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空调水系统变流量节能控制摘要空调水系统变流量节能控制已在工程上得到了大量应用。本文对变频调速水泵在应用中的相关问题，如变频泵的特性、最小转速的控制范围、不同控制方式的节能效果、变频泵与定速泵并联运行时的控制等进行了分析研究。关键词变频泵定速泵变流量控制随着人们节能意识的加强，变频器价格的下降，空调水系统变流量节能控制技术已在工程上得到了大量应用，特别是应用于一级泵系统。在理论和实践上得到了广大专业人士的认同[1，2]。但是，在实际应用中仍存在一定的盲目性，导致其节能效果不能得到充分发挥。本文将对变频调速水泵应用的相关问题进行分析研究。1、变速泵的运行特性水泵进行变速运行时，通常以下列公式作为计算依据。式中Q0、H0、n0、N0——水泵在额定工况下的流量、扬程、转速、功率，m3/h、m、r/min、kw；Q1、H1、n1、N1——水泵在实际工况下的流量、扬程、转速、功率，m3/h、m、r/min、kw。应当指出，上列公式是根据水泵的相似规律推导得出的。所谓相似是指在相似工况点上的物理量保持相似。因此，公式、、在对应的相似工况点上才能成立。从公式，可知，所以，所有的相似工况点必须满足下列公式效率作为一个物理量，从理论上讲，在相似工况点上效率都是相等的。根据公式，水泵变速运行时，其理论等效率曲线是一组交于原点的二次曲线，见图1。其中A、B两点是相似工况点，ηA＝ηB。A点和A’点则不是相似工况点，两者的效率也不同。水泵在变转速运行时，实际的等效率曲线并非如图1所示。事实上转速增大时，水力损失要上升。转速下降时，轴功率下降，而机械损失相对增加，凡此种种将影响水泵总效率的改变。实践证明，对于同一型号水泵最高效率点只出现在某一特定转速下，在其它转速时效率均有所下降。图2是某一水泵的实际等效率曲线。从图2可以看出，该泵的最高效率ηmax＝％。当转速下降为n’＝时，η’＝65％。图1水泵的理论等效曲线2、影响水泵变频调速范围的因素水泵采用变频调速运行时，原来按工频状态设计的水泵与电机的运行参数均会发生较大变化。水泵的变频调速范围必须经过综合考虑，结合实际计算确定。转速对电机效率的影响在工况相似的情况下，电动机功率N∝n3。随转速下降，轴功率会急剧下降。电机输出功率过度偏移额定功率，或者工作频率过度偏移工频，都会使电机效率下降过快，最终影响整个水泵机组效率。由变频器驱动异步电动机时，电机电流会比工频供电时增大约5％，电机在低速运行时，冷却风扇的风量下降，会使电机温升增大，影响电机的安全运行。图2水泵的实际等效曲线转速对变频器效率的影响变频器的负载率β与效率η的关系如图3所示。转速下降时，变频器的效率有所下降。图3变频器效率曲线转速对水泵效率的影响综上所述，水泵转速调节范围不宜过大。通常应不低于额定转速的50％，最好在70－100％之间，当水泵的转速低于额定转速的40－50％时，水泵效率明显下降，节能效果也大大下降。3、水泵变流量的控制方式对水泵运行节能的影响水泵变流量控制，目前常用的有以下三种方式a)供、回水干管压差保持恒定的压差控制；b)末端环路压差保持恒定的末端环路压差控制；c)供、回水干管水温差保持恒定的温差控制。图4是不同控制方式下水泵运行工况示意图。采用不同的控制方式，所对应的管路特性曲线各不相同。曲线A是采用温差控制的管路特性曲线。Q＝0，管路系统阻力△H＝0，曲线B是采用末端压差控制时的管路特性曲线。H1是末端环路要求保持的压差。Q＝0，△H＝H1。曲线C是采用压差控制时的管路特性曲线，H2是要求保持的压差。Q＝0时，△H＝H2。图4不同控制方式下水泵运行工况图水泵的流量从Q0变化到Q0’时，A、B、C三条曲线所对应的水泵转速分别为nA、nB、nC。水泵的扬程分别为HA，HB，HC。为分析他们的节能效果，特举例说明。某空调水系统水泵流量Q0＝400m3/h、扬程H0＝33m、水泵轴功率N0＝48kw。采用压差控制H2＝16m，采用末端压差控制H1＝8m。当流量变化为Q0’＝Q0＝280m3/h时，计算在三种不同控制方式下水泵节能效果。①温差控制Q0’＝280m3/h，HA＝，ηA＝63％，NA＝；②末端环路压差控制Q0’＝280m3/h，HB＝，ηB＝68％，NB＝；③压差控制Q0’＝280m3/h，HC＝，ηC＝69％，NC＝；它们的节电率分别为φA＝％，φB＝％，φC＝％。从以上的分析可以看出，采用不同的控制策略它们的节能效果是不同的。这三种控制方式在工程上均有采用，针对某一工程采用何种控制策略，设计人员要根据空调水系统的具体情况加以分析判断。如系统的大小、负荷的组成、空调系统配置、水系统的阻力平衡、末端设备的同时使用率等。4、在并联系统中变频泵的配置和运行变频泵的配置文献[1]指出，在水泵的并联系统中变频泵的配置，从理论上讲