变频水泵工作原理

个人收集整理ZQ由流体力学可知率量）╳("（力量转速地一次方成正比，压力与转速地平方成正比，功率与转速地立方成正比如水泵地效率定，当要求调节流量下降时，转速可成比例地下降时轴输出功率成立方关系下降即水泵电机地耗电功率与速近似成立方比地关.如：一台水泵电机功率为当速下降原转速地时，其耗电量为电当速下降到原转速地时，其耗电量为，省电变频水泵地功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备地发热，更主要地是功率因数地降低导致电网有功功率地降低，大量地无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式Ф，Ф，其中－视在功率，－有功功率，－无功功率Ф－功率因数，可知Ф越，有功功率越大，普通水泵电机地功率因数在之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容地作用，Ф≈，而减少了无功损耗，增加了电网地有功功.文档收集自网络，仅用于个人学变频水泵地软启动节能由于电机为直接启动或启动，启动电流等于（）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重地冲击且还会对电网容量要求过高动时产生地大电流和震动时对挡板和阀门地损害极大，对设备、管路地使用寿命极为不利.而使用变频节能装置后，利用变频器地软启动功能将使启动电流从零开始大值也不超过额定电流轻对电网地冲击和对供电容量地要求，延长了设备和阀门地使用寿.省了设备地维护费.文档收集自网络，仅用于个人学习浅谈水泵选型及调速(!{引根据室外给水设计规范，取水泵站选泵设计时应考虑供水保证率达到[]最低原水水位和泵站供水规模地最大出水量然而由于自然界规律，我国冬季月为河流地枯水期，届时江河水位最低，水泵所需地静扬程高，泵站供水量小，如图、中点所示月夏季高峰供水时江水位由于丰水期来临而上升然泵站供水量增大了不少水泵地静扬程有所下降，如图、中点所示.室外给水设计规范依据地最大供水量和最低水位这两个因素存在着明显地季节差异时出现地概率很小搬教条按规范设计地取水泵站地扬程和流量参数选择会非常不合理泵站绝大部分时间地实际运行工况与设计参数存在较大地差别行耗和基建投资地浪费[].若只考虑正常年份地水位水量变化而不按规范要求设计，万一在夏季高峰供水时出现干旱，江河水位下降至最低，而此时供水量又要求最大;或冬季枯水期时由于某种特殊情况而需要最大供水量图中点所示那投资巨大地取水泵站将不能发挥应有地作用,*]!;[水位、水量地变化以及存在问题以南京地区地长江水位变化为例，夏季丰水期平均高水位为吴淞标高同.季枯水期平均低水位为设时考虑地极限低水位乎难出.一年中供水量较大地时间集中在、月份，此时江河地水位较高，而低水位时地、份需水量比较少很多场合，设计人员往往偏重考虑安供水因素，一般都按规范要求进行选泵设计供水保证率达到[]最低取水水位和泵站供水规模地最大出水(图点工设计.水厂反应池标高是恒定地，但江水位随季节更迭而变化且幅度比较大时，水泵地静扬程也发生较大地变化理状态地设计认为可以做到仅靠调节水泵并联运行台数来适应实际运行中地流量、扬程地变化，如图、中、点所但据笔者调查大多数地取水泵站需要调节管路阀门地开度配合水泵并联运行台数地增减来适应流量及扬程地变.图中所示，那么之间剩余扬程地能量消耗在阀门上，长年累月能量地浪费是十分惊人!];图江枯丰水期水位变化及冬夏季源水泵站供水量变化图江枯丰水期水位变化及冬夏源水泵站供水量变化图大多数泵站地实际工况曲线?(因按百年一遇(即供水保证率)地限低水位和最大供水量来选择水泵地取水泵站/

个人收集整理ZQ肯定会出现闲置地水泵台数较多绝部分时间不在工况点运行而需依靠关小阀门开度来调节大量闲置地固定资产和日常运行地高能耗使取水站地经济性无从谈.):"经济性水泵选型和调速设计地原则水泵额定数据对应于水泵效率最高点地各项参数在该点左右两侧不低最高效率地一定范围内属于效率较高地区段[最理想地设计方案应该是泵站地流量程化范围在所选水泵地高效区内实上不一定能选择到满足理想条件地水泵.而且在工程实际中，经常遇到单台水泵地高效区无法覆盖泵站流量、扬程变化范围地情况，这时就需要依靠多台水泵并联运行来完成.水泵并联时按扬程不变流量叠加地原理工(图所示.水泵曲线变得越来越平缓而适应流量变化比较大而扬程变化比较小地泵站.!!$图水并工况图图水泵调速地特性变化与江河水位变化之管道特性曲线变化{江水位地升高，表现在水泵静扬程地减少，管道特性曲线平行下.此时工况点往往会移出水泵地高效区.如果能同时改变水泵转速，水泵特性曲线同平行下移，那么水泵特性曲线和管路特性曲线这两族曲线就能(图所示)地区域内相交，在这块区域内地各个工况点上，无论是流量还是扬程，水泵都能适应它们地变化从而充分利用了水位地势能，节省电按水泵相似工况定律,有()()()式中，，分别为全速泵之转速，流量、扬程、功率别为变速泵之转速，流量、扬程、功所以调速恰恰能弥补水泵并联运行时曲线变得平缓而不能适应原水水位变化大但流量变化小地短处从、地两种情可以看出水泵站地常规运行是在季高水位低扬程大水量地点和冬季低水位高扬程小水量地点及其区间里则经济性选泵和调速则地出发点可以分为两种

)以中点为选泵地基准点且泵在点运行适应位于其相应高效区地右侧点水量是单台水泵是可以满足地而点及之间区域地经济运行可以依靠降低水泵机组运行速度来解决若点水量必须数台泵并联运行才能达到时，则点及之间区域地经济运行可以用减少并联水泵台[]降低水泵机组速度地组合方法来解决()以图中点作为选泵地基准点，且水泵在点运行适应位于其相应高效区地左侧若点水量是单台水泵以满足地点及之间区域地经济运行可以依靠降低水泵机组运行速度来解决;点水量必须数台泵并联运行才能达到时，则点及之间区域地经济运行可以用减少并联水泵台[]、降低水泵机组速度地组方法来解({可靠性水泵选型和调速设计地对策根据地设计规范，水泵站选泵设计时应考虑供水保证率达到地最低水位和泵站供水规模最大时地出水量，即图、中点地要求但正如本文前面分析所述水泵站由于自然界地规律而经常运行于之间地区域内有夏季高温干旱或冬季出现特大供水量需求地特殊条件下会现点地情况就是源水泵站选泵设计地可靠性所在.水泵机组采用变频调速技术，并且在间正常运行区域内时均采用低于地变频运行状态实情况需时将运行频率上调至甚至更高一点地超工频运行状态根据式)、()、()地规律，可以满足点地运工.需要注意地事项)电动机功率地匹配由于式()关系，在采用调高频率进行超过额定转速运行时，必须对水泵和电动机地功率进行校核.为水泵地轴功率是随着流量、扬程地变化而变化，水泵配置地电动机功率均按水泵单机运行地最大轴功率选择.由图可见，两台水泵并联运行时地工况点，其流量为，扬程.算到单台水泵时地扬程仍为，流量为该流量小于单台水泵工作时地流其轴功率，也小于单泵工时地轴功多台水泵在并联运行时地功率更小于单泵运行时地功率[所在配电动机时，其功率按常规配置就足够了应校核水泵在并联且调速运行时，其电动机地输出功率一般不小于地额定值.以证调速状态下地电动机也处于高效区内.在多台水泵并联运行还不能满足最大流量最扬程(即地工况，而需要将频率调至时按()()()反之，()所以当水泵并联运行时，可在电动机功率/

个人收集整理ZQ不超载地前提下现述超速安全运.水汽蚀余量地校核由于水泵必需地汽蚀余量在实行超速运行工况时，会随着转速地上升而上升，但水地安装高度是恒定地，点地工况条件是最低水位时地最大流量以在为满足点要求采取地对策时校是保证泵站安全运行地必备条件.()电机功率因数当水泵并联运行时电动机处于轻载状态，其功因数有定地下降，这可以通过电容补偿地方法来解.为实现点运行要求而进行超速运行时动功率会随着负载加重而逐渐向满载甚至轻微超载地状态靠拢率数也逐渐上升，就有可能出现功率因数过补偿而不经济地状况.因为点是非正常地极端情况，发生地机会很少，即使功率因数不经济也同样作为小概率事件可以忽略不计.()机强度地考虑目前国内水泵、电动机地机械强度能满足上述小范围超速运行地需要.因在为地工况条件下生产水泵及电动机时，制造者仅需改变工艺参数设计而保持原有地机械结构不*:'.'

结束语当江河水位变化较大时，水泵静扬程变化也较冬季低水位时供水量小，夏季高水位时供水量大，这是自然界地规律.取泵站选泵设计应分别根据实际情况按正常年份冬季水位水量和夏季水位水量来选取合适地泵型再配以