變頻調速水泵在暖通空調（diào）係（xì）統中應用推廣

水泵，眾所周知，它是用來輸送液體的動力元件，在國民經濟的許多（duō）部門要用到它。其品種規（guī）格繁多。對它的分類方法也各不相同，按其工作原理可以分為三大類（lèi）：葉片式水泵，容積式水泵，其他類型水泵。格蘭富公司生產（chǎn）的主要產品為離心泵，是葉片泵的一種，亦為應用為廣泛的泵型。此（cǐ）種泵（bèng）的工作原理是靠葉輪高速旋轉時葉片撥動液體旋轉，使液體獲得離心力而完成水泵的輸水過（guò）程，所以（yǐ）這種泵稱為離心泵。其應用領域涉（shè）及生活熱水供水、汙（wū）水排水、工業應用、商業（yè）建築暖通空調循（xún）環、冷卻（què）水（shuǐ）輸送等各（gè）個方麵。由於（yú）離心泵是一種重要的設備，它的運（yùn）轉需要（yào）消耗大量的動力！據統計，全世界20%的電能是消耗在水泵係統上。而事實上，通過采取必要的技術措施及控製手段，其中的30%-50%的能耗是可以節省下來（lái）的（de）。

    一：定速泵與變速泵：

    傳統的供熱、空調（diào）係（xì）統（tǒng），是（shì）按單獨質調節的運（yùn）行方（fāng）式選擇循環水泵，選泵（bèng）的原則是泵的流量不能小於外網的所（suǒ）需流（liú）量，一般（bān）按照外網理論流量的1.1～1.2倍，揚程按管路及用戶總阻力（lì）的1.05～1.10倍進行選擇，這時對應的軸功率已大於（yú）100%。可見按定流量的運（yùn）行方式，水泵運行電耗是很大的。而且帶來的調（diào）節（jiē）效果也不十分（fèn）理想。

    水泵按定流量的運行方式，如圖1：當部分負荷狀態下（xià），係統所需流量降低，為適應其流量變化，需通過減小閥門開度的調節以改變（biàn）係統特性曲線，即消（xiāo）耗多餘的壓頭，浪費了大量電能！

    除了（le）通過改（gǎi）變閥（fá）門（mén）開度（dù）完成對水泵運行（háng）點的調節，我們還可以采用改變泵（bèng）轉速的（de）方法：

    由可以看出：當泵的轉速改變後泵的性能（néng）曲線將同時改變，而轉速將隨頻率[Hz]改變而改變。對（duì）循環水泵性能分析可知：水泵的流量、揚程和軸功率均與水泵（bèng）的葉（yè）輪轉速之間（jiān）存在著一定（dìng）的比例關係：

    如（rú）由此可以看出，水泵的揚程與電機轉速的平方成正比，水泵的軸功率與電機轉速的立方（fāng）成（chéng）正比。即當水泵的流量降低20%的（de）時候，電機的（de）轉速應降低20%，水泵的電耗將降低50%；當水泵的流量降低（dī）50%的時候，電機的轉速就降低50%，水泵的電耗降低（dī）87.5%。當（dāng）係統（tǒng）需要的流量降低時，通過降低轉速，相應地水泵的流（liú）量（liàng）降低，水泵的軸功率降低，節約電能（néng）效（xiào）果顯著。並且，由（yóu）於采用變速調節，也避免了采用閥（fá）門調節時不必要的閥門壓頭損（sǔn）耗（hào）。

    二：速度控製的原理（lǐ）：

    當流量降低時，控製器將檢測壓力信號（hào）（通過傳感器或者電機電流或轉速的狀態）。此時，控製器將向變頻器發出一（yī）個信號，使其降低輸出（較低頻率）直至壓力回到要求的（de）水平（設定（dìng）點）。反之，當流量再次升高時，控製器將（jiāng）檢測到壓力在降低（dī）。控製（zhì）器將向變頻器（qì）發出一個信號，使其提（tí）高輸（shū）出（較高頻率）直至壓力回到要求（qiú）的水平（設定點）。

    三：變速泵的總體效率

    通常人們所指的泵（bèng）的效率，僅為水泵效率[hp],而嚴格（gé）意義上說，我們（men）應該衡量的是其總效率：

    總體效率[ht]的（de）評估要同時考慮電機效率（lǜ）[hm]、水泵效率（lǜ）[hp]和（hé）轉化效率[hd]。總體效率是指P1到P4的變化（huà）。電機效率根據電機效率等級（EFF1或EFF2）和電機（jī）負荷的不（bú）同而不同。

何為電機效（xiào）率等級？

    美國國會在1997年10月製定和實施了“能源政（zhèng）策法案”（EPACT），該法案對高效電機進（jìn）行了定義。同樣歐盟也有類似的定義，歐洲電機和電力電子（zǐ）製作商協會（CEMEP）也對1.1-90KW，2極和4極範圍內的高效電機製定了低要求的定義。現在CEMEP和EPACT分別是50Hz和（hé）60HZ世界上公認的高（gāo）效電機標準（zhǔn）。根據CEMEP標（biāo）準，電（diàn）機的效率被分為三個等級：EFF1-高效（xiào）率（lǜ）等級；EFF2-中（zhōng）等效率等級；EFF3-低（dī）效率等級。

    現在（zài）格蘭富生產的水泵可以配（pèi）置（zhì）EFF1(CEMEP標準的電機)。

    Eff1電機有何優點呢？

    *效率更高

    相對於普通電機來說，高校意味著對於相同的（de）能量數如而（ér）言，電機自身能量損失更少，而輸出更多。同樣，因為電機自身能量損失少，在（zài）相同工作量所需的（de）能量條件（jiàn）下，電機輸入的能量就會減少，從而節省了能耗和運行成本。如圖7，當負荷很低時（shí）（小於（yú）25%），意（yì）味著效率會急劇降低。但此時（shí）Eff1電機效率明顯高於Eff2電機。

    *部分負載時效率更高

    大多數電機都（dōu）很少在100%的滿負（fù）載狀況下（xià）工作。因而在（zài）非滿負載的情（qíng）況下，電機（jī）的標稱效率是多少，這一點是很重要的。對於（yú）普通電機而言，則一（yī）般不提供此數據，但是EFF1電機的效率必（bì）須是（shì）在75%負載和100%負載時的效率。對於EFF1電機來說，這兩個效率值通常是相同的。

    *電（diàn）機工作溫度低

    因為格蘭（lán）富EFF1電機的效率高（gāo），有能量損（sǔn）失所產生的熱量非常少，所以工作（zuò）時電機的（de）溫（wēn）度要比普通電機的工作溫度低（dī）。由此，高（gāo）效電機就能夠在更高的環境溫度下工作，所需的環境冷卻要求也要比通常（cháng）使用的（de）標準電機低。

    同樣，受溫度影響的電機（jī）定子繞組的電阻也能（néng）保持在正常的範圍內，格蘭富EFF1電（diàn）機很少會出現電機定子繞組過熱的現象。這樣，電機定子繞組絕緣和電機軸承的使用壽（shòu）命（mìng）都會增（zēng）加。

    *噪音（yīn）低

    通常（cháng）情（qíng）況下，電機的噪音（yīn）主要是由冷卻風扇產生的。對於EFF1電機，因為效率更（gèng）高，由能量損失所產生的熱量較少，用於（yú）降低電機（jī）溫升所需的冷卻空氣也較少。所以大（dà）多數額EFF1電機的冷卻風扇都較小，從而產生的噪音也會降低。

    *運行成本降低

    EFF1電機能夠節省能量（liàng）、減少維修成本和其它的相關運行成本，大大（dà）減少了業主成本。就此而言，EFF1電機（jī）的價格非常有競爭力。實（shí）際上，在正常工作的情況下，增加的（de）初采購成本在可以不到3年的時間內完全收回。

    轉（zhuǎn）化效（xiào）率

    計（jì）算轉化效率時要考慮電機負荷和頻率輸出的因素。但當負荷降低至30%時，效率變化將很大。

    水泵效率

    泵的效率根據流（liú）量不同而（ér）不同。

同時泵的大效率（lǜ）根（gēn）據泵的大小而不（bú）同，通常來講大泵會比小泵效率（lǜ）更（gèng）高。當泵的速度改變時，泵的效率將同時改變。如果速（sù）度降低小於20％，效率的（de）改變很小。
    雖（suī）然總效率（lǜ）對能耗來講是很重要的，但控（kòng）製（zhì）模式卻對能耗有著更大（dà）的影（yǐng）響。下（xià）圖展示了不同控製模式下的節（jiē）能效果：

    四：結論：

    隨著技術的進步，變頻技術將（jiāng）越來越多的被人們認可和應用，配合正確的（de）係統設（shè）計（如三次泵係統）以及科學的選泵配（pèi）泵，在使用戶感受到更高舒適性的同（tóng）時，得到更加明顯（xiǎn）的節能效果。