壓差旁通控制單臺變頻的水泵并聯(lián)工作特性研究

摘 要：理論分析了壓差旁通控制下單臺變頻的水泵并聯(lián)工作特性，結(jié)合工程實例進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明，工頻泵能耗隨變頻泵運(yùn)行頻數(shù)的降低而增加，隨冷源側(cè)管路阻力的增大而減?。焕湓磦?cè)管路阻力越小，工頻泵能耗變化越小，運(yùn)行越穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：壓差旁通 并聯(lián)水泵 變頻 能耗

中圖分類號：TU991.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0080-03

Study on characteristics of parallel pumps with single variable-speed pump by pressure difference bypass

TAO jia

（Technician College，Guangdong Province，Huizhou Guangdong，516100，China）

Abstract：Theoretical analysis is implemented on characteristics of parallel pumps with single variable-speed pump by pressure difference bypass，the practical project verifies the results.The results show that the energy of constant-speed pumps increase when the operating frequency of variable-speed pump reduces.The energy of constant-speed pumps reduce when the pipeline resistance of cold source increases.The less pipeline resistance of cold source， the less energy of constant-speed pumps and the more stable operation of constant-speed pumps.

Key Words：Pressure bypass；Parallel pumps；Variable-speed；Energy

隨著變頻器技術(shù)的日趨成熟，產(chǎn)量的迅猛增加以及價格的不斷下降，變頻器的應(yīng)用場合不斷擴(kuò)大。目前，在大型樓宇、生產(chǎn)廠房的供水及冷熱源系統(tǒng)中，變頻泵的應(yīng)用越來越廣泛。其中多臺定速泵加一臺變頻泵并聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)配置方式越來越多的被采用[1]。本文根據(jù)水泵的特性曲線，對壓差旁通控制條件下單臺變頻的水泵并聯(lián)工作特性進(jìn)行了探討。

1 系統(tǒng)組成

一般的壓差旁通控制冷凍水泵并聯(lián)系統(tǒng)如圖1所示。將供水壓力和回水壓力引入壓差控制器，根據(jù)設(shè)定值控制旁通電動閥，通過調(diào)節(jié)旁通水量，恒定冷水系統(tǒng)供水和回水之間的壓差。使冷水系統(tǒng)能夠在末端負(fù)荷較低的情況下，仍能保證冷凍機(jī)等設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 壓差旁通下單式泵的工作特性

在壓差旁通控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的管網(wǎng)曲線并不通過坐標(biāo)原點，而在壓頭坐標(biāo)軸上有一截距，截距值為壓差設(shè)定值ΔP（圖2 ）。系統(tǒng)管網(wǎng)曲線方程為：

ΔH=ΔP+S'Q2

式中ΔH為管路壓降，kPa；

ΔP為控制壓差，kPa；

S為冷源側(cè)的阻力特性數(shù)，kPa/（t/h）；

Q為水泵流量，t/h。

在壓差旁通控制方式下，工頻水泵（性能曲線n）的工作點將一直維持在A點。當(dāng)末端電動調(diào)節(jié)閥關(guān)小時，供水和回水壓差大于設(shè)定值，旁通電動閥開大，系統(tǒng)阻力和管網(wǎng)特性曲線保持不變，壓差信號等于設(shè)定值，水泵的工作點仍然維持在A點。

在壓差旁通控制方式下，變頻水泵（性能曲線n’）的工作點將沿著系統(tǒng)管網(wǎng)特性曲線變化。當(dāng)末端電動調(diào)節(jié)閥關(guān)小時，系統(tǒng)冷負(fù)荷減小，變頻水泵工作頻率降低，由設(shè)計工況下的A點變化到A‘點。管路阻抗阻力特性曲線保持不變，供水和回水壓差信號等于設(shè)定值。

3 壓差旁通下并聯(lián)水泵的工作特性

對于水泵并聯(lián)運(yùn)行時工作點的確定，多應(yīng)用疊加原理（橫加法）求解，該方法具有直觀、簡便的優(yōu)點。以2臺水泵并聯(lián)為例，分析其在壓差旁通控制下的工作特性。

3.1 兩臺同型號泵并聯(lián)

在（圖3）中曲線4表示兩臺同型號水泵工頻并聯(lián)運(yùn)行的性能曲線，其工作點為C 點。曲線2表示單臺水泵工頻運(yùn)行時的性能曲線，A點表示對應(yīng)于并聯(lián)工作點C點時單臺水泵的工作點。曲線1表示水泵變頻時的性能曲線，曲線3表示變頻水泵和工頻水泵并聯(lián)運(yùn)行的性能曲線，A’點和B點分別為對應(yīng)于并聯(lián)工作點C’點時變頻水泵和工頻水泵的工作點。從（圖3）中可以看出，當(dāng)一臺水泵變頻運(yùn)行時，另一臺工頻水泵的工作點將偏離設(shè)計工況點（A點），造成工頻水泵運(yùn)行能耗的增加，這種能耗的增加隨變頻水泵運(yùn)行頻率的減小而加劇。工頻水泵能耗的變化量除了受到水泵特性及水泵變頻頻率的影響，還與冷水系統(tǒng)的冷源側(cè)阻力特性數(shù)S’有關(guān)，S’值越大能耗的變化量也越大，反之越小。

3.2 兩臺不同型號泵并聯(lián)

在（圖4）中曲線5表示兩臺不同型號水泵（一大一?。┕ゎl并聯(lián)運(yùn)行的性能曲線，其工作點為C點。曲線2、曲線3分別表示小泵、大泵工頻運(yùn)行時的性能曲線，A點、B點表示對應(yīng)于并聯(lián)工作點C點時小泵、大泵的工作點。曲線1表示小泵變頻時的性能曲線，曲線3表示變頻小泵和工頻大泵并聯(lián)運(yùn)行的性能曲線，A’點和B’點分別為對應(yīng)于并聯(lián)工作點C’點時小泵和大泵的工作點。從圖4中可以看出，兩臺不同型號的并聯(lián)水泵單臺變頻調(diào)節(jié)時，工頻水泵的能耗除受到變頻泵運(yùn)行頻率和特性數(shù)S’的影響外，變頻泵的選取也很重要。如果選擇小泵變頻，則其變頻范圍會受到一定限制，過低時將會出現(xiàn)空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響水泵的安全。

4 工程實例

某政府辦公大樓的空調(diào)系統(tǒng)冷源設(shè)備有1臺型號YEWS170SC50冷水機(jī)組（約克），單機(jī)額定制冷量598kW；2臺型號YSDBCA

S35CHE冷水機(jī)組（約克），單機(jī)額定制冷量1125 kW。2臺額定功率為37 kW的冷卻水泵，2臺額定功率為18.5 kW的冷卻水泵。冷水系統(tǒng)為壓差旁通控制方式，冷水泵采用了并聯(lián)運(yùn)行、單臺變頻的調(diào)節(jié)方式，經(jīng)過多次現(xiàn)場測試得到以下冷水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)（表1）。

（表1）中的數(shù)據(jù)表明：當(dāng)冷水機(jī)組開機(jī)數(shù)從3臺減為2臺，大泵變頻頻數(shù)同樣為 35 Hz時，小泵工頻能耗從34.06 kW減為 33.21 kW；而變頻頻數(shù)為38 Hz，小泵工頻能耗從33.58 kW減為32.59 kW。這說明壓差旁通控制方式下，并聯(lián)水泵單臺變頻調(diào)節(jié)時，工頻水泵的能耗隨冷源側(cè)管路阻力的增大而減小。

當(dāng)冷水機(jī)組開機(jī)數(shù)3臺，大泵變頻頻數(shù)從35 Hz升高到38 Hz時，小泵工頻能耗從34.06 kW降為33.58 kW，減少了0.48 kW。而冷水機(jī)組開機(jī)數(shù)2臺，大泵變頻頻數(shù)從35 Hz升高到38 Hz時，小泵工頻能耗從33.21 kW降為32.59 kW，減少了0.61 kW。這說明壓差旁通控制方式下，并聯(lián)水泵單臺變頻調(diào)節(jié)時，冷源側(cè)管路阻力越小，小泵工頻能耗的變化量越小。換而言之，冷源側(cè)管路阻力越小，工頻泵運(yùn)行越穩(wěn)定。同時變頻水泵降頻運(yùn)行時，工頻水泵的能耗會隨之增加，變頻頻數(shù)越低，工頻泵能耗的增加就越大。

5 結(jié)論

（1）并聯(lián)水泵單臺變頻時，工頻水泵的功耗隨變頻水泵變頻頻數(shù)的降低而增加。

（2）并聯(lián)水泵單臺變頻時，冷源側(cè)管路阻力越小，工頻水泵能耗變化越小，運(yùn)行越穩(wěn)定。

（3）并聯(lián)水泵單臺變頻時，工頻水泵能耗隨冷源側(cè)管路阻力的增大而減小。

參考文獻(xiàn)

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