02007年第4期LABORATORY SCIENCE2007年8月出版.供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵電機采用變頻器調速運行節(jié)能的探討與實踐吳培森(天津市高校供熱工程公司天津300204)摘要:供熱系統(tǒng)熱水鍋爐的鼓、引風電機采用變頻器調速運行節(jié)能較為普遍。一般循環(huán)水泵電機不采用變頻器調速運行,認為其節(jié)能空間不大。其實不然,特別是兩臺循環(huán)水泵電機均采用變頻器調速并聯(lián)運行,節(jié)能效果更為顯著。關鍵詞:變頻器;節(jié)能條件;循環(huán)泵運行(并聯(lián));節(jié)能.1.變頻器運行的調速和節(jié)能按上式數(shù)據(jù),列于表1。變頻調速是20世紀八十年代卓越的科技成表1供熱系統(tǒng)中負載調速運行數(shù)據(jù)果,是交流調速領域的重要變革,在國民經(jīng)濟各個供電頻率f (H2) 5045 40353025 20轉速n%093070一605領域中帶來了極大的經(jīng)濟效益。變頻器的應用使流量Q% 100 9030 7050 5010交流電動機的調速和節(jié)能極為簡便。同樣在供熱揚程H% 100 8164493625領域中得到廣泛的應用。鍋爐的運行中變頻器幾電功率N% 100 7351 3228 87)3乎在其所有的動力源一三相異步電動機上均能列: f-45(H2) 流量Q9%-90電功率N%-73發(fā)揮獨特的調速和節(jié)能作用,如:引風鼓風風量控即當供電頻率f( Hz)降至45(HZ)時,流量Q制;爐排調速;補水定壓等;特別在循環(huán)泵電機的運為原有的百分之90;電功率N為原有的百分之73,行中大有作為。變頻器更是實現(xiàn)計算機自動控制節(jié)電率η%為百分之27。不可缺少的組成部分。理論上而言,- -般風機、泵類負載采用變頻器1.1.調速變頻調速其基本的工作原理,是通過均勻地改調速運行節(jié)電可達到25%左右。已經(jīng)被大量的實踐所證明了。變交流電動機定子繞組供電頻率f和電壓u,平滑1. 3.變頻器節(jié)能運行的條件地改變電動機的同步轉速。在供電回路接人變頻變頻器不是能 量發(fā)生器,只能是節(jié)能,因此節(jié)器,可按用戶所需要的某一控制量(流量 、壓力溫能是有條件的。在滿足負載運行所要求的輸出功度、轉速等通過傳感器、變量器輸出電信號)的變率的前提下,使用變頻器適當?shù)馗淖冐撦d運行工況化自動或手動調整供電頻率f及電壓u,實現(xiàn)交流參數(shù)后,能將無奈消耗部分的電能節(jié)省下來。做到電動機的無級調速。從無奈的浪費運行轉變成節(jié)能的經(jīng)濟運行。如:用1.2.節(jié)能檔板、風門調節(jié)引風、鼓風機風量的情況時,電能只變頻器的節(jié)能功效在供熱系統(tǒng)中常用的風機、能無奈地白白浪費在檔板風門上。水泵類負載的調速運行中體現(xiàn)得最佳、最為特出。①要節(jié)能- -定要下降電機工作頻率,下降值越這是因為此類負載有如下特性:當風機或水泵的轉大節(jié)能越多。電機工作頻率仍然是工頻50周,變速n改變后,其流量Q、揚程H和功率N均隨之變頻器是不可能節(jié)電的。化。各量之間的關系符合流體力學中的相似定律:②節(jié)能 和電機負荷率有關,負荷率越低(大馬即:Q1/Q2 = n1/n2H1/F2 = (n1/n2)2N1/N2拉小車),節(jié)電越多。電機在額定負荷運行時,變=(n1/n2)3式中:Q1、H1、M1為在轉速等于nl時的流量、頻器中國煤化工數(shù)合理程度有關。揚程和電功率。如:3TCH.C N M H C力)和設計值之間Q2.H2、N2為在轉速等于n2時的流量揚程的富余量大小有關。富余量越大節(jié)電越多。沒有和電功率。④2007年第4期實臉科2007年8月出版富余量,變頻器是不能節(jié)電的。夠時,或需依靠增開或停開并聯(lián)臺數(shù)以實現(xiàn)大幅度④和原有的調節(jié)方式有關。如:采用進、出口調節(jié)流量時,宜采用并聯(lián)運行。閥門、擋板調節(jié)流量或風量的,則采用變頻器可較圖1表示兩臺泵FI與F2(兩臺泵型號、轉速好的節(jié)能。宜相同,但也可不相同)并聯(lián)安裝的簡圖。⑤和原有的調速方式有關。如采用滑差電機兩臺泵各自性能曲線F1A1、F2A2示于圖2調速其效率較低,采用變頻器可較好的節(jié)能。上。⑥電機功率越大,節(jié)電效果越明顯。2.循環(huán)泵電機采用變頻運行也有節(jié)能空間F2. 1.風機、水泵選配電機確定其功率N時按下式計算:Nm = KyQH/nin( KW)式中:Q:水泵流量m'/sH:水泵揚程mγ:容重。水在水泵工作溫度下的重量kn/m2K:考慮到電動機過載時起動力矩、功率的安F:全系數(shù)N>5.0(KW)時K=1.15圖1并聯(lián)水泵的安裝示意圖η:水泵效率ni:傳動效率HtF:現(xiàn)僅就Q H、K三項的設計值和實際運行工況FL~dGE’來分析電機負荷率。①流量Q揚程H富余量D一般設計時在計算供熱系統(tǒng)所需流量Q、揚程H后,增加5%的余量。而且計算時均按最低環(huán)境溫度來考慮流量Q,在整個供熱期間約80%的時足間環(huán)境溫度相對高一些,不需要那樣大的流量。peE，」eIE:(目前大部分的供熱站是采取流量Q不變,降低供水溫度。)所以流量Q、揚程H的實際運行工況有- -定的富余量。q9只: 9: 9=9+9: 9②過載時的安全系數(shù)K( =1. 15)圖2并聯(lián)水泵的Q-H 曲線與工況分析就供熱系統(tǒng)而言運行時系統(tǒng)的總水量不可能這時兩臺泵人口與出口均處在相同的揚程下增加;大功率循環(huán)泵電機的各種起動方式均要求輕運行,而且總管中的流量則為兩泵流量之和即“合載起動(關閉出口閥門起動) ;變頻器起動不存在二為一”。于是并聯(lián)泵的總性能曲線，是由同一揚沖擊電流。起動時間極短,運行時電機負荷率相對程下的各泵流量迭加而得。具體做法是:在性能圖要低一些(至少有15%的裕度)。綜上所述通常選用的循環(huán)泵電機功率,較實際上先繪出一-系列水平虛線,這就是一系列等壓線,運行負載所需功率約有20%富余量。這就為采用然后,在每根水平線(如D1- -D2 線)上,將與各變頻調速、節(jié)能運行提供了有利條件。應該說循環(huán)單泵性能曲線交點所對應的流量相加(如Q1 +泵電機采用變頻調速運行其節(jié)電在15 -20%。Q2)便找到了兩泵并聯(lián)總性能曲線上的一點A。2.2.兩臺采用變頻拖動的循環(huán)泵電機并聯(lián)運行也依此類推,便可繪出兩泵并聯(lián)工作的總性能曲線，有可觀的節(jié)能空間如圖中的GA線這條曲線左側終于G點的原因是，①兩臺循環(huán)泵(不采用變頻器)并聯(lián)運行的工第一臺泵所能提供的最大揚程不可能大于HG,如況分析.需中國煤化工一般認為兩 臺循環(huán)泵并聯(lián)運行效率較低,不宜采用。此概念不十分準確。*DTHC NMHG.它與各泵聯(lián)合總當系統(tǒng)中要求的流量很大,用一-臺泵其流量不性能曲線的交點A,就是并聯(lián)運行的工作點，其流一151一四2007年第4期LABORATORY SCIENCE2007年8月出版量為GA,揚程為HA,它代表聯(lián)合運性的最終效果;章,其介紹變頻器的另一種節(jié)能模式,負荷轉移實過A點做水平虛線與各泵性能曲線交于D1和D2,現(xiàn)節(jié)電。舉深圳陽光大酒店的冷卻循環(huán)泵為例,有它代表參加聯(lián)合運行時每臺泵所“貢獻”的工況，兩臺55KW循環(huán)泵,- -開-備。單臺運行電機處于各自所提供的流量是01與Q2,各自所提供揚程均滿負荷或超載狀態(tài) .揚程、流量均無富余量。采用兩臺泵配變頻器并聯(lián)運行,從1. 2討論的列表可為HA。通過對上述A.A1、A2.D1、D2五點工況的分析見,各泵電機供電頻率25周;流量各擔一半;節(jié)電可達70% (實際要小于此值)。有如下結論:(1)由圖可見,q1 >Q1,q2 >Q2,01 +Q2=QA,因此在我公司所屬天津工程師范學院供熱站，也采用負荷轉移模式，QA