變頻器節能應用

---離心水泵指導思想節能的意義不僅僅在于提高經濟效益,更重要的還在于“節能是我們企業的社會則任”.

泵基本上可以分成兩類，容積式泵和葉片式泵(離心泵)。容積式泵是通過機械的方法改變工作室容積的大小來輸送液體的；具有恒負載的特性。離心泵是通過浸在液體中的葉輪旋轉時產生的離心力來輸送液體；這種動力使液體的壓力增加，并沿著排出管流出；屬于變轉矩負載。

1、泵的分類離心泵通過順葉輪片邊緣的加速度將原動機的機械能轉化為液體的動能(這里關鍵是產生的能量是動能)。傳遞給液體的能量大小和葉輪的邊緣或葉片尖端的速度有關。葉輪轉得越快或是葉輪的葉片越大，葉片尖端處產生的液體速度就越高，并且液體獲得的能量也就越大。2、離心泵的工作原理液體流動時遇到的阻力消耗了從葉輪處流出的液體部份動能。流體首先遇到的阻力是在蝸殼型的泵體中，它放慢了流體的速度。當流體在泵體中減速的時候，一部份動能就轉變成了壓力能。我們從附在出管口的壓力計讀出的數據就是泵內的流體阻力。泵并不能產生壓力，它只產生流量，壓力只是反映阻力的一個參數。2.1流體的壓力

在牛頓液體中(指非粘性液體，如水和汽油)，我們用揚程這個術語來衡量泵所產生的動能，它表示當泵將動能傳遞給流體后所產生的液柱的高度。我們使用揚程而不是壓力來表示離心泵的能量，其主要原因是如果流體的比重一旦發行變化，泵的壓力也隨之變化，面揚程則不會變。所以任何牛頓液體，不管比重大(含硫的)或是比重小的(如汽油)，我們總可以用揚程來衡量泵的性能。此外還有一點，就是揚程是和流經泵體時液體獲得的流速相關。2.2流體的揚程損失

3、功率

輸出功率HP=（體積V×揚程H×比重G）/3960軸功率HP=（體積V×揚程H×比重G）/（3960×泵的效率）或輸出功率/泵的效率離心水泵的工作性能是總揚程和在給定的時間內水泵所抽上的液體重量的函數。在公式中，和們通常采用液體體積（V）和液體的比重來表示水泵的流量，而不量用水泵所抽上來的實際液體的重量。離心水泵的輸入功率或制動功率（BHP）是原動機傳遞給水泵的實際功率（在這里我們稱之為軸功率）。水泵輸出功率或液壓功率是水泵傳遞給液體的功率。這兩個功率可以用以下公式表示：4、離心水泵的性能曲線

4.1、水泵性能曲線在水泵曲線圖中包括了流量、壓力、效率和軸功率這些特性曲線(見下圖)。各種水泵的流量值都是在3560RPM的轉整速下給出的，同時也表明了輸出流量調節變化對揚程的影響。同時，圖中表明，揚程增加的時候，水泵的流量和效率隨之減少。4.2離心水泵的特性曲線5、離心水泵調節

5.1、離心水泵的調節方式如果系統是連續不斷變化地過程的一部份，那么我們就有必要采取一些措施來改變水泵的特性或系統參數。對于連續變化的液體，我有兩種方法。一種方法是通過控制器或是節流閥改變液體的流量從而改變系統曲線。另一種方法是通過改變水泵的轉速來調整水泵曲線。5.2水泵系統曲線

水泵曲線僅僅是水泵的物理特性的函數。系統曲線完全取決于管道尺寸。管道長度、管道彎曲處的位置和數量，還有其它的一些因素。這兩條曲線的交點就是水泵的工作點。在這一點上，水泵的壓力和系統的損耗相匹配，系統處于平衡狀態。5.2.1、特性曲線當采用這種方法時，可通過減小液體流量來增加揚程。下面是在兩種不同的閥位設定值下的曲線。5.2.1閥門控制系統

我們舉一個例子來說明閥門控制系統的功率需求。這里我們使用一個運行速度為3560RPM，時輪直徑為8英寸的水泵。水泵運行時需要的揚程是250英尺，流量是250GPM，讓我們看下面的曲線圖。根據圖表中的信息，對于下表所給出的不同流量值，我們得到了對應的閥門控制系統所需的不同的功率(以水為例)。出功率HP=（GPM×揚程×比重）/3960=（250×250×1.0）/3960=15.78軸功率HP=輸出功率/泵的效率

=15.78/0.64=24.675.2.2功率需求5.3轉速調節系統

5.3.1、特性曲線

當葉輪的轉速改變的時候，水泵的特性也隨之改變，轉速調節的方法就是利用了水泵的這一特點。右圖是制漿車間的一臺泵的速度曲線圖。從圖中可以看出：泵在轉速不變時，揚程隨著流量的增加逐漸減小，轉速變化時，曲線在揚程方向上平移。如果使用變頻調速，曲線就可以修正成一條揚程不變的水平線，從而避免了流量變化所造成的揚程浪費或不足．15.3.2泵的速度曲線從圖中也可看出：如果用基本轉速以上的不同轉速來實現相同的流量，其功率損耗是成比例的變化的，這就是變頻節能的潛力及原理。相似定理我們可以根據水泵的原始特性參數，通過一套公式來預測離心泵在任何一個運行點的運行參數，這些公式就稱之為相似定理。Q2/Q1=N2/N1P2/P1=(N2/N1)2W2/W1=(N2/N1)3

其中：

N=水泵速度

Q=流量

P=壓力

W=功率下面仍以上面那個閥門調節系統中的例子，對水泵轉速調節系統的功率需求進行分析。5.3.2、功率需求這里用HP1=25HP、N1=3560、Q1=250來計算的。下面就以Q2=200為例來進行說明：

Q1/Q2=N1/N2200/250=3560/N2→N2=2848BHP1/BHP2=(N1/N2)325/BHP2=(3560/2848)3→BHP2=12.8

同樣可根據相似定理計算出運行點上的其余參數值。通過調節速度，系統需要的功率明顯比以前更加少了。為了確定實際的功率需求，變頻器的效率必須考慮進去。下面我們對Q2在200GPM時，閥門控制系統和轉速調節系統功率需求作一個對比：調節方法閥門控制系統轉速調節系統運行功率（KW）16.889.6年電耗（度，按330天計運行費用（按0.5元/度計）6684538016費用對比66845－38016＝288295.4、功率需求對比5.5變頻節能系統的原理框圖變頻器泵轉速測量反饋指令輸入(s