泵类负载运行特点及变频器选型

    泵类负载在各行各业均有广泛应用，包括水泵、化工泵、泥浆泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。其中水泵就有冰水泵、回圈水泵、冷冻水泵、深井潜水泵、排污水泵、真空泵等。    泵类负载主要应用场合为：居民和企事业单位恒压供水水泵的变频调速；商品冷冻柜的冷却泵；中央空调的冷冻水和冷却水的循环泵；化工、造纸、炼油等行业的排污泵，供水泵、化工泵、油泵等；油田的注水泵、泥浆泵、潜油泵等；冶金行业的泥浆泵；锅炉行业的循环水泵和补水泵。    泵类负载通常以所输送的液体流量为控制参数，目前常采用阀门控制和转速控制两种方法。    (1)阀门控制    阀门控制方法是通过改变出口阀门开度的大小来调节流量的一种机械方法。阀门控制的实质是通过改变管道中流体阻力的大小来改变流量。因为泵的转速不变，由压头与流量关系构成的扬程特性曲线H-Q保持不变，如图4-1所示。
    图4-1    泵的阀门控制特性曲线    当阀门全开时，管阻特性曲线R1-Q与扬程特性曲线H-Q相交于点A，流量为Qa，泵出口压头为Ha。若关小阀门，管阻特性曲线变为R2 -Q，它与扬程特性曲线H-Q的交点移到点B，此时流量为Qb，泵出口压头升高到Hb，则压头的升高量为：△Hb=Hb-Ha，于是产生了阴影部分所示的能量损失：△Pb=△Hb×Qb。    (2)转速控制    通过改变泵的转速来调节流量，这是一种先进的电气控制方法。转速控制的实质是通过改变驱动液体的功率来改变流量。因为只是转速变化，阀门的开度不变，如图4-2所示，管阻特性曲线R1Q也就维持不变。额定转速时的扬程特性曲线Ha-Q与管阻特性曲线相交于点A，流量为Qa，出口扬程为Ha。
    图4-2    泵的转速控制特性曲线    当转速降低时，扬程特性曲线变为Hc-Q，它与管阻特性曲线R1 -Q的交点将下移到C，流量变为Qc。此时，假设将流量Qc控制为阀门控制方式下的流量Qb，则泵的出口压头将降低到Hc。因此，与阀门控制方式相比压头降低了：△Hc=Ha-Hc。据此可节约能量为：△Pc=△Hc×Qb。与阀门拄制方式相比，其节约的能量为：P=△Pb+△Pc=（△Hb-△Hc）×Qb。这一部分能量如图4-2中阴影部分所示。    将这两种方法相比较可见，在流量相同的情况下，转速控制避免了阀门控制下因压头的升高和管阻增大所带来的能量损失。在流量减小时，转速控制使压头大幅度降低，所以它的功率损耗比阀门控制小得多。    (3)泵机在变速下的效率分析    泵的效率特性曲线η-Q，如图4-3所示。随着转速的降低，泵的高效率区段将向左方移动。这说明，转速控制方式在低速小流量时，仍可使泵机高效率运行。
    图4-3    泵机的效率特性曲线    泵类负载一般属于平方转矩类负载，因此从变频器的选型上一般选用风机泵类型同功率变频器，而深井潜水泵、真空泵相对负载较大，根据经验一般选用放大一挡功率的风机泵类型变频器或选用同功能恒转矩类变频器。变频器控制方式一般采用闭环或开环，如对潜水泵采用出口恒压供水方式，对回圈水泵、冷冻水泵采用恒温差闭环控制。