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武进导热油泵变频调速节能原理分析

时间:2017-04-07      阅读:1003

武进导热油泵变频调速节能原理分析
    1、油泵变频调速运行的节能原理
油泵用阀门控制时,当流量要求从Q1减小到Q2,必须关小阀门。这时阀门的磨擦阻力变大,管路曲线从R移到R′,扬程则从Ha上升到Hb,泊泰邦运行工况点从a点移到b点。
调速控制时,当流量要求从Q1减小到Q2,由于阻力曲线R不变,泵的特性取决于转速。如果把速度从n降到n′,性能曲线由(Q-H)变为(Q-H)′,运行工况点则从a点移到c点,扬程从Ha下降到Hc。
根据武进导热油泵的特性曲线公式:
N=RQH/102η
式中:N——油泵使用工况轴功率(kw)
Q——使用工况点的流量(m3/s) ;
H——使用工况点的扬程(m);
R——输出介质单位体积重量(kg/m3) ;
η——使用工况点的泵效率(%)。
可求出运行在b点泵的轴功率和c点泵的轴功率分别为:
Nb=RQ2Hb/102η 
Nc=RQ2Hc/102η 
两者之差为: ΔN=Nc—Nb=R×Q2×(Hb-Hc)/102η
也就是说,用阀门控制流量时,有ΔN功率被损耗浪费掉了,且随着阀门不断关小,这个损耗还要增加。而用转速控制时,由于流量与转速的一次方成正比;扬程H与转速的平方成正比;轴功率与转速的立方成正比,即功率与转速成3次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法,而是把电机转速降下来,那么在转运同样流量的情况下,原来消耗在阀门的功率就可以全避免,取得良好的节能效果,这就是油泵调速节能原理。
2、变频调速的基本原理
变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系:
n=60f(1-s)/p 
式中:f——油泵电机的电源频率(Hz);
p——电机的极对数;
由上式可知,均匀改变电动机定子绕组的电源频率f,就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢,轴功率就相应减少,电动机输入功率也随之减少。这就是油泵变频调速的节能作用。
3、油泵变频调速控制系统的设计
目前,国内在油泵控制系统中使用变频调速技术,大部分是在开环状态下,即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值,以达到调速目的. 系统主要由四部分组成:(1)控制对象(2)变频调速器(3)压力测量变送器(PT)(4)调节器(PID).
系统的控制过程为:
由压力测量变送器将油管出口压力测出,并转换成与之相对应的4~20mA标准电信号,送到调节器与工艺所需的控制指标进行比较,得出偏差。其偏差值由调节器按预先规定的调节规律进行运算得出调节信号,该信号直接送到变频调速器,从而使变频器将输入为380V/50Hz的交流电变成输出为0~380V/0~400Hz连续可调电压与频率的交流电,直接供给油泵电机。
4、油泵变频调速应用的注意事项
油泵调速一般是减速问题。当采用变频调速时,原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生了较大的变化,另外如管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等因素,都会对调速的范围产生一定影响。超范围调速则难以实现节能的目的。因此,变频调速不可能无限制调速。一般认为,变频调速不宜低于额定转速50%,处于75%~100%,并应结合实际经计算确定。泊头市泰邦泵阀制造有限公司
4.1 油泵工艺特点对调速范围的影响
理论上,油泵调速区为通过工频区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域。实际上,当油泵转速过小时,泵的效率将急剧下降,受此影响,油泵调速,若运行工况点已超出该区域,则不宜采用调速来节能了。
4.2 定速泵对调速范围的影响
实践中,供油系统往往是多台油泵并联供油。由于投资昂贵,不可能将所有油泵全部调速,所以一般采用调速泵、定速泵混合供油。武进导热油泵在这样的系统中,应注意确保调速泵与定速泵都能在段运行,并实现系统*。此时,定速泵就对与之并列运行的调速泵的调速范围产生了较大的影响。主要分以下两种情况:
4.2.1 同型号油泵一调一定并列运行时,虽然调度灵活,但由于无法兼顾调速泵与定速泵的工作段,因此,此种情况下调速运行的范围是很小的。
4.2.2 不同型号油泵一调一定并列运行时,若能达到调速泵在额定转速时段右端点扬程与定速泵段左端点扬程相等。则可实现zui大范围的调速运行。但此时调速泵与定速泵不允许互换后并列运行。
4.3 电机效率对调速范围的影响
在工况相似的情况下,一般有N∝n3,因此随着转速的下降,轴功率会急剧下降,但若电机输出功率过度偏移额定功率或者工作频率过度偏移工频,武进导热油泵都会使电机效率下降过快,zui终都影响到整个油泵机组的效率。而且自冷电机连续低速运转时,也会因风量不足影响散热,威胁电机安全运行。

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