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恒压供水方案咨询与设备定制

发布者:吉宇鹏(JYP)时间:2019-08-30T14:08:29
JYP恒压供水变频器解决方案咨询、恒压供水设备可定制、报价、厂家直销.


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 随着我国经济的高速发展,能源(水、电、油)消耗在企事业单位生产成本中所占的比重越来越高,如何有效地降低企业的生产成本,开发企业的第二利润中心,愈来愈受到企事业的重视。
       根据流体力学原理,水泵的流量与电机转速成正比,压力与电机转速的平方成正比,变频恒压供水设备由水泵、风机类专用型交流变频调速器、PLC可编程控制器、远传压力传感器,PID调节控制器,调节阀门、泵组等构成。根据不同的需要,可采取恒压控制、恒流量控制等多种闭环自动控制方法。水泵采用变频调速技术后,节能效果比传统调压调流方式可节电40%~50%,节约用水约量8%。
 
恒压供水控制水泵设计及控制方法
       恒压供水系统主要组成是变频器、压力传感器(或远传压力表)和循环水泵,而风机水泵类机械性能曲线如图1,其流量与转速成正比,转速-力矩特性为二次方递减力矩,所需要的轴功率与转速的三次方成正比。即:
       q∝n, h∝n2 , p∝n3
       q:流量, h:扬程, p:轴功率, n:转速
       数学关系式为:p=0.163•q•h/ηp(kW)
       其中:p:轴功率,q:流量,h:扬程,ηp: 泵效率

       传统的方法是电机转速恒定不变,使用阀门的开启度(增大或减小管阻)实现流量控制(俗称憋泵),其扬程-流量特性见图2,例如需要额定流量的 100%、80%、40%流量时,使用阀门调节的方法,其工作点对应图中A、B、C点。这样造成供水管网压力不稳,工作效率低、启动电流大、工作噪声大、电能耗量大等特点。
       采用变频调速控制时,设定供水压力,根据用水量的大小,变频器改变输出频率,使电机的运转速度保证供水量,从而使供水系统工作压力维持动态平衡,见图2,其工作点对应A、D、E。而对应的阀门控制和速度控制对应的数学关系如下:
       Pm=q•h/(η/η0) 工作点的轴功率
       PIN(V)=Pm/ηm 阀门控制时消耗的电功率
       PIN(I)=Pm/(η1m•ηINV ) 速度控制时消耗的电功率
       P0=0.163•Q0•H0/η0 额定工作点的轴功率
       这里:ηINV:变频器效率,η1m:变频器拖动对应工作点电机效率,ηm:工频拖动对应工作点电机效率
       例如:电机功率P=15kW,效率η0=0.9,电压U=380V,电流I=29.4A,转速N=1440rpm,极数pole=4;Y132S2-2型水泵,流量Q=107m3/h=1.87m3/min,扬程H=32m,泵效率ηpump=0.65,泵性能曲线如图1,泵的扬程-流量特性曲线如图2,可计算得表1泵的不同工作点与轴功率及表2泵不同工作点消耗电能比较:
◆ 表1 泵不同工作点与轴功率:
工作点 水泵额定值 阀门控制
 
变频器控制
 
流量Q 1.87 1.43m3/min 0.71m3/min 1.43m3/min 0.71m3/min
转速n 1440rpm 1440rpm 1440rpm 1252rpm 936rpm
扬程h 32 35.5 40 25 16
泵效率ηpump 0.65 0.66 0.48 0.66 0.62
轴功率P 14.3 12.4 9.68 8.72 3
◆ 表2 泵不同工作点消耗电能比较:
控制方式 阀门控制 变频器控制
流量 1.43m3/min 0.71m3/min 1.43m3/min 0.71m3/min
消耗电功率 13.8 11.1 10 4
电机效率 0.9 0.88 0.87 0.75
变频器效率
 

 
0.95 0.92
        由表1和表2可知,水泵电机消耗的电功率与频率的三次方成正比,在保证压力恒定的情况下, 降低电机的工作频率, 可有明显的节能效果:
◆ 流量为额定流量的80%时,变频控制比阀门控制节能为:13.8/14.3-10.0/14.3=26.6%
◆ 流量为额定流量的40%时,变频控制比阀门控制节能为:11.1/14.3-4.00/14.3=49.6%
        据统计一年中水泵电机负载率在50%以下的时间占总运行时间的50%以上,因此变频控制系统节能效果相当明显。

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