背壓對泵與風(fēng)機(jī)變速調(diào)節(jié)節(jié)能效益的影響

1、1 背壓對泵與風(fēng)機(jī)變速調(diào)節(jié)背壓對泵與風(fēng)機(jī)變速調(diào)節(jié) 節(jié)能效益的影響節(jié)能效益的影響 余彥洲余彥洲2（管網(wǎng)）管路特性曲線（管網(wǎng)）管路特性曲線泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)概念概念補(bǔ)充補(bǔ)充ADBC3 A 泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù) 泵泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)主要有：流量與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)主要有：流量qV 、能頭（揚(yáng)程、能頭（揚(yáng)程 H或全壓或全壓p）、軸功率）、軸功率Psh 、有效功率、有效功率Pe 、效率、效率 和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n 等。等。 流量流量 能頭能頭 功率和效率功率和效率 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 4 流量

2、泵與風(fēng)機(jī)在單位時間內(nèi)所輸送的流體量，通常用體積流泵與風(fēng)機(jī)在單位時間內(nèi)所輸送的流體量，通常用體積流量量qV 表示，單位為表示，單位為m3/s，m3/h。 對于非常溫水或其它液體也可以用質(zhì)量流量對于非常溫水或其它液體也可以用質(zhì)量流量qm 表示，單表示，單位位為為kg/s，kg/h。 qm 和和qV 的換算關(guān)系為：的換算關(guān)系為：qm= qV5 能頭 單位重力（體積）流體通過泵（風(fēng)機(jī)）所獲得的機(jī)械能。單位重力（體積）流體通過泵（風(fēng)機(jī)）所獲得的機(jī)械能。 2gVgpZ2gVgpZEEH2111222212對于泵：通常用揚(yáng)程對于泵：通常用揚(yáng)程 H 表示，單位為表示，單位為m； 2112222121VpVpp

3、 說明：下標(biāo)說明：下標(biāo)“1、2” 表示泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)表示泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口截面；和泵比較略去了口和出口截面；和泵比較略去了 g Z。 對于風(fēng)機(jī)：通常用全壓對于風(fēng)機(jī)：通常用全壓p表示，單位為表示，單位為Pa。6 功率和效率 原動機(jī)原動機(jī)傳動裝置傳動裝置泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)效率：效率： 傳動效率：傳動效率： tm有效功率：有效功率：（kW）10001000eVVpqHgqP 軸功率：傳到泵與風(fēng)機(jī)軸功率：傳到泵與風(fēng)機(jī) 軸上的功率軸上的功率 /eshPP （kW） 原動機(jī)輸出功率：原動機(jī)輸出功率： tmshg/ PP （kW）7 轉(zhuǎn)速 泵與風(fēng)機(jī)軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，通常用泵與風(fēng)機(jī)軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，通常用n 表示，單位

4、為表示，單位為r/min。 8泵與風(fēng)機(jī)所提供的的流量和揚(yáng)程間的關(guān)系用泵與風(fēng)機(jī)所提供的的流量和揚(yáng)程間的關(guān)系用H=f1(Q)來表示來表示泵與風(fēng)機(jī)所提供的的流量和軸功率間的關(guān)系用泵與風(fēng)機(jī)所提供的的流量和軸功率間的關(guān)系用N=f2(Q)來表示來表示泵與風(fēng)機(jī)所提供的的流量和設(shè)備效率間的關(guān)系用泵與風(fēng)機(jī)所提供的的流量和設(shè)備效率間的關(guān)系用 =f3(Q)來表示來表示 B 泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線 上述關(guān)系用曲線形式繪在以流量上述關(guān)系用曲線形式繪在以流量Q為橫坐標(biāo)的圖上，這些曲為橫坐標(biāo)的圖上，這些曲線就叫線就叫性能曲線性能曲線。9 B 泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線理論性能曲線理論性能曲線性能曲線

5、性能曲線實(shí)際性能曲線實(shí)際性能曲線10l理論性能曲線理論性能曲線 從歐拉方程出發(fā)，在理論條件下得到從歐拉方程出發(fā)，在理論條件下得到H=f1(Q)以及以及N=f2(Q)的關(guān)系。的關(guān)系。 有理論計算，有理論計算，H與與Q的關(guān)系為：的關(guān)系為： H=A-Bcot2Q 其中，當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)的大小一定，轉(zhuǎn)速不變時，上其中，當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)的大小一定，轉(zhuǎn)速不變時，上式中的式中的A、B為常量；為常量；cot2與葉型種類有關(guān)，也是常與葉型種類有關(guān)，也是常量。量。11l理論性能曲線理論性能曲線 由關(guān)系式可知，當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定，不論葉型如何，由關(guān)系式可知，當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定，不論葉型如何，泵與風(fēng)機(jī)理論上的流量和揚(yáng)程關(guān)系是

6、線性的。泵與風(fēng)機(jī)理論上的流量和揚(yáng)程關(guān)系是線性的。不同葉型的理論揚(yáng)程和流量曲線不同葉型的理論揚(yáng)程和流量曲線 為前向葉型曲線為前向葉型曲線為徑向葉型曲線為徑向葉型曲線為后向葉型曲線為后向葉型曲線12l理論性能曲線理論性能曲線 在理論上，有效功率就是軸功率，即：在理論上，有效功率就是軸功率，即：QHNNTe 當(dāng)輸送某種流體時，當(dāng)輸送某種流體時，=常數(shù)，于是有：常數(shù)，于是有：QHNNTe2cotBQAH22ecotQDCQN13l理論性能曲線理論性能曲線NQ。902。902。902不同葉型的理論不同葉型的理論軸功率軸功率和流量曲線和流量曲線 從圖中從圖中N-Q圖可以看出，圖可以看出，前向葉型的風(fēng)機(jī)所需

7、的軸功前向葉型的風(fēng)機(jī)所需的軸功率隨流量的增加而增長的很率隨流量的增加而增長的很快。因此，這種風(fēng)機(jī)在運(yùn)行快。因此，這種風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中增加流量，原動機(jī)超載的中增加流量，原動機(jī)超載的可能性比徑向葉型風(fēng)機(jī)大得可能性比徑向葉型風(fēng)機(jī)大得多，而后向葉型風(fēng)機(jī)幾乎不多，而后向葉型風(fēng)機(jī)幾乎不會發(fā)生原動機(jī)超載的現(xiàn)象。會發(fā)生原動機(jī)超載的現(xiàn)象。14l實(shí)際性能曲線實(shí)際性能曲線 由于泵與風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時，存在一些損失（流動損失、容由于泵與風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時，存在一些損失（流動損失、容積損失等），所以泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線不可能像理論性能曲積損失等），所以泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能曲線不可能像理論性能曲線那樣，線那樣， =Ne/N(有效

8、功率與軸功率之比有效功率與軸功率之比)計算在不同流量下的計算在不同流量下的 值，從而繪出值，從而繪出 -Q曲線。曲線。離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線( (a a) )前向葉輪；前向葉輪；( (b b) )后向葉輪后向葉輪15 C (管網(wǎng)管網(wǎng))管路特性曲線管路特性曲線 以橫坐標(biāo)為流量以橫坐標(biāo)為流量Q Q，縱坐標(biāo)為壓頭的直角坐標(biāo)系作出流量與壓縱坐標(biāo)為壓頭的直角坐標(biāo)系作出流量與壓頭的關(guān)系曲線圖即為管路特性曲線。頭的關(guān)系曲線圖即為管路特性曲線。狹義的管路特性圖狹義的管路特性圖廣義的管路特性圖廣義的管路特性圖16 D 泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié) 一、泵與風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的目的：一、泵

9、與風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的目的： 由于用戶需要的流量經(jīng)常變化，而設(shè)備運(yùn)行時的工況點(diǎn)是由設(shè)由于用戶需要的流量經(jīng)常變化，而設(shè)備運(yùn)行時的工況點(diǎn)是由設(shè)備性能曲線和管道性能曲線共同決定的，應(yīng)采用一定的方法進(jìn)行工備性能曲線和管道性能曲線共同決定的，應(yīng)采用一定的方法進(jìn)行工況調(diào)節(jié)況調(diào)節(jié),來滿足流量變化的要求來滿足流量變化的要求. 二、二、工況調(diào)節(jié)原理及具體調(diào)節(jié)方法：工況調(diào)節(jié)原理及具體調(diào)節(jié)方法： 泵與風(fēng)機(jī)性能調(diào)節(jié)與管網(wǎng)系統(tǒng)性能調(diào)節(jié)兩種方法。泵與風(fēng)機(jī)性能調(diào)節(jié)與管網(wǎng)系統(tǒng)性能調(diào)節(jié)兩種方法。17l調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性 調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性，改變管網(wǎng)特性曲線，從而改變與泵與風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性，改變管網(wǎng)特性曲線，從而改變與泵與

10、風(fēng)機(jī)性能曲線的交點(diǎn)性能曲線的交點(diǎn)工況點(diǎn)。工況點(diǎn)。 改變管網(wǎng)特性曲線最常用的的方法就是改變管網(wǎng)中的閥門開啟改變管網(wǎng)特性曲線最常用的的方法就是改變管網(wǎng)中的閥門開啟程度，從而改變管網(wǎng)的阻力特性（程度，從而改變管網(wǎng)的阻力特性（S），使管網(wǎng)特性曲線變陡或變），使管網(wǎng)特性曲線變陡或變緩，從而移動泵與風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。緩，從而移動泵與風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。18l調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性調(diào)節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)特性 如下圖：曲線如下圖：曲線1、2和和3分別為管網(wǎng)初始狀態(tài)的特性曲線和阻分別為管網(wǎng)初始狀態(tài)的特性曲線和阻抗增減調(diào)節(jié)后的特性曲線；曲線抗增減調(diào)節(jié)后的特性曲線；曲線4為泵（風(fēng)機(jī)）的性能曲線。為泵（

11、風(fēng)機(jī)）的性能曲線。 關(guān)小管網(wǎng)中的閥門，阻抗增關(guān)小管網(wǎng)中的閥門，阻抗增大，管網(wǎng)特性曲線大，管網(wǎng)特性曲線1變陡為曲線變陡為曲線2，工況點(diǎn)由工況點(diǎn)由A移到移到B，相應(yīng)的流量由，相應(yīng)的流量由QA減至減至QB。當(dāng)開大管網(wǎng)中的閥門，。當(dāng)開大管網(wǎng)中的閥門，阻抗減小，管網(wǎng)特性曲線阻抗減小，管網(wǎng)特性曲線1變緩為變緩為曲線曲線3，工況點(diǎn)由，工況點(diǎn)由A移至移至C，相應(yīng)，相應(yīng)流量增為流量增為QC。管網(wǎng)性能調(diào)節(jié)的工況分析圖管網(wǎng)性能調(diào)節(jié)的工況分析圖19l調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的性能調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的性能 泵與風(fēng)機(jī)的性能調(diào)節(jié)方式分為泵與風(fēng)機(jī)的性能調(diào)節(jié)方式分為變速調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié)和和非變速調(diào)節(jié)非變速調(diào)節(jié)兩大類。兩大類。 非變速調(diào)節(jié)的方式有：入

12、口節(jié)流調(diào)節(jié)，離心式和軸流式風(fēng)機(jī)的非變速調(diào)節(jié)的方式有：入口節(jié)流調(diào)節(jié)，離心式和軸流式風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，切削葉輪調(diào)節(jié)等。前導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，切削葉輪調(diào)節(jié)等。 變速調(diào)節(jié)不僅方便而且還常用，所以我主要講一講變速調(diào)節(jié)。變速調(diào)節(jié)不僅方便而且還常用，所以我主要講一講變速調(diào)節(jié)。20變速調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié) 定義：變速調(diào)節(jié)是指管路特性曲線不變時用改變轉(zhuǎn)速來改變定義：變速調(diào)節(jié)是指管路特性曲線不變時用改變轉(zhuǎn)速來改變 泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而改變它們的工作點(diǎn)。泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而改變它們的工作點(diǎn)。 相似工況，性能參數(shù)之間的關(guān)系：相似工況，性能參數(shù)之間的關(guān)系：322 nnNNnnPPnnHHnnQQHHQQPPQQnn222或21變

13、速調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié) 廣義工況分析：廣義工況分析：BQCQAQBHAHCHBAstBstABAHHHHHHQQ2 這不滿足相似工況這不滿足相似工況的定義，所以的定義，所以A A和和B B不不是相似工況點(diǎn)。是相似工況點(diǎn)。BQCQAQstHBHAHCH22變速調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié) 狹義工況分析：狹義工況分析：（）AHBHBQAQ 管網(wǎng)特性曲線與變轉(zhuǎn)管網(wǎng)特性曲線與變轉(zhuǎn)速的相似工況曲線重合。速的相似工況曲線重合。23變速調(diào)節(jié)變速調(diào)節(jié) 結(jié)論：結(jié)論： 1. 1.具有狹義的管網(wǎng)特性曲線的管網(wǎng)，當(dāng)其特性（阻抗具有狹義的管網(wǎng)特性曲線的管網(wǎng)，當(dāng)其特性（阻抗S S）不變）不變時，泵與風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時的工況點(diǎn)是相似工況點(diǎn)，流量

14、比時，泵與風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時的工況點(diǎn)是相似工況點(diǎn)，流量比值與轉(zhuǎn)速比值成正比，壓力比值與轉(zhuǎn)速比值平方成正比，功率比值與轉(zhuǎn)速比值成正比，壓力比值與轉(zhuǎn)速比值平方成正比，功率比值與轉(zhuǎn)速比值三次方成正比。值與轉(zhuǎn)速比值三次方成正比。 2. 2.用降低轉(zhuǎn)速來調(diào)小流量，節(jié)能效果顯著；用增加轉(zhuǎn)速來增大用降低轉(zhuǎn)速來調(diào)小流量，節(jié)能效果顯著；用增加轉(zhuǎn)速來增大流量，能耗增加劇烈。在理論上可以用增加轉(zhuǎn)速的方法來提高流流量，能耗增加劇烈。在理論上可以用增加轉(zhuǎn)速的方法來提高流量，但是轉(zhuǎn)速增大后，使葉輪圓周速度增大，因而可能增大振動量，但是轉(zhuǎn)速增大后，使葉輪圓周速度增大，因而可能增大振動和噪聲，且可能發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度和電機(jī)超載問

15、題，所以一般不采用和噪聲，且可能發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度和電機(jī)超載問題，所以一般不采用增速的方法來調(diào)節(jié)工況。增速的方法來調(diào)節(jié)工況。24目 錄計計 算算 實(shí)實(shí) 例例變變 速速 節(jié)節(jié) 能能 效效 益益 隨隨 背背 壓壓 的的 變變 化化變變 速速 工工 況況 參參 數(shù)數(shù) 隨隨 背背 壓壓 的的 變變 化化 規(guī)規(guī) 律律分分 析析 模模 型型引引 言言結(jié)結(jié) 論論25 1 引言引言 采用變速調(diào)節(jié)的泵與風(fēng)機(jī)因具有顯著的節(jié)能效益 ,得到了廣泛的應(yīng)用 ,但存在一個值得注意的問題 ,即變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益與系統(tǒng)特性有密切的關(guān)系 ,不同的管路系統(tǒng) ,變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益不同。 按流體通過泵或風(fēng)機(jī)的能量增值所起的作用 ,管路系統(tǒng)可

16、以分為兩類： a) 有背壓系統(tǒng) b) 無背壓系統(tǒng)26a)a)有背壓系統(tǒng)有背壓系統(tǒng) 即系統(tǒng)中流體通過泵或風(fēng)機(jī)的能量增值 ,一部分用于克服管路阻力 ,一部分用于提升流體勢能 ,如高位水塔供水系統(tǒng)、鍋爐供水系統(tǒng)及熱水供熱工程中的補(bǔ)水定壓系統(tǒng)等。 1 引言引言27b)b)無背壓系統(tǒng)無背壓系統(tǒng) 1 引言引言 即系統(tǒng)中流體通過泵或風(fēng)機(jī)的能量增值全部用于克服管路阻力 ,如通風(fēng)系統(tǒng)、 熱水供暖系統(tǒng)、 空調(diào)冷水系統(tǒng)以及其他液體閉式循環(huán)系統(tǒng)。28 2 分析模型分析模型 為了方便，下面以泵為對象進(jìn)行分析，所得結(jié)果適用為了方便，下面以泵為對象進(jìn)行分析，所得結(jié)果適用于風(fēng)機(jī)。于風(fēng)機(jī)。 如圖1，泵的設(shè)計工作點(diǎn)為A,對應(yīng)的流

17、量為Q1，揚(yáng)程為HA。現(xiàn)需把流量調(diào)節(jié)為Q2，若采用節(jié)流調(diào)節(jié)，泵的工作點(diǎn)為C，管路特性曲線變?yōu)椋蝗舨捎米兯僬{(diào)節(jié)，泵的工作點(diǎn)為B，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n2。29 2 分析模型分析模型 假設(shè)同一型號的泵在不同管路系統(tǒng)中工作，但設(shè)計工作假設(shè)同一型號的泵在不同管路系統(tǒng)中工作，但設(shè)計工作點(diǎn)相同，變速后系統(tǒng)的流量相同。在這個條件下，通過分析點(diǎn)相同，變速后系統(tǒng)的流量相同。在這個條件下，通過分析變速工況工作點(diǎn)的參數(shù)隨變速工況工作點(diǎn)的參數(shù)隨h h的變化規(guī)律，探討變速調(diào)節(jié)的節(jié)能的變化規(guī)律，探討變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益與背壓效益與背壓h h的關(guān)系。的關(guān)系。30 3 變速工況參數(shù)隨背壓的變化規(guī)律變速工況參數(shù)隨背壓的變化規(guī)律揚(yáng)程隨背揚(yáng)

18、程隨背壓的變化壓的變化效率隨背效率隨背壓的變壓的變化化功率隨背功率隨背壓的變化壓的變化31 3.1 揚(yáng)程隨背壓的變化揚(yáng)程隨背壓的變化變速之后，泵的揚(yáng)程變?yōu)樽兯僦?，泵的揚(yáng)程變?yōu)?(1) 由由A點(diǎn)坐標(biāo)可得點(diǎn)坐標(biāo)可得 (2) 22SQh BH21hQHSA32 3.1 揚(yáng)程隨背壓的變化揚(yáng)程隨背壓的變化把公式（2）代入（1）得： （3） 因?yàn)?，所以 為單調(diào)增函數(shù)，即HB隨h的增大而增大。 hhhf2122ABHQQHh121222122QQHQQA112QQ hf33 3.2 效率隨背壓的變化效率隨背壓的變化 如圖如圖 2 所示所示 ,根據(jù)根據(jù) B 點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo) Q2和和 HB ,可求出過可求

19、出過 B 點(diǎn)點(diǎn)的拋物線方程：的拋物線方程： 222QQHHB 這條拋物線（圖2中曲線）與泵的性能曲線的交點(diǎn)為D。B、D為相似工況，因而兩工況效率相等。而D在效率曲線上對應(yīng)的點(diǎn)為D,所以B工況效率就是D點(diǎn)的值。當(dāng)h=0時，管路性能曲線為，這種情況下的變速調(diào)節(jié)工況B0與A為相似工況。34 3.2 效率隨背壓的變化效率隨背壓的變化 由圖由圖2可以看到，當(dāng)變速調(diào)節(jié)工況可以看到，當(dāng)變速調(diào)節(jié)工況B從從B0向上變化，則其相似工況向上變化，則其相似工況D沿曲線沿曲線從從A出發(fā)向上運(yùn)動，出發(fā)向上運(yùn)動，D工況在效率曲線上對應(yīng)的工況在效率曲線上對應(yīng)的D亦從亦從A出發(fā)向左運(yùn)動。那么，出發(fā)向左運(yùn)動。那么，B工工況的效率

20、隨況的效率隨h的變化可分為二種情況：的變化可分為二種情況： 一是設(shè)計工況一是設(shè)計工況A在效率曲線上在效率曲線上對應(yīng)點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)A在最高點(diǎn)或其左邊，則在最高點(diǎn)或其左邊，則B工況的效率是隨工況的效率是隨h增大而單調(diào)減小。增大而單調(diào)減小。 二是二是A在最高點(diǎn)的右邊，即在最高點(diǎn)的右邊，即效率曲線的下降段，則隨效率曲線的下降段，則隨h的增的增大，大，B工況的效率是先有稍微的增工況的效率是先有稍微的增大，然后逐漸下降大，然后逐漸下降35 3.3 功率隨背壓的變化功率隨背壓的變化 B工況的軸功率為 (5) 式中 為流體密度。 HB隨h的增大而增大，B隨h的增大而降低，因此NB將隨h的 增大而增大。BBBHQNg

21、236 4 變速節(jié)能效益隨背壓的變化變速節(jié)能效益隨背壓的變化 本文所說的節(jié)能節(jié)能，是指在達(dá)到相同的調(diào)節(jié)目的情況下，變速變速調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)和與其他調(diào)節(jié)方式向比較，能耗的減小，主要是與節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)流調(diào)節(jié)相比較，因?yàn)楣?jié)流調(diào)節(jié)最簡單，因而其應(yīng)用也最普遍。C、B兩工況的軸功率差為：BBCCBCHHNNN2gQ N隨h的增大而減小，即變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益隨h的增大而降低。37 4 變速節(jié)能效益隨背壓的變化變速節(jié)能效益隨背壓的變化 節(jié)能率(節(jié)能幅度)：CBCBCNNNNNX138背壓的增大，變速調(diào)節(jié)工況的揚(yáng)程增大，效率背壓的增大，變速調(diào)節(jié)工況的揚(yáng)程增大，效率下降，軸功率增大！下降，軸功率增大！背壓的增大，變速調(diào)節(jié)工況

22、與節(jié)流調(diào)節(jié)工況背壓的增大，變速調(diào)節(jié)工況與節(jié)流調(diào)節(jié)工況的軸功率差減小！的軸功率差減小！背壓的增大，變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益降低！背壓的增大，變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益降低！ 4 變速節(jié)能效益隨背壓的變化變速節(jié)能效益隨背壓的變化39 4 變速節(jié)能效益隨背壓的變化變速節(jié)能效益隨背壓的變化 不能直接用不能直接用NN計算和評價變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益，還必計算和評價變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益，還必須考慮變速裝置的效率。假設(shè)變速裝置的效率為須考慮變速裝置的效率。假設(shè)變速裝置的效率為m m，那么變，那么變速調(diào)節(jié)與節(jié)流調(diào)節(jié)相比，節(jié)能的條件是速調(diào)節(jié)與節(jié)流調(diào)節(jié)相比，節(jié)能的條件是 。 但但 h 增大到一定程度增大到一定程度 ,有可能出現(xiàn)有可能

23、出現(xiàn) 的情況的情況 ,這時這時 ,變變速調(diào)節(jié)不節(jié)能速調(diào)節(jié)不節(jié)能 ,反而耗能更多反而耗能更多。 CBNNmCBNNm40 5 計算實(shí)例計算實(shí)例 假設(shè)假設(shè)同一型號同一型號的泵在的泵在 3 3 個不同的系統(tǒng)中工作個不同的系統(tǒng)中工作 , ,管路性能曲管路性能曲線分別為線分別為 , , , , ( (見圖見圖 3) ,3) ,分別用下述方程描述分別用下述方程描述: :41 5 計算實(shí)例計算實(shí)例 系統(tǒng)具有相同的設(shè)計工況系統(tǒng)具有相同的設(shè)計工況, , 設(shè)計工況點(diǎn)為設(shè)計工況點(diǎn)為A A ，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為為n n1 1, ,流量為流量為Q Q1 1。現(xiàn)要求把流量調(diào)節(jié)為?，F(xiàn)要求把流量調(diào)節(jié)為Q Q2 2，若采

24、用變速調(diào)節(jié)，3個系統(tǒng)的工況分別為D、E 、F；若采用節(jié)流調(diào)節(jié)，工況均為G。42 5 計算實(shí)例計算實(shí)例 選擇ISG150-400G型立式離心式水泵,以產(chǎn)品說明書中給出的性能曲線為依據(jù),選定Q1,Q2和H1,H2之后,計算D、E、F、G點(diǎn)的工況參數(shù)及功率。泵泵 的的 選選 擇擇43 5 計算實(shí)例計算實(shí)例參參 數(shù)數(shù) 確確 定定 a) 取Q1=0.06m3/s ,查得HA=48m,A=74%。 b) 取H1=20m ,H2=45m ,3個系統(tǒng)的管路性能曲線均過A點(diǎn) 。44 5 計算實(shí)例計算實(shí)例 由以上參數(shù)可確定性能曲線為：由以上參數(shù)可確定性能曲線為：45 5 計算實(shí)例計算實(shí)例 c) c) 確定Q2之后

25、,即可通過計算或查性能曲線確定D、 E、F、G點(diǎn)的工況參數(shù)。由于D與A兩工況相似,所以可 根據(jù)相似律計算D工況的揚(yáng)程和轉(zhuǎn)速 ,D工況的效率與 A工況相等。G工況的揚(yáng)程和效率可查性能曲線求得。 E、F工況的揚(yáng)程由式(8),(9)計算得到; ,以E工況為例,說明如下： 46 5 計算實(shí)例計算實(shí)例J 根據(jù)E工況的流量Q2和揚(yáng)程HE,可求出過E點(diǎn)的相似拋物線方程為H=( HE/Q22)Q2,即圖3中的0-E-P曲線。J 此拋物線與原轉(zhuǎn)速n1所對應(yīng)的性能曲線的交點(diǎn)P與E為相似工況。J E工況的轉(zhuǎn)速為n3 =(QE/QP)n1。J 在原轉(zhuǎn)速n1所對應(yīng)的效率曲線上,查出P點(diǎn)的效率P,而E與P為相似工況,效率

26、相等,即E=P。47 表表1 1列出了列出了Q Q2 2 =0.75Q =0.75Q1 1和和Q Q2 2=0.5Q=0.5Q1 1兩種情下兩種情下,D,E,F,G,D,E,F,G各各工況的參數(shù)。工況的參數(shù)。 5 計算實(shí)例計算實(shí)例48 5 計算實(shí)例計算實(shí)例 取節(jié)流調(diào)節(jié)工況取節(jié)流調(diào)節(jié)工況G G的功率為的功率為100% ,100% ,根據(jù)表根據(jù)表1 1可可以計算出變速調(diào)節(jié)工況以計算出變速調(diào)節(jié)工況D,E,FD,E,F的功率的功率, ,當(dāng)當(dāng)Q Q2 2=0.75Q=0.75Q1 1時時, ,依次為依次為49.7% ,66.4% ,88.3%49.7% ,66.4% ,88.3%; ;當(dāng)當(dāng)Q Q2 2=0.5Q=0.5Q1 1時時, ,依次為依次為17.1% ,44.5% ,83.4%17.1% ,44.5% ,83.4%。49 5 計算實(shí)例計算實(shí)例 可見可見 ,無背壓系統(tǒng)的節(jié)能效益最好無背壓系統(tǒng)的節(jié)能效益最好 ,隨著背壓的增大隨著背壓的增大 ,變速調(diào)變速調(diào)節(jié)的軸功率逐漸趨近于節(jié)流調(diào)