離心泵與風機

1、第3章 離心泵的運行工況及其分析離心泵的運行工況及其分析 離心泵的運行工況及其分析 在實際運行中，泵的瞬時出水量Q、揚程H、軸功率N及效率等在Q-H、Q-N、Q-曲線上的具體位置，稱為該泵裝置的瞬時工況點，它表示了該泵在此瞬間的實際工作能力。 影響工況點的因素：1）泵本身的型號；2）泵的實際轉速；3）輸、配水管路系統(tǒng)的布置以及水池、水塔的水位值及其變動等邊界條件。 泵與風機的性能曲線，只能說明泵與風機自身的性能，但泵與風機在管路中工作時，不僅取決于其本身的性能，而且還取決于管路系統(tǒng)的性能，即管路特性曲線。由這兩條曲線的交點來決定泵與風機在管路系統(tǒng)中的運行工況。水泵工況點的調節(jié)方法 這些調節(jié)方法

2、基本上可歸結為二條，即：1）改變輸、配水管路系統(tǒng) 的性能進行調節(jié)；2）改變泵本身的特性進行調節(jié)。 實際運行中，可根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選用合適的調節(jié)方法，并可同時采用數(shù)種調節(jié)方式以使水泵運行在所需要的或最佳的狀態(tài)。 閥門節(jié)流調節(jié)轉速調節(jié)串/并聯(lián)臺數(shù)調節(jié)變葉輪大小調節(jié)3.1 3.1 離心泵管道系統(tǒng)特性曲線離心泵管道系統(tǒng)特性曲線 水流經過管道時，一定存在管道水頭損失，其值用h表示，它是管道中沿程摩擦阻力和局部阻力產生的水頭損失之和。對于一定的管道來說，可以表示為： 2SQh 式中S代表長度、直徑已定的管道的沿程摩阻與局部摩阻之和的系數(shù)，稱為阻力系數(shù)。 上式可用一條拋物線（也即Q-h曲線來表示），此曲線

3、一般稱為管道水頭損失特性曲線。曲線的曲率取決于管道的直徑、長度、管壁粗糙度以及局部阻力附件的布置情況。 水泵裝置的管道系統(tǒng)特性曲線 為了確定水泵裝置的工況點，我們利用Q-h曲線，并且將它與水泵工作的外界條件（如水泵的靜揚程HST等）聯(lián)系起來考慮，按水泵的揚程計算式H=HST+h可畫出如圖所示的曲線，我們稱此曲線為水泵裝置的管道系統(tǒng)特性曲線。 該曲線上任意一點K的一段縱坐標hK，表示水泵輸送流量為QK、將水提升至HST高度時，管道中每單位重量液體所需消耗的能量值。 水泵裝置的管道系統(tǒng)特性曲線 水泵裝置的靜揚程HST，在實際工程中，可以是吸水池至壓出水池水面間的垂直幾何高差，也可能是吸水池與壓水密

4、閉水箱之間的表壓差。 因此，管道水頭損失特性曲線只表示在水泵裝置管道系統(tǒng)中，當HST=0時，管道中水頭損失與流量之間的關系曲線，此情況為管道系統(tǒng)特性曲線的一個特例。 3.2 離心泵定速運行工況與調節(jié)離心泵定速運行工況與調節(jié) 離心泵的工況點即其運行時所處的狀態(tài)點，該狀態(tài)點由離心泵在管路系統(tǒng)中所具有的一些特性參數(shù)（如轉速、流量、揚程等）共同確定。 3.2.1 3.2.1 離心泵的定速運行工況離心泵的定速運行工況 當離心泵的轉速保持不變時，所對應的工況稱為離心泵的定速運行工況 M點表示將水輸送到高度為HST時，水泵所供給水的總比能與管道所要求的總比能相等的那個點，稱它為該水泵裝置的平衡工況點（也稱工

5、作點）。只要外界條件不發(fā)生變化，水泵裝置將穩(wěn)定地在這點工作，其出水量為QM，揚程為HM，該點即為該離心泵的定速工況點。 圖圖3-3 離心泵裝置的工況離心泵裝置的工況3.2.23.2.2離心泵定速工況點的調節(jié)離心泵定速工況點的調節(jié) 在水泵的運行管理中，常需要人為地對水泵裝置的工況點進行必要的改變和控制，我們稱這種改變和控制為“調節(jié)”。 最常見的調節(jié)是用閘閥來節(jié)流，也就是改變水泵出水閘閥的開啟度來進行調節(jié)。 利用閘閥的開啟度可使水泵裝置的工況點由零到極限工況點QA之間變化 圖3-4 離心泵工況點隨水位變化 圖3-5 閘閥節(jié)流調節(jié) 3.3 離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運行工況 3.3.1 3.3.1 離心泵并聯(lián)

6、運行：離心泵并聯(lián)運行： 當采用一臺泵或風機不能滿足流量或能頭要求時，往往要用兩或兩臺以上的泵與風機聯(lián)合工作。泵 與風機聯(lián)合工作可以分為并聯(lián)和串聯(lián)兩種。 并聯(lián)系指兩臺或兩臺以上的泵或風機向同一壓力管路輸送流體的工作方式。并聯(lián)的目的是在壓頭相同時增加流量，并聯(lián)工作多在下列情況下采用：3.3 離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運行工況 1.1.離心泵并聯(lián)運行的適用場所離心泵并聯(lián)運行的適用場所1 1）用戶需要大流量而單臺泵滿足不了要求；）用戶需要大流量而單臺泵滿足不了要求；2 2）使用過程中流量要大幅度變化，且要求能進）使用過程中流量要大幅度變化，且要求能進行行 水泵臺數(shù)調節(jié)時；水泵臺數(shù)調節(jié)時；3 3）要求有水泵備用以

7、滿足不間斷供水需要時；）要求有水泵備用以滿足不間斷供水需要時；4 4）盡管單臺泵可滿足流量要求，但多臺泵并聯(lián)）盡管單臺泵可滿足流量要求，但多臺泵并聯(lián)的的 效率高于單臺泵時。效率高于單臺泵時。 離心泵并聯(lián)后其共同特性與單泵的特性并不相同，如何確定并聯(lián)運行的工況點，并聯(lián)運行有什么特點呢？2.2.離心泵并聯(lián)運行工況的圖解法離心泵并聯(lián)運行工況的圖解法原理原理 把I號泵Q-H曲線上的1、1、1，分別與II號泵Q-H曲線上的2、2、2各點的流量相加，則得到I、II號泵并聯(lián)后的流量3、3、3，然后連接3、3、3各點即得水泵并聯(lián)后的總（Q-H）1+2曲線。 圖圖3-6 水泵并聯(lián)水泵并聯(lián)QH曲線曲線3。同型號、

8、同水位、對稱布置的兩臺水泵并聯(lián)同型號、同水位、對稱布置的兩臺水泵并聯(lián)并聯(lián)工作的特點 揚程彼此相等，總流量為每臺泵輸送流量之和。 未并聯(lián)時泵的單獨運行時的工作點為S，而并聯(lián)的每臺泵的工作點N，可看出： 2,QQQQIIIIII,PPIII 一臺泵單獨工作時的流量，大于并聯(lián)工作時每一臺泵的流量，也即兩臺泵并聯(lián)工作時，其流量不是單泵工作時的流量加倍。這種現(xiàn)象在多臺泵并聯(lián)時，就很明顯，而且當管道系統(tǒng)特性趨向較陡時，就更為突出。如圖3-8。 4.不同型號的兩臺水泵在相同水位下的并聯(lián)工作 這種情況不同于上面所述的主要是： 兩臺水泵的特性曲線不同，管道中水流的水力不對稱。 兩臺水泵并聯(lián)后，每臺泵工況點的揚程

9、也不相等。因此，欲繪制并聯(lián)后的總Q-H曲線，就不能簡單地使用等揚程下流量疊加的原理，而要先扣除造成兩臺泵揚程差異的因素，即將兩臺泵的揚程換算為平衡揚程后（亦可用圖解法），才能采用等揚程下流量疊加的原理。 其具體方法是：在各臺水泵的特性曲線上分別減去各自由吸水管口到并聯(lián)交匯點這段管道的能量損失，得到兩條新的水泵特性曲線即為扣除了阻力影響的水泵等效特性曲線，再在等效特性曲線上應用圖解法即可。 3.3.2 3.3.2 離心泵串聯(lián)運行離心泵串聯(lián)運行 離心泵串聯(lián)離心泵串聯(lián) 就是將第一臺水泵的壓水管作為第二臺水泵的吸水管，水由第一臺水泵壓入第二臺水泵，水以同一流量依次流過各臺水泵。 水泵的串聯(lián)主要應用在以

10、下場合：水泵的串聯(lián)主要應用在以下場合： 1）單臺泵的揚程不能滿足供水要求時； 2）對舊系統(tǒng)進行改造后，管路系統(tǒng)的阻力增大，使 原有的水泵難以滿足要求，而此時又要利用原有 水泵時。 離心泵串聯(lián)運行圖解法 各臺水泵串聯(lián)工作時，其總Q-H曲線等于同一流量下?lián)P程的疊加 。 水泵串聯(lián)運行，要注意參加串聯(lián)工作的各臺水泵的設計流量應是接近的，否則，就不能保證兩臺泵都在較高效率下運行，嚴重時可使小泵過載或者反而不如大泵單獨運行。因為在水泵串聯(lián)條件下，通過大泵的流量也必須通過小泵，這樣，水泵就可能在很大的流量下強迫工作，軸功率增大，電動機可能過載。 另外，兩臺泵串聯(lián)時，應考慮到后一臺泵泵體的強度問題。 圖3-9

11、 水泵串聯(lián)工作 3.4 3.4 離心泵的調速運行工況離心泵的調速運行工況 調速運行是指水泵在可調速的電機或其他變速裝置的驅動下運行，通過改變轉速來改變水泵裝置的工況點 。 對調速運行工況，將著眼于在管網(wǎng)用水量逐時變動的情況下，如何充分利用通過變速而形成的離心泵Q-H曲線的高效工作區(qū)。因此，調速運行大大地擴展了離心泵的有效工作范圍，是水泵運行中十分合理的調節(jié)方式。 3.4.1 3.4.1 相似定律相似定律 實際應用中，如果實際水泵與模型水泵的尺寸相差不大，且轉數(shù)相差也不大時，可近似地認為三種局部效率都不隨尺寸而變，則相似定律可寫為： 3352223mmmmmmnnNNnnHHnnQQ （3-5）

12、 PP3.4.2 離心泵調速性能分析32121221212121nnNNnnHHnnQQ 此式表示同一臺離心泵，當轉速n變化時，其他性能參數(shù)將按上述比例關系而變，上面這三個式子為相似定律的一個特殊形式，稱為比例律。 它反映出轉速改變時，水泵主要性能變化的規(guī)律。在后述的關于離心泵裝置的變速調節(jié)工況就是應用比例定律來換算的。 應用：應用：（1）已知水泵轉速為n1時的（Q-H）1曲線，但所需工況點并不在該特性曲線上，而在坐標點A2處。則要知道水泵在A2點工作時，其轉速n2應為多少；（2）已知水泵n1時的（Q-H）1曲線，試用比例律畫出轉速為n2時的（Q-H）2曲線。 PP圖圖3-10 比例律的應用比

13、例律的應用 圖圖3-11 轉速改變時特性曲線變化轉速改變時特性曲線變化 3.4.3 離心泵的調速途徑及調速范圍 石油化工生產中的離心泵都是通過交流電機來帶動運轉的，交流電機調速方法多種多樣，從調速的本質來看，不同調速方式無非是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉速兩種。u 在生產機械中廣泛使用不改變同步轉速的調速方法，有繞線式電動機的轉子串電阻調速、斬波調速、串級調速以及應用的電磁轉差離合器，液力偶合器，油膜離合器等調速。u 改變同步轉速的有改變定子極對數(shù)的多速電動機，改變定子電壓、頻率的變頻調速以及無換向器電動機調速等。 3.4.3 離心泵的調速途徑及調速范圍 從能耗觀點來看，有高效調速方

14、法與低效調速方法兩種： 高效調速時轉差率不變，因此無轉差損耗，如多速電機，變頻調速以及能將轉差回收的調速方法（如串級調速等）。 低效調速屬有轉差損耗，如轉子串電阻，電磁離合器，液力偶合器。一般來說轉差損耗隨調速范圍擴大而增加，如調速范圍不大，能量損耗是很小的。3.4.3 離心泵的調速途徑及調速范圍 為了合理選擇調速方案，必須對各種方法進行分析、比較，并結合泵與風機運行工況來決定。一般遵循下列原則進行：電動機及負載類型和容量大小。節(jié)電效果和收回設備投資成本時間。性能指標：調速范圍、機械特性、效率、功率因數(shù)、對電網(wǎng)的干擾等。易維修和使用單位維修能力，設備的可靠性。3.4.4 3.4.4 離心泵調速

15、的注意事項離心泵調速的注意事項 1）水泵機組的轉子與其他軸系一樣，在配置一定的基礎后，都有自己的固有頻率。 要防止出現(xiàn)共振。 2）水泵的調速一般不輕易地調高轉速（指高于額定轉速）。 3）調速裝置價格昂貴，一般采用調速泵與定速泵并聯(lián)工作的方式 。 4）調速后工況點的揚程如果等于調速泵的啟動揚程，調速泵不起作用（即調速泵流量為零）。 5）一般地，調速后泵的轉速應在額定轉速的50%65%以上。 3.4.5 離心泵變頻節(jié)能原理與系統(tǒng)組成離心泵變頻節(jié)能原理與系統(tǒng)組成 1. 離心泵變頻節(jié)能原理離心泵變頻節(jié)能原理 根據(jù)電機的特性，其轉速n與其電源頻率f之間存在如下關系： psfn)1 (60 當電機的結構固

16、定后，其p就是一個常數(shù)，s也可當作常數(shù)，因此電機的轉速與其電源頻率f成正比關系。也即改變電機的電源頻率，即可改變其轉速。這就是所謂的變頻調速。1. 離心泵變頻節(jié)能原理離心泵變頻節(jié)能原理 不難發(fā)現(xiàn)，通過改變離心泵電機的電源頻率，可以改變離心泵的轉速，而轉速的改變則會引起離心泵功率以三次方的規(guī)律隨之變化。也就是說，只要改變離心泵的供電電源頻率，就能較大幅度地降低離心泵的功率消耗，這就是離心泵變頻調速的節(jié)能原理。 2. 離心泵變頻系統(tǒng)的組成離心泵變頻系統(tǒng)的組成 簡單的離心泵變頻調速系統(tǒng)由離心泵及其電機、變頻器、傳感器、控制器（部分系統(tǒng)無專門控制器，而是由變頻器來完成其控制功能）等組成，其示意圖如圖3

17、-12所示。 圖3-12 空調用離心泵變頻調速系統(tǒng)組成示意圖（帶工頻/變頻切換） 3. 變頻器的組成與工作原理變頻器的組成與工作原理 變頻器的工作原理與變頻器的類型有關。目前在離心泵與風機的變頻調速中采用的變頻器一般是交直交變頻器，其組成如圖3-13所示。 圖3-13 變頻器的組成示意圖 a） b）圖3-14 變頻器的整流電路與逆變電路示意圖（a）整流電路（交流變直流） （b）逆變電路（直流變交流） a） b）圖3-15 三相交流逆變電路工作示意圖（a）逆變電路組成 （b）逆變電路三相輸出信號變化4.管路系統(tǒng)中離心泵變頻調速的節(jié)能特性管路系統(tǒng)中離心泵變頻調速的節(jié)能特性 根據(jù)比例定律，離心泵的功

18、耗與轉速的三次方成正比，即其節(jié)能量（定義為額定轉速下的功耗與新轉速下的功耗之差）隨轉速的下降而迅速增大，這就是變頻調速離心泵的理論節(jié)能特性。 需要注意的是，這只是對孤立的泵而言，比例定律只說明離心泵自身的工作參數(shù)與轉速或頻率之間的關系，并未考慮其與外界的聯(lián)系（如管路系統(tǒng)等），因此也只適用于這一特定的條件。 一旦離心泵與特定的管路連在一起，或管路上的閥門隨運行控制出現(xiàn)開/閉動作時，就不能簡單地直接應用比例定律來計算變頻離心泵的節(jié)能量了。這是因為離心泵在管路系統(tǒng)中運行時，其揚程與流量除了與自身有關外，還要滿足管路系統(tǒng)的特定要求。 圖3-16 S不同時變頻離心泵的工況對比 圖3-17 有背壓系統(tǒng)變速

19、后工況點的確定 圖3-18 背壓對變速調節(jié)節(jié)能效益影響的示意圖 表表3-1 變速調節(jié)與節(jié)流調節(jié)的比較（變速調節(jié)與節(jié)流調節(jié)的比較（參見圖參見圖3-18） Q2 工況點參 數(shù)0.045m3/s (0.75Q1)0.03m3/s (0.5Q1)DEFGDEFGH (m)27.035.846.752.212.027.045.854.0 (%)74.073.572.071.074.067.061.060.0N (kW)16.121.528.632.44.811.822.126.5n (r/min)10881208137714507251061133814504.管路系統(tǒng)中離心泵變頻調速的節(jié)能特性管路系統(tǒng)

20、中離心泵變頻調速的節(jié)能特性 1）無論背壓大小，各系統(tǒng)采用變速調節(jié)與采用節(jié)流調節(jié)相比，軸功率都有所減小。 2）兩種系統(tǒng)的軸功率減小的幅度不同，無背壓系統(tǒng)減小的幅度最大，隨著背壓的增大，減小的幅度也就越來越小。也就是說，無背壓系統(tǒng)采用變速調節(jié)的節(jié)能效益最好，隨著背壓的增大，變速調節(jié)的軸功率逐漸趨近于節(jié)流調節(jié)，變速調節(jié)的節(jié)能效益也就逐漸降低。 3）背壓增大到一定程度，若把變速裝置的效率考慮在內，變速調節(jié)的實際能耗就會很接近、甚至可能超過節(jié)流調節(jié)的能耗。以效率較高、目前應用較多的變頻調速裝置為例，效率約在0.80.9之間。那么如果把這個效率考慮在內，F(xiàn)工況的能耗就會很接近、甚至可能超過G工況的能耗。也

21、就是說，在本例當中，對于管路系統(tǒng)H=45+0.833103Q2，變速調節(jié)就失去了節(jié)能意義。 3.4.6 空調用離心泵變頻運行的控制及其應注意的問題 在離心泵的變頻調速過程中，有一點應引起特別注意，那就是控制方式也會對其變頻調速的節(jié)能效果帶來影響。1.空調用離心泵變頻運行的常用控制方式空調用離心泵變頻運行的常用控制方式 （1）壓力或壓差控制 圖3-22 壓力（差）閉環(huán)控制框圖 圖3-24 溫度或溫差控制框圖 （2）溫度或溫差控制 （3）流量控制 （4）其他控制方式 u1）變設定壓差值控制 u2）按管段流量分配的分段控制 u3）檢測水閥閥位或開度的控制 2. 控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響控制方式

22、對系統(tǒng)運行與能耗的影響 表3-2 各種控制方式的簡要比較2. 控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響 由此可以看出： 1）空調冷凍水泵變頻運行的穩(wěn)定性與節(jié)能效果的好壞，除與設備的選用等有關外，還與其控制系統(tǒng)密切相關。好的控制系統(tǒng)既可以維持空調系統(tǒng)的正常運行又能獲得最好的節(jié)能效果；相反，不合適的控制方式不但沒有節(jié)能效果，還會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定、正常運行，影響空調品質。在進行冷凍水泵變頻設計時，應充分考慮空調系統(tǒng)的設計特點和使用要求、系統(tǒng)負荷變化的特點或規(guī)律、運行管理人員的技術水平等，以穩(wěn)定性、可靠性、經濟性和節(jié)能效果為指標選用合適的控制方式。 2. 控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影

23、響控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響 2）對于空調末端采用二通調節(jié)閥的冷凍水系統(tǒng)，采用壓力或壓差控制既可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，又能獲得一定的節(jié)能效果，且控制系統(tǒng)結構簡單，操作管理都很方便，是一般空調冷凍水泵變頻系統(tǒng)較為合適的控制方式；對于無調節(jié)閥的系統(tǒng)，采用溫度或流量控制較為合適；如果對控制精度要求很高，可以考慮多種控制結合的方式，如流量分段控制、變設定壓差值控制等。 2. 控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響 3）值得注意的是，目前很多空調系統(tǒng)冷凍水泵變頻采用的是一臺變頻器控制多臺冷凍水泵（切換控制）當一臺定速泵與一臺同型號變速泵并聯(lián)工作時，相當于一大一小的兩泵并聯(lián)，變速泵

24、可能難以充分發(fā)揮其應有的作用。因為這時定速泵與變速泵的流量分配量不同，即定速泵的流量總是大于變速泵的流量，且總流量越小，二者間的流量差別越大。而當變速泵的轉速降到其額定轉速的30%40%左右時，變頻的節(jié)能效果已經體現(xiàn)不出來了。因此，在進行定速泵與變速泵的運行組合控制時，應對這一問題引起注意。 3.4.7 空調用離心泵變頻運行性能空調用離心泵變頻運行性能 測試與實例測試與實例 1.測試任務與步驟測試任務與步驟 根據(jù)要解決的問題，我們首先要明確測試的目的是什么，如：了解變頻泵的運行狀態(tài)是否正常、了解其能耗和節(jié)能情況、了解變頻泵的詳細運行參數(shù)與特點等等。 其次，需要明確測試哪些必要的參數(shù)，確定用什么

25、樣的方法獲得這些參數(shù)，選定符合測試精度要求的儀器儀表及確定采集測試數(shù)據(jù)的方法。同時還要考慮和明確測試的數(shù)據(jù)應如何正確處理與分析. 2. 測試與分析實例測試與分析實例 1) 系統(tǒng)概況 2)測試方案 1冷凍水泵 2冷水機組 3旁通閥 4壓差傳感器 5立式風柜6吊頂式風柜 7、8、9風機盤管 10DDC控制器 11變頻器 圖圖3-25 冷凍水系統(tǒng)示意圖冷凍水系統(tǒng)示意圖 3) 測試結果與分析 0ff0nn圖圖3-26 各測試條件下各測試條件下的關系的關系圖3-27 各測試條件下0QQ0nn的關系 a) 總輸入功率比 b）冷凍水泵電機的輸入功率比 c）冷凍水泵有效功率比 由以上分析可以認為，在該變頻冷凍

26、水泵系統(tǒng)中，當轉速處于73%100%范圍時：u 1）冷凍水泵的運轉頻率與轉速成正比例（特指形如y=x的直線，下同）。u 2）變頻冷凍水泵的特性參數(shù)中，除揚程可認為與轉速平方成正比例外，流量并不與轉速成正比例、泵的有效功率不與轉速的3次方成正比例。其中，流量與轉速間的差別最為顯著。而且設定壓差值越大，變頻冷凍水泵的實測性能與按相似定律確定的性能間的差別也越大。 u 3）在按壓差控制的中央空調冷凍水泵的變頻運行中，設定壓差值越大，可變頻運行的范圍越小。u 4）當壓差信號取于冷凍水供、回水總管時，設定壓差值對應的阻抗在系統(tǒng)總阻抗中所占的比例越大，定壓差能耗在總能耗中所占的比重也越大，當該比例達到一定

27、程度后，變頻冷凍水泵的能耗就主要由定壓差能耗決定。由于定壓差能耗只與流量的一次方成正比例，從節(jié)能的角度而言，在滿足空調運行要求時，設定壓差值應越小越好，同時也說明從最遠端空調用戶處取壓差控制信號要優(yōu)于從供、回水總管處取壓差信號。 u 5）由于設定壓差值的影響，隨著頻率或轉速的降低，管路中冷凍水的流態(tài)可能出現(xiàn)由充分發(fā)展的紊流區(qū)向過渡區(qū)甚至層流區(qū)的轉變，從而加劇管路特性的變化。u 6）在設定壓差值的影響下，由于流量的顯著變化，導致冷凍水泵的容積效率也出現(xiàn)較大的變化；而冷凍水泵的流動效率（水力效率）變化不大。 u 7）在水泵的變頻調速過程中，有無改變管路系統(tǒng)的特性對變頻泵的性能有著決定性的影響。如在

28、不改變冷凍水管路中任何設備狀態(tài)及不設定壓差值時，在相當大的轉速范圍內（50%100%），冷凍水管路系統(tǒng)的特性將基本保持不變，泵的各種效率也基本保持不變，可以直接應用相似定律來計算各參數(shù)。3.4.8 空調用離心泵變頻改造及實例空調用離心泵變頻改造及實例 1. 空調水泵變頻改造的步驟空調水泵變頻改造的步驟 1）對擬改造的空調系統(tǒng)及其服務對象進行全面的分析 2）制定詳細的改造方案 3）現(xiàn)場改造施工 4）驗收與技術交接 2. 改造實例改造實例表3-5 東樓設備簡表設備名稱型號規(guī)格與特點數(shù)量設備名稱型號規(guī)格數(shù)量制冷機Carrier，30HR195，單機制冷量580KW，蒸發(fā)器額定流量100m3/h； 蒸

29、發(fā)器壓頭損失36Kpa； 冷凝器額定流量125m3/h， 冷凝器壓頭損失80Kpa5臺（高區(qū)2臺，低區(qū)3臺）低區(qū)冷凍水泵離心式水泵，XA100/32，22KW， 并聯(lián)安裝（二開二備），進出水溫差T=2；運行電流44.4A， 揚程32M4臺高區(qū)冷凍水泵離心式水泵XA80/40，30KW， 并聯(lián)安裝（二開一備）， 進出水溫差T=1.9； 額定電流57.6A， 流量100m3/h， 運行電流72A，揚程53M3臺冷卻水泵離心式水泵XA100/32，30KW，并聯(lián)安裝（三開二備），進出水溫差T=2.5；額定電流57.6A，流量125m3/h，揚程32M5臺2. 改造實例改造實例表3-6 西樓設備簡表設

30、備名稱型號規(guī)格與特點數(shù)量制冷機Carrier，30HT290A901EE型， 單機制冷量1020KW，蒸發(fā)器額定流量100m3/h； 蒸發(fā)器壓頭損失36Kpa； 冷凝器額定流量125m3/h， 冷凝器壓頭損失80Kpa4臺冷凍水泵離心式水泵， AKP2517C型，30KW， 并聯(lián)安裝（三開二備）， 進出水溫差T=2； 額定電流58A， 流量286m3/h， 運行電流55A，揚程32M5臺冷卻水泵離心式水泵200-150-315型，45KW，并聯(lián)安裝（三開二備），進出水溫差T=2.5；額定電流84.9A，運行電流70A，流量374m3/h，揚程28M5臺2. 改造實例改造實例 根據(jù)以上設備參數(shù)及

31、水泵機組特性曲線和水網(wǎng)管道壓力差的計算，發(fā)現(xiàn)東樓、西樓中央空調水系統(tǒng)的水流量都大于設計流量，有較大的節(jié)能空間。同時，由于東樓高區(qū)冷凍泵原始運行狀態(tài)存在一些問題，因此以東樓中央空調高區(qū)作為具體設計和分析對象。 1） 高區(qū)冷凍泵原設計為運行一臺主機，開一臺泵。而現(xiàn)在運行情況是開一臺主機需開兩臺高區(qū)冷凍泵；實際運行中，3臺高區(qū)冷凍泵的電機，由于嚴重超負荷，其原始繞組都已燒壞，現(xiàn)在的3臺電機繞組全部為新更換的，且增大了漆包線的線徑，使電機能承載72A的電流負荷。即使加大了繞組線徑，但在該電流下每臺電機只能間斷運行，工作時間最多不能超過8小時。所以3臺水泵必須按每4小時依次組合（兩臺泵）循環(huán)投入運行。該

32、中央空調水系統(tǒng)的運行不正常及大量耗電是毋庸置疑的。 2）酒店多年夏季最熱時記錄及現(xiàn)場測得高區(qū)中央空調冷水機主蒸發(fā)器進出水溫差偏小（溫差在2以下），說明高區(qū)冷凍水泵系統(tǒng)水流量有大大的富余，大量的電能在做無用功使高區(qū)中央空調主機、蒸發(fā)器、水泵等都工作在低效狀態(tài)，有很大的節(jié)能空間。 3） 根據(jù)高區(qū)中央空調主機參數(shù)可知，冷凍水在額定工況下蒸發(fā)器進出口兩端壓差為36Kpa（0.367kgf/cm2）。而在現(xiàn)場測得，在運行兩臺高區(qū)冷凍泵時，蒸發(fā)器進出口壓差為2.5kgf/cm2，水流量是額定流量的2.6倍，即使工作在單泵運行狀況下，冷凍水在蒸發(fā)器進出口兩端的壓差為1.5 kgf/cm2，流量也是額定流量的

33、兩倍。說明該水系統(tǒng)工作狀況調試很差，系統(tǒng)管阻小，水泵揚程存在較大余量，水流量過大，水泵電機嚴重過載，該水系統(tǒng)有較大的節(jié)能空間。 高區(qū)冷凍泵改造方案的確定高區(qū)冷凍泵改造方案的確定 3種可能的解決方案： 對高區(qū)冷凍水管路系統(tǒng)進行水力調節(jié)，增加各管路設備阻力，使水泵工作點左移，使水泵運行參數(shù)趨于合理，達到減少運行電流的效果。該方法工作量大，需更換部分流量調節(jié)閥，增設一些溫度檢測裝置，施工期間將影響酒店營業(yè)。 以改變葉輪直徑方法調整水泵工作點，對高區(qū)冷凍泵的葉輪直徑進行調整，減少葉輪直徑，適當降低水泵的揚程、流量，在保證空調系統(tǒng)各未端流量和房間冷量的前提下，減輕水泵電機負載，使運行電流趨于額定電流值。

34、 對高區(qū)三臺冷凍水泵均采取變頻控制運行，改變水泵運行特性曲線與目前的管路特性曲線交匯后，水泵處于合理的運行狀態(tài)，此方法節(jié)能效果佳，但初投資大，改造后單臺機也不能工頻運行。 經過綜合的分析比較和考慮初投資問題，對高區(qū)三臺冷凍泵采取方案與方案綜合并用。 先把5#水泵葉輪進行調整，葉輪型號更換為XA80/40B型葉輪，其運行電流下降6A，使5#水泵電機（單臺）能在工頻狀態(tài)下正常投入運行。 另在6#、7#泵上，由于其運行電流超過額定電流，所以變頻器必須加大一級。 設計安裝一臺某品牌風機水泵型變頻器的冷凍水泵控制系統(tǒng)，其容量為37KW，變頻控制系統(tǒng)可在2臺（6#、7#）30KW冷凍水泵電機之間切換。 在

35、其中一臺（如6#）30KW冷凍水泵電機由變頻器控制運行時，另外一臺（7#）冷凍水泵電機可以根據(jù)系統(tǒng)需要手動投入工頻運行（5#必須先啟動或已在工頻運行）或手動退出（此2臺水泵變頻控制和工頻控制互鎖），剩余一臺（5#）水泵電機可在工頻下運行或停止。 這樣既能徹底解決原系統(tǒng)運行存在的問題，又能達到節(jié)能的目的，投資少，施工期間也不影響酒店的正常營業(yè)。 該改造方案具有以下特點： 1） 采用SPWM變頻閉環(huán)控制，可按需要進行軟件組態(tài)；并設定溫度或溫差進行PID調節(jié)，使電機轉速隨空調熱負載的變化而變化，在滿足使用要求的前提下，達到最大限度的節(jié)能。 2） 由于軟啟動、軟停機和降速運行，減少了振動、噪音和磨損，

36、延長了設備維修周期和使用壽命，提高了設備的MTBF（平均故障維修時間）值，并減少對電網(wǎng)沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。 3） 變頻調速系統(tǒng)主回路與原水泵主回路并聯(lián)，變頻系統(tǒng)控制回路與原水泵工頻控制回路互鎖；變頻系統(tǒng)并入不影響其原系統(tǒng)的正常使用。變頻系統(tǒng)需檢修，可立即切換到原工頻狀態(tài)運行。 4） 本系統(tǒng)的保護功能較為完善，還設有自動重新啟動功能，選擇自動重新啟動以后，變頻系統(tǒng)在跳開后自動啟動（變頻器不需手動復位）。提高了系統(tǒng)自動化操作能力，使系統(tǒng)的運轉率和安全可靠性大大提高。 3.53.5離心泵吸水性能及其影響因素離心泵吸水性能及其影響因素 3.5.1 3.5.1 離心泵吸水管中的壓力變化過程離心泵吸水管中的壓力變化過程 3.5.2 3.5.2 離心泵中的氣穴和氣蝕離心泵中的氣穴和氣蝕 氣穴現(xiàn)象 “氣蝕”效應 氣蝕是氣穴現(xiàn)象侵蝕材料的結果，很多時候將其統(tǒng)稱為氣蝕現(xiàn)象。 在氣蝕開始時，表現(xiàn)在水泵外部的是輕微噪音、振動和水泵揚程、功率開始有些下降； 氣蝕嚴重時，氣穴區(qū)就會突然擴大，這時，氣泡大量產生，使水泵中過流減小以致流量降低，并使水流狀態(tài)遭到破壞、能量損失增大，水泵的H、N、就將到達臨界值而急劇下降，最后