量 Q =Q，總1CA1A2B2A2A1流量 Q =Q =Q，Q =0。CA2A1B2即當(dāng) F =MIN時(shí)，變頻泵 的揚(yáng)程不能超過(guò) 工頻泵 的揚(yáng)程，因此變頻泵 的流量為2零。變頻泵與 工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)總 的性能曲線(xiàn)，與單臺(tái) 工頻泵運(yùn)行時(shí) 的性能曲線(xiàn)相同，變頻泵沒(méi)有流量輸出，但仍然消耗一定 的功率。(4)在此運(yùn)行狀況中，變頻泵 的效率降到最低，因此變頻泵最好不要 工作在這種 工況中。(5)在這種特例中，