变频调速循环水泵经济性分析

第25卷增刊辽宁工程技术大学学报2006年6月Vol.25Suppl.Journal of Liaoning Technical University文章编号: 1008-0562006)增刊 1-0237-02变频调速循环水泵经济性分析钟瑞兴，李文华，任适远(辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新123000摘要: 针对目前主要采用阀门调节管路流量而造成能源浪费的问题，提出通过变频调速改变流量的观点。应用流体机械相似定律及电工学原理，阐明变频调速原理。结合中国各地的实际情况，对采用此方法的循环水泵进行经济性分析，得出天气越冷、电价越高的地方，变频调速更具优越性，从而指出变频调速的科学性与经济性。关键词:循环水泵; 变频调速;经济性中图分类号: TK 414.2文献标识码: AEconomical efficient analysis for circulatory pump of frequency conversionZHONG Rui-xing, Li Wen-hua, REN Shi-yuan(College of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China)Abstract: In view of energy waste will be made mainly through regulating valve to change the flow, the point ofadopting frequency conversion is put forward to change the flow. The analogical law of fluid machines and principle ofelectronics are applied to explain the principle of frequency conversion. Combining the actual conditions all over Chinathe economical efficiency analysis is carried out for the circulatory pump which applies the technique. The conclusionis that the colder the weather and the higher the price of electricity, the more obvious the superiority of frequencyconversion is. Furthermore, the scientific and economic efficiency of frequency converter-pump can be proved.Key words: circulatory pump; frequency conversion; economic fficiency0引言由电工学得，异步电机的理论转数为目前，改变水泵工作点位置的方法是人为地改n=60f(1-s)/P(2)变管路性能曲线，靠改变阀门阻力来改变流量的，式中，f为电源频率; P为电机磁极对数; s 为电这需额外增加阻力，伴随能量的损失和浪费。为了机转差。从式(2)可得，改变电源频率即可改变电机克服这些缺点，同时适应国家能源发展要求，笔者的转速，从而达到调节流量的目的。应用变频调速的方法改变流量，并对采此方法带来由系统的运行情况可知，设备在开始运行时负的效益进行深入分析。荷最大，由流量传感器经调节器至微机，由微机控制变频器，使变频器输出的频率上升，电动机开始1水泵变频控制的基本原理旋转并转速逐渐升高至最大。当负荷减小，这时利由相似定律，改变泵或风机的转数n时，其效用微机控制变频器，使变频运行的电动机按照系统率基本不变，但流量、压头及功率都按下式改变川中预先设定的程序进行运转，即降低电源频率，从Q/Qm =JH1Hm =/N1Nm =n/nm(1)而降低电动机的转速，让设备继续在低负荷运行, .由式(1)可将泵在某-转速下的性能曲线Hm换达到所需的流量要求。这样，节电率一般在20%~算成另一转速下的新的性能曲线H。它与不变的管30 %。变频装置的调整范围可达20:1，且可基本保路性能曲线CE的交点(即工作点)由A点变至D持异步电动机特性。点，则泵的流量由Qs变至QD (如图1)。2全年变流量运行的电耗计算H√Eg1%二H---E- !.5'n-'w 367ntwe.2D 0"X1.0图1改变泵或风机性能曲线的调节法中国煤化工Fig.1 way of regulation by changing the performanceFig2oneYHCN MH G8 loadcurve of pump or fan收稿日期: 2006-03-15作者简介:钟瑞兴(1983-), 男，广东珠海人，硕士研究生。主要从事的动力检测与控制研究。本文编校:焦丽.238辽宁工程技术大学学报增刊无因次年延续负荷如图2[21。质量并调方案，则有其中，Y表示无因次室外温度，X表示无因次延续时间，Q表示无因次热负荷，即y=(tw-lw)/(twa-lw)(3因此=-'w h+tho(hs (10)X=(h-h)/(hgs-h)(4)Q=Q/Q2投资回收期计算式中，tw为任意外温;tw为设计外温;twq为供热起始外温; h为tw下的延续小时数; ho 为t'w下的对于北京地区，供热室外设计温度延续小时数; hs 为全年供热延续小时数; Q、 Q'分tw=-12口，室内设计温度t =18口，室外平均温别为任意外温和设计外温下的热负荷3]。度tw=-1.60,全年供热小时数hg =3024h, tw下在无因次年延续负荷图中，存在X=f(Y)关系，的延续小时数为643hl4。所以相对电耗对我国不同地区气象资料统计，可将上述函数拟合为如下关系E=("5-lv (h+h)h,=0.727 (11)x=乙B()Y-l(5)年净收益J=(1-E)Nph.C。元(12)式中，Np循环水泵的电机功率，kW; hs 为全年制Y=之A(i)x"冷延续小时数，h; Ca 为电价，元/kWh;式中A(i), B(i)为拟合 系数，对于确定的地区为常若初投资为C,静态回收期T可按下式计算数，可由有关资料中查找。T, =C1J年(13) .供热系统在tw≤t ' w时，Q=1.0 此时循环流量供热系统循环水泵0.5~0.6W/m2， 变频器比价G按设计流量G'运行，即G=1.0，tw>t'w和tw为700~ 1200元/kW,电价取0.4元/kWh,则可计算≤twq期间，循环流量按变流量运行，即Gtw期间的电耗量，kW.h; E3结论为Iw≤tw时的电耗量，kW.h; G为某- -外温区间由_上述资料可知，气候愈寒冷的地区，相对电i的循环流量，th; H; 为某一-外温区间i的水泵扬耗值越小，回收期将越短，电价越高的地方，水泵程，m;△h为某- -外温区间i的延续小时数，h; η;采用变频调速就越经济。该表所列各地区回收年为某一外温区间i的水泵效率; H'、η' 分别为循环限，是指供热系统所有循环水泵全部进行变频调速水泵的设计扬程和额定功率。对于变频调速，可视时的数据。若运行中的循环水泵，有一- 半仍按额定功率运行(即额定转速、额定流量)，另一半按变η =η,o如果实行集中质调节，则全年循环水泵总电耗E'为频调速变流量运行，则初投资可减少- -半， 相应的回收年限可缩短至1~3年，节能效益就更加明显，E= GH8)可见积极推广调速水泵是很有意义的。参考文献:则全年变流量运行下的相对电耗E为[1]余华明制冷流体机械[M].北京:人民邮电出版社,2003:47-50.[2]石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京:清华大学出版社,E=(" G'dht+hn)/ns(9)1998:256-260.3]李德英供热工中国煤化10424-222.式中，G为tw或Q的函数，由于采用室内双管的[4]建筑工程常用数据手册[].北京:中国建筑工业:YHCNMHG.