中央空調(diào)離心泵變頻運行性能測試與實例

【摘 要】在中央空調(diào)工程中，如果測試與比較的方法不正確或不合理，由此得出的結(jié)論就未必正確，其危害也是相當(dāng)大的，本文將進行簡單的探討。

【關(guān)鍵詞】離心泵 變頻 運行 空調(diào)

一、測試任務(wù)與步驟

根據(jù)要解決的問題，首先要明確測試的目的是什么，其次，需要明確測試哪些必要的參數(shù)，確定用什么樣的方法獲得這些參數(shù)，選定符合測試精度要求的儀器儀表及確定采集測試數(shù)據(jù)的方法，以確保比較結(jié)果的可靠性和準確性。

對于空調(diào)變頻泵，如果需要全面了解運行特性，就需要對其流量、揚程、功率、轉(zhuǎn)速、頻率、水系統(tǒng)的壓力/壓差設(shè)定或溫度/溫差設(shè)定等進行測量，而且在測量過程中還要記錄空調(diào)負荷的變化情況。根據(jù)測試的數(shù)據(jù)按要求進行數(shù)據(jù)處理，分別得出流量、揚程、功率、效率等隨轉(zhuǎn)速或頻率的變化關(guān)系。

二、測試與分析實例

下面以某實際空調(diào)系統(tǒng)中變頻冷凍水泵為例，來介紹測試與分析方法。以供參考。

（1）系統(tǒng)概況 某中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。它主要由冷水機組、冷凍水泵、立式風(fēng)柜、吊頂式風(fēng)柜、3臺風(fēng)機盤管、管路及測試儀表等組成。其中冷凍水泵的主要參數(shù)為：額定流量25m3/h，額定揚程為19m，額定轉(zhuǎn)速為2900r/min，所配三相電動機額定功率為2.2kW。

圖1 冷凍水系統(tǒng)示意圖

1-冷凍水泵2-冷水機組3-旁通閥4-壓差傳感器5-立式風(fēng)柜

6-吊頂式風(fēng)柜7、8、9-風(fēng)機盤管10-DDC 控制器11-變頻器

（2）測試方案 在測試中，冷凍水泵的變頻分別采用自動控制和手動控制的方式。自動控制時采用冷凍水供、回水總管上的壓差為信號源。DDC控制器對該信號采樣并與設(shè)定壓差值進行比較后，發(fā)出控制指令到變頻器，由變頻器調(diào)節(jié)冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，由變頻器可獲得變頻器的輸入功率、輸出電流和電壓、頻率、泵的轉(zhuǎn)速等參數(shù)。手動控制時采用不改變冷凍水管路系統(tǒng)中任何設(shè)備的狀態(tài)，而只通過變頻器改變頻率或轉(zhuǎn)速。

主要檢測參數(shù)為冷凍水泵的流量、揚程、輸入功率、冷凍水泵及其電動機的輸入電流與電壓、運行頻率、轉(zhuǎn)速等。根據(jù)所測得的輸入電流與電壓可以求得冷凍水泵及其電動機的輸入功率。測試過程中，對流量和揚程均采用了兩種不同儀表或傳感器進行了檢測，以校驗數(shù)據(jù)的可靠性，各參數(shù)的測試儀表見表1。

（3）測試結(jié)果與分析 測試在中央空調(diào)系統(tǒng)運行穩(wěn)定后進行。為了能在比較大的范圍內(nèi)獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，采用人為改變空調(diào)間的負荷，再通過中央空調(diào)的自控系統(tǒng)自動改變管路中相應(yīng)閥門的開度，達到自動調(diào)節(jié)冷凍水泵轉(zhuǎn)速的目的。

為了便于比較設(shè)定壓差值Δp對變頻冷凍水泵運行特性的影響并發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，測試分別在4種情況下進行：3種不同的設(shè)定壓差值（即Δp分別為120kPa、，160kPa、200kPa） 時的參數(shù)測量，以及不改變冷凍水管路上任何設(shè)備的狀態(tài)（即不改變管路特性）、不設(shè)壓差控制而只采用手動變頻時的參數(shù)測量。測試及其處理結(jié)果如圖2～圖4所示。其中f/f0、n/n0分別為各工況下的頻率f、轉(zhuǎn)速n與基頻50Hz時的頻率、轉(zhuǎn)速之比；Nm/Nm，0、Nm/Nm，0、N/N0 分別為各工況下變頻器輸入功率（亦即變頻冷凍水泵裝置的總輸入功率，簡稱為總輸入功率）、變頻器輸入功率、冷凍水泵的有效功率與50Hz時各相應(yīng)功率之比。冷凍水泵的有效功率按下式計算：

由圖2～圖3可發(fā)現(xiàn)，無論冷凍水管路特性有無改變，變頻冷凍水泵的轉(zhuǎn)速與供電頻率成正比例關(guān)系，即圖中擬合出的直線公式可認為是形如y=x的直線。

當(dāng)不改變空調(diào)負荷、不改變冷凍水管路中任何設(shè)備狀態(tài)及不設(shè)定壓差，而通過手動方式只改變泵的轉(zhuǎn)速時，在測試的頻率或轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，變頻冷凍水泵的流量、揚程分別與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速的平方成正比例；3種功率也基本與轉(zhuǎn)速的三次方成正比例。這是由于在該運行條件下，冷凍水管路系統(tǒng)的特性曲線基本不變（見表2），

由圖4可知，在該系統(tǒng)中，定壓差能耗γCQ在管路總能耗中占了主要部分，而供、回水總管的能耗只占很小比例。因此，該變頻冷凍水泵的能耗特性主要由定壓差能耗決定。進一步分析管路的阻抗系數(shù)的變化還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流量由大到小變化時，由定壓差折算出的阻抗系數(shù)S2的4.4～32.3倍，充分說明該系統(tǒng)的主要阻力或能量消耗是由定壓差引起的。按測試數(shù)據(jù)進行的計算表明，Δp=120kPa時，S2在滿負荷流量的62%～100%范圍內(nèi)的變化較??；但當(dāng)流量低于62%后，S2將隨流量的減小而迅速增大。這說明在該冷凍水系統(tǒng)中，流量降低到滿負荷流量的62%以下時，供回水管路中的流態(tài)已發(fā)生了變化，即不再維持充分發(fā)展的紊流，而是向過渡區(qū)甚至層流區(qū)轉(zhuǎn)變，使得管路中的沿程阻抗系數(shù)將隨流速（流量）變化，這與模擬計算結(jié)果在趨勢上是一致的。