變頻恒壓供水的節(jié)能原理

圖1

圖1為水泵調(diào)速時(shí)的全揚(yáng)程特性(H-Q)曲線。橫坐標(biāo)為水泵流量Q，縱坐標(biāo)為水泵揚(yáng)程H。泵的揚(yáng)程和出水壓力是線形關(guān)系，因此也可近似表示為出水壓力P。H1A是恒壓線，n是不同轉(zhuǎn)速下的H-Q特性。可見，在n1轉(zhuǎn)速下，如果通過控制閥門開度使流量從Qa減小到Qc時(shí)，壓力將沿n曲線升高到D點(diǎn)。很顯然，在減少流量同時(shí)，提高了壓力(DC段是壓力升高值)。如果將轉(zhuǎn)速由n1減小到n，則流量沿著恒壓線從Qa減小到Qc時(shí)，而壓力沒變。

據(jù)水泵的特性曲線公式：

PL=QρH/ηb·η10-3-------------------------(1)

式中：PL─水泵使用工況軸功率(kW);

Q─泵每秒排出的流量;

ρ─液體的比重(N/m3/)，水的比重ρ=9810N/m3

H─泵的揚(yáng)程;

ηb─泵的效率;

η─傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率;

可以求出運(yùn)行在D點(diǎn)和運(yùn)行在C點(diǎn)的水泵工況軸功率分別為：

PD=QCPH2/ηb·η10-3----------------(2)

PC=QCPH1/ηb·η10-3----------------(3)

兩者之差為：

△P=PD-PC=QCP(H2-H1)/ηb·η10-3------(4)

也就是說，用閥門控制流量時(shí)，△P功率被損耗浪費(fèi)掉了，且隨著閥門不斷關(guān)小，這個(gè)損耗還要增加。而用轉(zhuǎn)速控制時(shí)，根據(jù)流量Q、揚(yáng)程H、功率P和轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)系，有：

Q2/Q1=N2/N1

H2/H1=(N2/N1)2----------------(5)

P2/P1=(N2/N1)3

由(5)式可知，流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比;揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比;軸功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，即功率與轉(zhuǎn)速成3次方的關(guān)系下降。如果不是用關(guān)小閥門的方法，而是把電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來，那么在轉(zhuǎn)運(yùn)同樣流量的情況下，原來消耗在閥門的功率就可以全避免，從而獲得圖1中H2-H1-C-D矩形區(qū)域大小的節(jié)能效果，這就是水泵調(diào)速節(jié)能原理。

變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)工作原理中的轉(zhuǎn)速關(guān)系：

N=60f(1-s)/p----------------(6)

由(6)式可知，均勻改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源頻率f，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，軸功率就相應(yīng)減少，電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之減少。這就是水泵變頻調(diào)速的節(jié)能作用