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無負壓節能分析篇

作者:admin來源:www.qvbjrs.tw閱讀:1436日期:2016-03-09

傳統的給水工程中,各種系統參數隨工況的變化而不斷變化,為了實現準確地控制,只能采用控制閥門或擋板開度的方法,人為增減阻力,使大量能量損失在閥門和擋板上。隨著變頻調速技術的日漸成熟,可以實現根據電動機的負載特性來調整轉速、啟動時間等參數,
從而具有明顯的節能特性。

     無負壓供水設備是在變頻調速給水設備的基礎上發展而來的一種節能供水設備。目前,在給水泵站采用變頻無負壓技術,可以充分利用市政管網原有的壓力,疊加增壓, 很好地達到了節能和穩定運行的目的。下面根據此項目實際參數以說明無負壓相對于變頻所具有的優勢。

首先闡釋一下變頻無負壓的節能降耗原理

    離心式水泵廣泛應用于生活給水系統中。其輸出特性取決于水泵的種類和供水管網系統的阻力特性。離心式水泵的特性曲線以及供水管網的阻力曲線如圖1和圖2所示。

圖1中:Q一流量,H一水泵在一定轉速下的揚程曲線,P一水泵的功率曲線,I一水泵
 的效率曲線;圖2中:DE一供水管網的阻力曲線。 從節能的角度出發,對于工況運行的場合,通常采用變頻調速的電動機來改變泵的轉速,以滿足工況改變時對性能的要求。因此,水泵調速時的H-Q曲線變為圖3所示,泵的特性曲線N與管道性能曲線DE的交點A0即為泵的正常使用時的工作點。

下面通過節流控制、普通變頻和無負壓的比較,說明無負壓的節能原理。

                                   (圖三)

      節流控制是通過改變裝在管道上的閥門或擋板的開度,使閥門對供水的摩擦阻力變大,所以反映到上圖中,阻力曲線從DE移到DE',揚程則從H0升到H1,,流量由Q0減小到Q1,運行工況點從A0點移動到A1點。

     變頻調速控制是在管網性能曲線不變的情況下,通過改變泵的工作轉速,使其性能曲線變化,從而變更運行工作點來實現調節。泵的特性曲線取決于電機的轉速,如果把速度從n變為n',工況點將從A0點移到A2點,揚程將從H0降到H2,流量將從Q0減小到Ql,與用節流控制時輸出的流量相同。

無負壓設備和變頻調速的工作原理有些類似,因其利用了市政管網原有的壓力,所以水泵揚程低于普通變頻的揚程,即水泵進口壓力與水泵揚程本身之和等于普通變頻水泵的揚程,兩種工況下水泵揚程差為△h=h-h′。如果把速度從n變為n',工況點將從A0點移到A3點,揚程將從H。降到H3,流量將從Q0減小到Ql,與用節流控制時輸出的流量相同。
  采用以上三種方法運行時A1點、A2和A3點的泵軸功率分別為:

P1=Q1H1pɡ/1000, P2=Q1H2pɡ/1000, P3=Q1H3pɡ/1000  (1)

△P=P1-P2=(H1-H2)Q1 pɡ/1000, △P1=P1-P3=(H1-H3)Q1 pɡ/1000(2)

△P2=P2-P3=(H2-H3)Q1 pɡ/1000

   也就是說,用節流控制流量比用變頻調速控制時多浪費了△P的功率,比用變頻無負壓時多浪費了△P1的功率,而且消耗隨著閥門的開度減小而增加。用變頻調速控制比用無負壓時多浪費了△P2的功率. 因此節能潛力非常大。所以,最有效的節能措施就是采用變頻無負壓供水。一般應用變頻無負壓節電率為20%~50%,效益顯著。

另外,變頻調速控制時,由水泵的葉輪相似定律,當轉速從n0變為n2時,Q、H、P大致變化關系為

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