变频恒压供水的理论研究及其适用范围.docVIP

变频恒压供水的理论研究及其适用范围 变频恒压供水方式（简称变频供水）在一定的使用条件下具有节能效果，但现实中乱用变频供水，盲目宣传节能效果，致使其非但不节能反而出现浪费能量的情况屡见不鲜。如何正确理解变频供水的运行机理，掌握变频供水的使用范围，避免能源浪费，是当今建设节约型社会急待解决的问题。本文结合笔者多年从事变频供水的设计与实践，提出了其正确使用的范围，并就目前变频恒压供水存在的理论和使用上的问题做了纠正。 1，变频恒压供水节能的原理 1.1 ，变频恒压供水工作过程 图1，变频恒压供水的工作过程 参见图1，首先根据最不利点的工作状况设定水泵出水口的压力P设，P设即为变频供水工作的目标值。在正常的用水量范围内，变频供水始终维持水泵出口的实际压力P实=P设。若用户的用水量不变，则变频泵恒速运转，系统便处于相对稳定的运行状态，若用水量发生变化： 1），当用户用水量加大时，远传压力表的实际压力值降低（原理参见文献1），于是，微机根据远传压力表提供的压力信号控制变频器带动水泵加速运转，P实值上升，直到为止。 2），当用户用水量减小时，远传压力表的实际压力值增加（原理参见文献1），于是，微机根据远传压力表提供的压力信号控制变频器带动水泵降速运转，P实值下降，直到为止。 至此完成变频恒压自动供水工作的全过程。 1.2，节能的理论分析 1.2.1，无塔供水设备的供水流量应具有相同的概率分布 满足用户正常用水需求的用水规律是独立存在的，即该规律不因采用什么样的供水方式而改变。例如：正常的生活小区用水规律独立于供水设备之外；满足正常的生活用水量不因采用的是变频供水还是工频泵供水而改变等等。由于无塔供水不经过水塔而直接与用户管道对接，因此供水水量的概率分布与用水水量的概率分布应为同一分布（因为只有这样才能满足用户用水的要求）。由于比较的前提是对同一个用户而言的，故可以认为所有无塔供水设备的供水流量应具有同样的概率分布，也就是供水流量Q相同。 1.2.2，变频供水通过降低压力输出值达到节能的目的 文献〔1〕中提到工频泵无塔供水的工作轨迹线即为水泵的外特性曲线；变频恒压供水的工作轨迹线为一条直线即恒压线。由于无塔供水的流量具有相同的概率分布，即流量Q具有相同的变化规律，因此可以将该两种无塔供水设备的工作轨迹线绘制在同一个H-Q的坐标系中（见图2）。由图2可见： 图2，变频恒压供水的节能原理 1），在正常的流量范围内，变频恒压供水的工作压力低于工频泵的工作压力。因此相对工频泵无塔供水而言，变频恒压供水具有节能的效果。 2），不同的用水量节能的程度不同。例如，当流量处在1-1直线上时，工频供水工作压力与变频供水工作压力的差值大，而当流量处在2-2直线上时，二者工作压力的差值小，因此变频供水的节能值依流量的不同而变化。这也表明，即使两个用户的日用水量相同，但各自的用水规律示同，变频供水的节能值也会不同。 1.2.3，变频恒压供水节能的特点 综上可得变频恒压供水节能的两个特点： 1），消除工频泵的剩余压力是变频供水节能的根源。 2），适时跟踪，即时消除波动变化的剩余压力是变频供水节能的手段。 2，变频恒压供水的几点说明 2.1，变频恒压供水节能的前提条件 由上述变频供水的工作过程可知，所谓变频供水节能是对比工频泵无塔供水而言的，而不是针对工频泵有塔供水而言的。在谈论变频供水节能时不能离开这个前提条件，否则就会出错。 2.2，变频恒压供水无法代替工频泵有塔供水 工频泵无塔供水与工频泵有塔供水虽然都是工频运转，但却有着本质的不同。前者供水工作的轨迹线为工频泵的外特性曲线，而后者为一点。围绕这个点可以使水泵工作在最佳点（效率最高即额定工况）上，因此有塔供水方式能使水泵的效率最高，仍然是目前首选的供水方式。在有条件使用水塔或是已经有水塔的地方，一般不要使用变频供水。 2.3，剩余压力为恒定值时，不益使用变频恒压供水 这是因为虽然使用的工频泵产生了剩余压力，但由于剩余压力是恒定不变的，可以另选适合的规格型号的水泵以避免产生剩余压力。现在的水泵品种繁多，规格齐全，这一点不难办到。若确有困难，也宜采用切削水泵叶轮的办法达到目的。用变频供水虽然也能达到目的，但因变频器本身的效率会增加能耗，加上费用剧增而得不偿失。 2.4，变频恒压供水一定工作在非相似工况上，水泵的功率不与转速的立方成正比 1），我们知道，在相似工况下水泵以任意转速n运转时，其参数间符合下列关系： ； 式中n0为水泵额定转速，Q0、H0分别是在额定转速n0时，水泵的流量和压力。由上述两式可直接得：，即。式中N、N0分别为水泵转速为n和n0时，水泵的功率；为常数。 这表明水泵的功率与转速n的立方成正比的结论，是在相似工况这个前提条件下得出的，因此变频恒压供水必须在相似工况的条件下才能利用公式计算水泵的能耗。