變頻調速水泵在暖通空調係統中應用推廣

水泵，眾所周知，它是用來輸送（sòng）液體（tǐ）的動力元件，在國民經濟的許多部門要用到它。其品（pǐn）種（zhǒng）規格繁多。對它的分類方（fāng）法也各不（bú）相同，按其工作原（yuán）理可以分為（wéi）三大類：葉（yè）片式水泵（bèng），容積（jī）式水泵，其他類型水泵。格蘭富公司生產的主要產品為離心泵，是葉（yè）片泵的一種，亦為應用為廣泛的泵型。此種泵（bèng）的工作原理是靠葉輪（lún）高速旋轉時葉片撥動液體旋轉，使液體獲得離心力而完（wán）成水泵的（de）輸水過程，所以這種泵稱為離心泵（bèng）。其應用領域涉及（jí）生活熱（rè）水供水、汙水排水、工業應用、商業建築暖通空調循環、冷卻水（shuǐ）輸送等各個方麵。由於離心泵是一種重（chóng）要的設備，它的運轉需要消耗大量的動力！據統計，全世界20%的電能是消耗在水泵係統上。而事實上（shàng），通過采取（qǔ）必要（yào）的技術（shù）措施及控製手段，其中的（de）30%-50%的能耗是可以節省下（xià）來的。

    一：定速泵與變速泵：

    傳統的供熱、空（kōng）調係統（tǒng），是（shì）按單獨質調節的運行（háng）方式選擇循環水泵（bèng），選泵的原則是泵的流量不能小於外網（wǎng）的所需（xū）流量，一般按照外網理論流量的1.1～1.2倍，揚程按（àn）管路及用戶總阻力的1.05～1.10倍進行選擇，這時對應的軸功率（lǜ）已大於100%。可見按定（dìng）流量的運行方式，水泵運行電耗是很大的。而（ér）且帶來的調節效果也不十分理想。

    水泵按定流量的運行方式，如圖1：當部分（fèn）負荷狀態下，係統所（suǒ）需流量降低，為適（shì）應其流量變化，需通（tōng）過減小閥門（mén）開度的調節以改變係統特性曲線，即消耗多餘的壓頭，浪費了大量（liàng）電能（néng）！

    除了（le）通過改變閥門開度完成對水泵運行點的調節，我們還可以采用改變泵轉速（sù）的方法：

    由可以看（kàn）出：當泵的轉（zhuǎn）速改變後泵（bèng）的性能曲線將同時改變，而轉速將隨頻率[Hz]改變而改變。對循環水泵性能（néng）分析可知：水泵的流量、揚程和軸功率均與水泵的葉輪轉速之間存在（zài）著一定的比例關（guān）係：

    如由此可以看出，水泵的揚程與電機轉速的平方（fāng）成正比，水泵的軸（zhóu）功率與電機轉速的立方成正（zhèng）比（bǐ）。即當水泵的流量降低（dī）20%的時候，電機的轉速應降低20%，水泵的電耗將降低50%；當水泵（bèng）的流量降低50%的時候，電機的轉速就降低50%，水泵的電耗降低87.5%。當係統（tǒng）需要的流量降低時，通過降低轉速，相應地水泵的流量降（jiàng）低，水泵的（de）軸功率降低，節（jiē）約電（diàn）能效果顯著。並且，由於采用變（biàn）速調節，也避免了采用閥門調節時不必要（yào）的閥門壓頭損耗。

    二：速度控製的原理：

    當流量降低時（shí），控（kòng）製器將（jiāng）檢測壓力信號（通過傳感器或者電機電流或轉速的狀態）。此時（shí），控製器將向變頻器發出一（yī）個信（xìn）號（hào），使其降低輸出（較低頻（pín）率）直至壓力回到要求的（de）水平（設定點）。反之，當流量再次升高時，控製（zhì）器將檢測到壓力在降低。控製器將向變頻器發出（chū）一個信號，使其提高輸出（較高（gāo）頻（pín）率）直至壓力回到要求的水平（設定點）。

    三：變速泵的（de）總（zǒng）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，我們應該衡量的是其（qí）總（zǒng）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]和轉化（huà）效率[hd]。總體效率是指（zhǐ）P1到P4的變化。電機效（xiào）率根據（jù）電機效率等級（EFF1或EFF2）和電機負荷的（de）不同而不同（tóng）。

何為電（diàn）機效率等級？

    美國國會在1997年10月製定和實（shí）施了（le）“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製作商協會（CEMEP）也對1.1-90KW，2極和4極範（fàn）圍內的高效電機製定了低要求（qiú）的定義。現在CEMEP和EPACT分別是50Hz和（hé）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（bèi）分為三個（gè）等級：EFF1-高效（xiào）率（lǜ）等（děng）級；EFF2-中等效率等級；EFF3-低效率等級。

    現在格蘭富生產的水泵可以配置EFF1(CEMEP標準的電機)。

    Eff1電機有何優點呢？

    *效率更高

    相對於普通電機（jī）來說，高校意味著對於相同的能量數如而言，電機自身能量損失更少（shǎo），而輸出更多。同樣，因為（wéi）電機自身能量損失少，在相（xiàng）同工作量所需的能量條件下，電機輸入的能量就會減少，從而節省了能耗和運行成本。如圖7，當負荷很低時（小於25%），意味著效率（lǜ）會急劇降低（dī）。但此時Eff1電機效率明顯高於Eff2電機。

    *部分（fèn）負載時效率更高

    大多數電機都很少在100%的滿負載狀況下工作。因（yīn）而在非滿負載（zǎi）的情況下，電機的標稱效（xiào）率是多少，這一點是很重要的。對於普通電機而言，則一般不提供此數據，但是EFF1電機的效率必（bì）須是在75%負載和100%負（fù）載時的效率。對於EFF1電機來說，這兩個（gè）效（xiào）率值通常是相同的。

    *電（diàn）機工作（zuò）溫度低

    因為格蘭富EFF1電機的（de）效率高，有能量損失所產（chǎn）生的（de）熱量非（fēi）常少，所以工作（zuò）時電（diàn）機（jī）的溫度要比（bǐ）普通電機的工（gōng）作（zuò）溫度低。由此，高效電機（jī）就能夠在更高的環境溫度下工作，所需的環境冷（lěng）卻要求也要比通（tōng）常使用的標準電機低。

    同樣，受溫度影響的電機（jī）定子繞組的電阻也能保持在正常（cháng）的範圍內，格蘭富EFF1電機很少會出（chū）現電機定子繞組過熱的現象。這樣，電機定子繞組絕緣和（hé）電機（jī）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生的。對於EFF1電（diàn）機，因為效率更高，由能量損失所產（chǎn）生的熱量較少（shǎo），用（yòng）於降低電機溫升所需的冷卻空氣也較少。所（suǒ）以（yǐ）大多數額（é）EFF1電機的冷（lěng）卻風扇都較小，從（cóng）而產生的噪音也會降低。

    *運行成本降低

    EFF1電機能夠節省（shěng）能量、減少維修成（chéng）本和其它的相（xiàng）關運（yùn）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（xià），增加（jiā）的（de）初采購成本在可以（yǐ）不到3年的時間內完全收回。

    轉（zhuǎn）化效率

    計算轉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（shí），效率變化將很大。

    水（shuǐ）泵效率

    泵的效率根（gēn）據（jù）流量不同（tóng）而不（bú）同。

同時泵的大效率根據泵的大小而不同，通常來講大泵會比小泵效率更高。當（dāng）泵的速度改變時，泵（bèng）的效率將同時改變。如果（guǒ）速度降低小於20％，效率（lǜ）的（de）改變很小（xiǎo）。
    雖然總效率對能耗來講是很重要的，但控製模式卻對能耗有著更大的影響。下圖展（zhǎn）示了不同控製模式下的節（jiē）能效果：

    四：結論：

    隨著技術的進步，變頻技術將越來越（yuè）多的被人們認可（kě）和應用，配合正確的係統設（shè）計（如（rú）三次泵係統）以及（jí）科學的選泵配泵，在使用戶感受到更高舒適性的同時，得到更加明顯的節能效（xiào）果。