泵與風機演示文稿CHP-3

泵與風機演示文稿CHP-3第一頁，共85頁。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η等在Q-H、Q-N、Q-η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(zhuǎn)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。第二頁，共85頁。水泵工況點的調(diào)節(jié)方法

這些調(diào)節(jié)方法基本上可歸結(jié)為二條，即：1）改變輸、配水管路系統(tǒng)的性能調(diào)節(jié)；2）改變泵本身的特性調(diào)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(diào)節(jié)方法，并可同時采用數(shù)種調(diào)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)串/并聯(lián)臺數(shù)調(diào)節(jié)變?nèi)~輪大小調(diào)節(jié)第三頁，共85頁。3.1離心泵管道系統(tǒng)特性曲線

水流經(jīng)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(chǎn)生的水頭損失之和。對于一定的管道來說，可以表示為：

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。第四頁，共85頁。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。第五頁，共85頁。圖3-1管道水頭損失特性曲線圖3-2管道系統(tǒng)特性曲線

第六頁，共85頁。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(guān)系曲線，此情況為管道系統(tǒng)特性曲線的一個特例。第七頁，共85頁。3.2離心泵定速運行工況與調(diào)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(zhuǎn)速、流量、揚程等）共同確定。第八頁，共85頁。3.2.1離心泵的定速運行工況

當離心泵的轉(zhuǎn)速保持不變時，所對應(yīng)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3-3離心泵裝置的工況第九頁，共85頁。3.2.2離心泵定速工況點的調(diào)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(diào)節(jié)”。

最常見的調(diào)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(diào)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(diào)節(jié)第十頁，共85頁。3.3離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運行工況3.3.離心泵并聯(lián)運行的適用場所1離心泵并聯(lián)運行： 1）用戶需要大流量而單臺泵滿足不了要求； 2）使用過程中流量要大幅度變化，且要求能進行

水泵臺數(shù)調(diào)節(jié)時； 3）要求有水泵備用以滿足不間斷供水需要時； 4）盡管單臺泵可滿足流量要求，但多臺泵并聯(lián)的

效率高于單臺泵時。

第十一頁，共85頁。離心泵并聯(lián)運行工況的圖解法原理

把I號泵Q-H曲線上的1、1ˊ、1ˊˊ，分別與II號泵Q-H曲線上的2、2ˊ、2ˊˊ各點的流量相加，則得到I、II號泵并聯(lián)后的流量3、3ˊ、3ˊˊ，然后連接3、3ˊ、3ˊˊ各點即得水泵并聯(lián)后的總（Q-H）1+2曲線。

圖3-6水泵并聯(lián)Q—H曲線第十二頁，共85頁。圖3-7同型號、同水位、對稱布置的兩臺水泵并聯(lián)第十三頁，共85頁。

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。

注意：圖3-8五臺同型號泵并聯(lián)工作示意圖第十四頁，共85頁。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(yīng)用圖解法即可。第十五頁，共85頁。3.3.2離心泵串聯(lián)運行

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(yīng)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。

第十六頁，共85頁。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(shè)計流量應(yīng)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(yīng)考慮到后一臺泵泵體的強度問題。

圖3-9水泵串聯(lián)工作第十七頁，共85頁。3.4離心泵的調(diào)速運行工況

調(diào)速運行是指水泵在可調(diào)速的電機或其它變速裝置的驅(qū)動下運行，通過改變轉(zhuǎn)速來改變水泵裝置的工況點。

對調(diào)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(diào)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(diào)節(jié)方式。

第十八頁，共85頁。3.4.1相似定律

實際應(yīng)用中，如果實際水泵與模型水泵的尺寸相差不大，且轉(zhuǎn)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：

（3-5）

第十九頁，共85頁。3.4.2離心泵調(diào)速性能分析

此式表示同一臺離心泵，當轉(zhuǎn)速n變化時，其它性能參數(shù)將按上述比例關(guān)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(zhuǎn)速改變時，水泵主要性能變化的規(guī)律。在后述的關(guān)于離心泵裝置的變速調(diào)節(jié)工況就是應(yīng)用比例定律來換算的。

應(yīng)用：（1）已知水泵轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速n2應(yīng)為多少；（2）已知水泵n1時的（Q-H）1曲線，試用比例律畫出轉(zhuǎn)速為n2時的（Q-H）2曲線。

第二十頁，共85頁。圖3-10比例律的應(yīng)用圖3-11轉(zhuǎn)速改變時特性曲線變化第二十一頁，共85頁。3.4.3離心泵的調(diào)速途徑及調(diào)速范圍制冷空調(diào)工程中的離心泵都是通過交流電機來帶動運轉(zhuǎn)的，交流電機調(diào)速方法多種多樣，從調(diào)速的本質(zhì)來看，不同調(diào)速方式無非是改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。在生產(chǎn)機械中廣泛使用不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法，有繞線式電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級調(diào)速以及應(yīng)用的電磁轉(zhuǎn)差離合器，液力偶合器，油膜離合器等調(diào)速。改變同步轉(zhuǎn)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(diào)速以及無換向器電動機調(diào)速等。第二十二頁，共85頁。3.4.3離心泵的調(diào)速途徑及調(diào)速范圍從能耗觀點來看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速時轉(zhuǎn)差率不變，因此無轉(zhuǎn)差損耗，如多速電機，變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差回收的調(diào)速方法（如串級調(diào)速等）。低效調(diào)速屬有轉(zhuǎn)差損耗，如轉(zhuǎn)子串電阻，電磁離合器，液力偶合器。一般來說轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴大而增加，如調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。第二十三頁，共85頁。3.4.3離心泵的調(diào)速途徑及調(diào)速范圍為了合理選擇調(diào)速方案，必須對各種方法進行分析、比較，并結(jié)合泵與風機運行工況來決定。一般遵循下列原則進行：

①電動機及負載類型和容量大小。

②節(jié)電效果和收回設(shè)備投資成本時間。

③性能指標：調(diào)速范圍、機械特性、效率、功率

因數(shù)、對電網(wǎng)的干擾等。

④易維修和使用單位維修能力，設(shè)備的可靠性。第二十四頁，共85頁。3.4.4離心泵調(diào)速的注意事項

1）水泵機組的轉(zhuǎn)子與其它軸系一樣，在配置一定的基礎(chǔ)后，都有自己的固有頻率。要防止出現(xiàn)共振。2）水泵的調(diào)速一般不輕易地調(diào)高轉(zhuǎn)速（指高于額定轉(zhuǎn)速）。3）調(diào)速裝置價格昂貴，一般采用調(diào)速泵與定速泵并聯(lián)工作的方式。4）調(diào)速后工況點的揚程如果等于調(diào)速泵的啟動揚程，調(diào)速泵不起作用（即調(diào)速泵流量為零）。5）一般地，調(diào)速后泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)在額定轉(zhuǎn)速的50%～65%以上。第二十五頁，共85頁。3.4.5

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

根據(jù)電機的特性，其轉(zhuǎn)速n與其電源頻率f之間存在如下關(guān)系：當電機的結(jié)構(gòu)固定后，其p就是一個常數(shù)，s也可當作常數(shù)，因此電機的轉(zhuǎn)速與其電源頻率f成正比關(guān)系。也即改變電機的電源頻率，即可改變其轉(zhuǎn)速。這就是所謂的變頻調(diào)速。第二十六頁，共85頁。1.

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(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)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(diào)速的節(jié)能原理。第二十七頁，共85頁。2.離心泵變頻系統(tǒng)的組成

簡單的離心泵變頻調(diào)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3-12所示。第二十八頁，共85頁。

圖3-12

空調(diào)用離心泵變頻調(diào)速系統(tǒng)組成示意圖（帶工頻/變頻切換）

第二十九頁，共85頁。3.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(guān)。目前在離心泵與風機的變頻調(diào)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。第三十頁，共85頁。

圖3-13

變頻器的組成示意圖第三十一頁，共85頁。

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）第三十二頁，共85頁。

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第三十三頁，共85頁。4.管路系統(tǒng)中離心泵變頻調(diào)速的節(jié)能特性

根據(jù)比例定律，離心泵的功耗與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，即其節(jié)能量（定義為額定轉(zhuǎn)速下的功耗與新轉(zhuǎn)速下的功耗之差）隨轉(zhuǎn)速的下降而迅速增大，這就是變頻調(diào)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(zhuǎn)速或頻率之間的關(guān)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(yīng)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(guān)外，還要滿足管路系統(tǒng)的特定要求。第三十四頁，共85頁。

圖3-16

S不同時變頻離心泵的工況對比

第三十五頁，共85頁。

圖3-17有背壓系統(tǒng)變速后工況點的確定第三十六頁，共85頁。

圖3-18背壓對變速調(diào)節(jié)節(jié)能效益影響的示意圖

第三十七頁，共85頁。

表3-1

變速調(diào)節(jié)與節(jié)流調(diào)節(jié)的比較（參見圖3-18）

Q2

工況點參

數(shù)0.045m3/s(0.75Q1)0.03m3/s(0.5Q1)DEFGDEFGH(m)27.035.846.752.212.027.045.854.0η(%)74.073.572.071.074.067.061.060.0N(kW)16.121.528.632.44.811.822.126.5n(r/min)1088120813771450725106113381450第三十八頁，共85頁。4.管路系統(tǒng)中離心泵變頻調(diào)速的節(jié)能特性

1）無論背壓大小，各系統(tǒng)采用變速調(diào)節(jié)與采用節(jié)流調(diào)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(diào)節(jié)的節(jié)能效益最好，隨著背壓的增大，變速調(diào)節(jié)的軸功率逐漸趨近于節(jié)流調(diào)節(jié)，變速調(diào)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(nèi)，變速調(diào)節(jié)的實際能耗就會很接近、甚至可能超過節(jié)流調(diào)節(jié)的能耗。以效率較高、目前應(yīng)用較多的變頻調(diào)速裝置為例，效率約在0.8～0.9之間。那么如果把這個效率考慮在內(nèi)，F(xiàn)工況的能耗就會很接近、甚至可能超過G工況的能耗。也就是說，在本例當中，對于管路系統(tǒng)H=45+0.833×103Q2，變速調(diào)節(jié)就失去了節(jié)能意義。第三十九頁，共85頁。3.4.6空調(diào)用離心泵變頻運行的控

制及其應(yīng)注意的問題在離心泵的變頻調(diào)速過程中，有一點應(yīng)引起特別注意，那就是控制方式也會對其變頻調(diào)速的節(jié)能效果帶來影響。第四十頁，共85頁。1.空調(diào)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

第四十一頁，共85頁。

圖3-24

溫度或溫差控制框圖（2）溫度或溫差控制第四十二頁，共85頁。

（3）流量控制（4）其他控制方式1）變設(shè)定壓差值控制2）按管段流量分配的分段控制3）檢測水閥閥位或開度的控制第四十三頁，共85頁。2.控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響

表3-2

各種控制方式的簡要比較第四十四頁，共85頁。2.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(diào)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(shè)備的選用等有關(guān)外，還與其控制系統(tǒng)密切相關(guān)。好的控制系統(tǒng)既可以維持空調(diào)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(diào)品質(zhì)。在進行冷凍水泵變頻設(shè)計時，應(yīng)充分考慮空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)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(shù)水平等，以穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟性和節(jié)能效果為指標選用合適的控制方式。第四十五頁，共85頁。2.控制方式對系統(tǒng)運行與能耗的影響

2）對于空調(diào)末端采用二通調(diào)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(jié)構(gòu)簡單，操作管理都很方便，是一般空調(diào)冷凍水泵變頻系統(tǒng)較為合適的控制方式；對于無調(diào)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(jié)合的方式，如流量分段控制、變設(shè)定壓差值控制等。第四十六頁，共85頁。2.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(diào)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)，變速泵可能難以充分發(fā)揮其應(yīng)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(zhuǎn)速降到其額定轉(zhuǎn)速的30%～40%左右時，變頻的節(jié)能效果已經(jīng)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(yīng)對這一問題引起注意。第四十七頁，共85頁。3.4.7空調(diào)用離心泵變頻運行性能

測試與實例

1.測試任務(wù)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(yīng)如何正確處理與分析.第四十八頁，共85頁。2.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

10—DDC控制器

11—變頻器

圖3-25

冷凍水系統(tǒng)示意圖第四十九頁，共85頁。

3)測試結(jié)果與分析圖3-26

各測試條件下～的關(guān)系第五十頁，共85頁。圖3-27

各測試條件下～的關(guān)系

第五十一頁，共85頁。第五十二頁，共85頁。a)總輸入功率比第五十三頁，共85頁。b）冷凍水泵電機的輸入功率比第五十四頁，共85頁。c）冷凍水泵有效功率比第五十五頁，共85頁。

由以上分析可以認為，在該變頻冷凍水泵系統(tǒng)中，當轉(zhuǎn)速處于73%～100%范圍時： 1）冷凍水泵的運轉(zhuǎn)頻率與轉(zhuǎn)速成正比例（特指形如y=x的直線，下同）。 2）變頻冷凍水泵的特性參數(shù)中，除揚程可認為與轉(zhuǎn)速平方成正比例外，流量并不與轉(zhuǎn)速成正比例、泵的有效功率不與轉(zhuǎn)速的3次方成正比例。其中，流量與轉(zhuǎn)速間的差別最為顯著。而且設(shè)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。第五十六頁，共85頁。

3）在按壓差控制的中央空調(diào)冷凍水泵的變頻運行中，設(shè)定壓差值越大，可變頻運行的范圍越小。 4）當壓差信號取于冷凍水供、回水總管時，設(shè)定壓差值對應(yīng)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(diào)運行要求時，設(shè)定壓差值應(yīng)越小越好，同時也說明從最遠端空調(diào)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。第五十七頁，共85頁。

5）由于設(shè)定壓差值的影響，隨著頻率或轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，從而加劇管路特性的變化。 6）在設(shè)定壓差值的影響下，由于流量的顯著變化，導(dǎo)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。第五十八頁，共85頁。

7）在水泵的變頻調(diào)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。如在不改變冷凍水管路中任何設(shè)備狀態(tài)及不設(shè)定壓差值時，在相當大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)（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(yīng)用相似定律來計算各參數(shù)。第五十九頁，共85頁。3.4.8空調(diào)用離心泵變頻改造及實例1.空調(diào)水泵變頻改造的步驟

1）對擬改造的空調(diào)系統(tǒng)及其服務(wù)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(shù)交接第六十頁，共85頁。2.改造實例表3-5東樓設(shè)備簡表設(shè)備名稱型號規(guī)格與特點數(shù)量設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量制冷機Carrier，30HR—195，單機制冷量580KW，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臺第六十一頁，共85頁。2.改造實例表3-6西樓設(shè)備簡表設(shè)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臺第六十二頁，共85頁。2.改造實例根據(jù)以上設(shè)備參數(shù)及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(diào)水系統(tǒng)的水流量都大于設(shè)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(diào)高區(qū)作為具體設(shè)計和分析對象。第六十三頁，共85頁。

1）高區(qū)冷凍泵原設(shè)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。該中央空調(diào)水系統(tǒng)的運行不正常及大量耗電是毋庸置疑的。第六十四頁，共85頁。

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(diào)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(diào)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。第六十五頁，共85頁。

3）根據(jù)高區(qū)中央空調(diào)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1.5kgf/cm2，流量也是額定流量的兩倍。說明該水系統(tǒng)工作狀況調(diào)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。第六十六頁，共85頁。高區(qū)冷凍泵改造方案的確定

3種可能的解決方案：①對高區(qū)冷凍水管路系統(tǒng)進行水力調(diào)節(jié)，增加各管路設(shè)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(diào)節(jié)閥，增設(shè)一些溫度檢測裝置，施工期間將影響酒店營業(yè)。第六十七頁，共85頁。

②以改變?nèi)~輪直徑方法調(diào)整水泵工作點，對高區(qū)冷凍泵的葉輪直徑進行調(diào)整，減少葉輪直徑，適當降低水泵的揚程、流量，在保證空調(diào)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。第六十八頁，共85頁。

③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。第六十九頁，共85頁。

經(jīng)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?、诜桨概c③方案綜合并用。先把5#水泵葉輪進行調(diào)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。第七十頁，共85頁。

設(shè)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)。第七十一頁，共85頁。

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(shè)定溫度或溫差進行PID調(diào)節(jié)，使電機轉(zhuǎn)速隨空調(diào)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，延長了設(shè)備維修周期和使用壽命，提高了設(shè)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。第七十二頁，共85頁。

3）變頻調(diào)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(shè)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(fù)位）。提高了系統(tǒng)自動化操作能力，使系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高。第七十三頁，共85頁。3.5離心泵吸水性能及其影響因素

3.5.1離心泵吸水管中的壓力變化過程

第七十四頁，共85頁。3.5.2離心泵中的氣穴和氣蝕

氣穴現(xiàn)象

“氣蝕”效應(yīng) 氣蝕是氣穴現(xiàn)象侵蝕材料的結(jié)果，很多時候?qū)⑵浣y(tǒng)稱為氣蝕現(xiàn)象。 在氣蝕開始時，表現(xiàn)在水泵外部