變頻調(diào)速水泵在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用推廣
時間:2012/8/9 來源:浙江揚子江泵業(yè)有限公司
一、定速泵與變速泵:
傳統(tǒng)的供熱、空調(diào)系統(tǒng),是按單獨質(zhì)調(diào)節(jié)的運行方式選擇循環(huán)水泵,選泵的原則是泵的流量不能小于外網(wǎng)的所需流量,一般按照外網(wǎng)理論流量的1.1~1.2倍,揚程按管路及用戶總阻力的1.05~1.10倍進行選擇,這時對應(yīng)的軸功率已大于100%。可見按定流量的運行方式,水泵運行電耗是很大的。而且?guī)淼恼{(diào)節(jié)效果也不十分理想。
水泵按定流量的運行方式,如圖1:當部分負荷狀態(tài)下,系統(tǒng)所需流量降低,為適應(yīng)其流量變化,需通過減小閥門開度的調(diào)節(jié)以改變系統(tǒng)特性曲線,即消耗多余的壓頭,浪費了大量電能!
除了通過改變閥門開度完成對水泵運行點的調(diào)節(jié),我們還可以采用改變泵轉(zhuǎn)速的方法:
由可以看出:當泵的轉(zhuǎn)速改變后泵的性能曲線將同時改變,而轉(zhuǎn)速將隨頻率[Hz]改變而改變。對循環(huán)水泵性能分析可知:水泵的流量、揚程和軸功率均與水泵的葉輪轉(zhuǎn)速之間存在著一定的比例關(guān)系:
如由此可以看出,水泵的揚程與電機轉(zhuǎn)速的平方成正比,水泵的軸功率與電機轉(zhuǎn)速的立方成正比。即當水泵的流量降低20%的時候,電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)降低20%,水泵的電耗將降低50%;當水泵的流量降低50%的時候,電機的轉(zhuǎn)速就降低50%,水泵的電耗降低87.5%。當系統(tǒng)需要的流量降低時,通過降低轉(zhuǎn)速,相應(yīng)地水泵的流量降低,水泵的軸功率降低,節(jié)約電能效果顯著。并且,由于采用變速調(diào)節(jié),也避免了采用閥門調(diào)節(jié)時不必要的閥門壓頭損耗。
二、速度控制的原理:
當流量降低時,控制器將檢測壓力信號(通過傳感器或者電機電流或轉(zhuǎn)速的狀態(tài))。此時,控制器將向變頻器發(fā)出一個信號,使其降低輸出(較低頻率)直至壓力回到要求的水平(設(shè)定點)。反之,當流量再次升高時,控制器將檢測到壓力在降低。控制器將向變頻器發(fā)出一個信號,使其提高輸出(較高頻率)直至壓力回到要求的水平(設(shè)定點)。
三、變速泵的總體效率
通常人們所指的泵的效率,僅為水泵效率[hp],而嚴格意義上說,我們應(yīng)該衡量的是其總效率:
總體效率[ht]的評估要同時考慮電機效率[hm]、水泵效率[hp]和轉(zhuǎn)化效率[hd]。總體效率是指P1到P4的變化。電機效率根據(jù)電機效率等級(EFF1或EFF2)和電機負荷的不同而不同。
何為電機效率等級?
美國國會在1997年10月制定和實施了“能源政策法案”(EPACT),該法案對高效電機進行了定義。同樣歐盟也有類似的定義,歐洲電機和電力電子制作商協(xié)會(CEMEP)也對1.1-90KW,2極和4極范圍內(nèi)的高效電機制定了低要求的定義。現(xiàn)在CEMEP和EPACT分別是50Hz和60HZ世界上公認的高效電機標準。根據(jù)CEMEP標準,電機的效率被分為三個等級:EFF1-高效率等級;EFF2-中等效率等級;EFF3-低效率等級。
Eff1電機有何優(yōu)點呢?
效率更高
相對于普通電機來說,高校意味著對于相同的能量數(shù)如而言,電機自身能量損失更少,而輸出更多。同樣,因為電機自身能量損失少,在相同工作量所需的能量條件下,電機輸入的能量就會減少,從而節(jié)省了能耗和運行成本。如圖7,當負荷很低時(小于25%),意味著效率會急劇降低。但此時Eff1電機效率明顯高于Eff2電機。
部分負載時效率更高
大多數(shù)電機都很少在100%的滿負載狀況下工作。因而在非滿負載的情況下,電機的標稱效率是多少,這一點是很重要的。對于普通電機而言,則一般不提供此數(shù)據(jù),但是EFF1電機的效率必須是在75%負載和100%負載時的效率。對于EFF1電機來說,這兩個效率值通常是相同的。
電機工作溫度低
因為EFF1電機的效率高,有能量損失所產(chǎn)生的熱量非常少,所以工作時電機的溫度要比普通電機的工作溫度低。由此,高效電機就能夠在更高的環(huán)境溫度下工作,所需的環(huán)境冷卻要求也要比通常使用的標準電機低。
同樣,受溫度影響的電機定子繞組的電阻也能保持在正常的范圍內(nèi),EFF1電機很少會出現(xiàn)電機定子繞組過熱的現(xiàn)象。這樣,電機定子繞組絕緣和電機軸承的使用壽命都會增加。
噪音低
通常情況下,電機的噪音主要是由冷卻風扇產(chǎn)生的。對于EFF1電機,因為效率更高,由能量損失所產(chǎn)生的熱量較少,用于降低電機溫升所需的冷卻空氣也較少。所以大多數(shù)額EFF1電機的冷卻風扇都較小,從而產(chǎn)生的噪音也會降低。
運行成本降低
EFF1電機能夠節(jié)省能量、減少維修成本和其它的相關(guān)運行成本,大大減少了業(yè)主成本。就此而言,EFF1電機的價格非常有競爭力。實際上,在正常工作的情況下,增加的初采購成本在可以不到3年的時間內(nèi)完全收回。
轉(zhuǎn)化效率
計算轉(zhuǎn)化效率時要考慮電機負荷和頻率輸出的因素。但當負荷降低至30%時,效率變化將很大。
水泵效率
泵的效率根據(jù)流量不同而不同。
同時泵的大效率根據(jù)泵的大小而不同,通常來講大泵會比小泵效率更高。當泵的速度改變時,泵的效率將同時改變。如果速度降低小于20%,效率的改變很小。
雖然總效率對能耗來講是很重要的,但控制模式卻對能耗有著更大的影響。下圖展示了不同控制模式下的節(jié)能效果:
四、結(jié)論:
隨著技術(shù)的進步,變頻技術(shù)將越來越多的被人們認可和應(yīng)用,配合正確的系統(tǒng)設(shè)計(如三次泵系統(tǒng))以及科學的選泵配泵,在使用戶感受到更高舒適性的同時,得到更加明顯的節(jié)能效果。
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