水泵變頻運(yùn)行的圖解分析技巧

水泵變頻運(yùn)行的圖解分析方法作者：變頻器世界1引言水泵采用變頻調(diào)速可以達(dá)到很好的節(jié)能效果，這在同行業(yè)中已經(jīng)有很多人寫了大量的論文進(jìn)行論述。但其結(jié)果卻有很多不盡人意的地方，有很多結(jié)論甚至是錯(cuò)誤的和無(wú)法解釋清楚的，本文以簡(jiǎn)易的圖解分析法來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的解釋和分析。2水泵變頻運(yùn)行分析的誤區(qū)2.1有很多人在水泵變頻運(yùn)行的分析中都習(xí)慣引用風(fēng)機(jī)水泵中的比例定律流量比例定律Q1/Q2=n1/n2揚(yáng)程比例定律H1/H2=(n1/n2)2軸功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3并由此得出結(jié)論：水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，水泵的揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，水泵的輸出功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比。以上結(jié)論確實(shí)是由風(fēng)機(jī)和水泵的比例定律中引導(dǎo)出來(lái)的，但是卻無(wú)法解釋如下問題：(1)為什么水泵變頻運(yùn)行時(shí)頻率在30~35Hz以上時(shí)才出水？(2)為什么水泵在不出水時(shí)電流和功率極小，一旦出水時(shí)電流和功率會(huì)有一個(gè)突跳，然后才隨著轉(zhuǎn)速的升高而升高？2.2繪制水泵的性能特性曲線和管道阻力曲線很多人繪制出水泵的性能特性曲線和管道阻力曲線如圖1所示。圖1水泵的特性曲線1/17圖1中，水泵在工頻運(yùn)行的特性曲線為F1，額定工作點(diǎn)為A，額定流量QA，額定揚(yáng)程HA，管網(wǎng)理想阻力曲線R1=KQ與流量Q成正比。采用節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)的實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線R2，工作點(diǎn)為B，流量QB，揚(yáng)程HB。采用變頻調(diào)速且沒有節(jié)流的特性曲線F2，理想工作點(diǎn)為C，流量QC，揚(yáng)程HC;這里QB=QC。按圖1中所示曲線，要想用調(diào)速的方法將流量降到零，必須將變頻器的頻率也降到零，但這與實(shí)際情況是不相符的。實(shí)際水泵變頻調(diào)速時(shí)，頻率降到30~35Hz以下時(shí)就不出水了，流量已經(jīng)降到零。2.3變頻泵與工頻泵并聯(lián)變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于工頻泵出口壓力大，變頻泵出口壓力小，因此懷疑變頻泵是否會(huì)不出水？是否工頻泵的水會(huì)向變頻泵倒灌？3以上分析的誤區(qū)(1)相似定律確實(shí)是風(fēng)機(jī)水泵在理論分析當(dāng)中的一條很重要的定律，它表明相似泵(或風(fēng)機(jī))在相似工況下運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)各參數(shù)之相互關(guān)系的計(jì)算公式。而比例定律是相似定律作為特例演變而來(lái)的。即兩臺(tái)完全相同的泵在相同的工況條件下，輸送相同的流體，且泵的直徑和輸送流體的密度不變，僅僅轉(zhuǎn)速不同時(shí)，水泵的流量、揚(yáng)程和功率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。(2)在風(fēng)機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)門擋板不變且溫度和密度工況相同，可以應(yīng)用比例定律。但在風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于出口風(fēng)壓受其它風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓的影響，出口流量也與總流量不同化，因此比例定律已經(jīng)不再適用了。不變時(shí)，管網(wǎng)阻力只與風(fēng)機(jī)的流量有關(guān)，阻力系數(shù)為常數(shù)。因此其運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)，造成工況變(3)相似定律在引風(fēng)機(jī)中，如果擋板不變但介質(zhì)溫度和密度發(fā)生了變化時(shí)，作為特例，其形式也發(fā)生了變化，與上述比例定律不同，必須進(jìn)行溫度或密度的修正。(4)在水泵方面，比例定律僅水，水泵的輸出揚(yáng)程(壓力)僅這是理想的水泵運(yùn)行工況。圖1中工作點(diǎn)A和適用于水泵的出水口和差，即沒有凈揚(yáng)程的情況。比如在沒有落差的同一水平面上遠(yuǎn)用來(lái)克服管道的阻力，在這種情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)C就完全適合這種工況，可以使用比例定律。進(jìn)水口之間沒有高度距離輸速降到零時(shí)，揚(yáng)程(壓力)也降到零，流量也正好降到零，(5)但實(shí)際水泵運(yùn)行工況不可能達(dá)到理想工況，水泵的出水口和進(jìn)水口之間是有高度差的，有時(shí)還很大。在水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，水泵的出水口壓力還要受到其它水泵運(yùn)行壓力的影響。并聯(lián)運(yùn)行的泵要想出水，水其揚(yáng)程必須大于其他水泵當(dāng)時(shí)的壓力。水泵出口流量并不是總管網(wǎng)流量，總管網(wǎng)流量為所有運(yùn)行的水泵的流量和。由于管網(wǎng)總流量增大和阻力增大，因此并聯(lián)運(yùn)行的水泵揚(yáng)程更高，工況發(fā)生變化，因此比例定律在此也不再適用。2/17

4單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行的圖解分析(1)單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行分析的關(guān)鍵，在于水泵進(jìn)出口水位的高度差，也就是水泵的凈揚(yáng)程H0。水泵的揚(yáng)程只有大于凈揚(yáng)程時(shí)才能出水。因此管網(wǎng)阻力曲線的起始點(diǎn)就是該凈揚(yáng)程的高度，見圖2。圖2單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行特性曲線圖2中，額定工作點(diǎn)仍然為A，理想管網(wǎng)阻力曲線R1與流量成正比。變頻后的特性曲線B。流量為零時(shí)的凈揚(yáng)程F2，工作點(diǎn)H0，變頻運(yùn)行實(shí)際工作點(diǎn)HB與凈揚(yáng)程的差△H=HB-H0，為克服管網(wǎng)阻力達(dá)到所需流量QB時(shí)的附加揚(yáng)程。由于管網(wǎng)阻力曲線與圖1不同，因此不滿足相似定律。(2)圖2中的工作點(diǎn)A為水泵額定工作點(diǎn)，滿足水泵的額定揚(yáng)程和額定流量。因此R1成為理想的管網(wǎng)阻力曲線。但是由于實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線不可能為理想曲線，因此實(shí)際的最大工作點(diǎn)一定要偏離A點(diǎn)。如果實(shí)際最大工作點(diǎn)右下方偏移，則由于流量增加較大，向A點(diǎn)容易造成水泵過(guò)載。因此實(shí)際額定工作點(diǎn)應(yīng)該向A點(diǎn)左上方偏移，見圖3。圖3實(shí)際工作點(diǎn)向A點(diǎn)偏移(3)圖流量QC(比水泵的額定流量得出。當(dāng)在變頻率為F2時(shí)的特性曲線QB時(shí)的B的實(shí)際揚(yáng)程3中，在節(jié)流閥門全部打開，管網(wǎng)阻力曲線R2為實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線。變頻器在50Hz下運(yùn)行時(shí)的實(shí)際最大流量時(shí)的揚(yáng)程HC(比水泵實(shí)際額定揚(yáng)程HA高)。實(shí)際工作點(diǎn)C的參數(shù)只能通過(guò)實(shí)際F2，實(shí)際工作點(diǎn)B。實(shí)際工作點(diǎn)與凈揚(yáng)程的差△H=HB-H0=K2QB2，為HB=K2QB2+H0。最大工作點(diǎn)C，實(shí)際最大QA小)，測(cè)試才能器頻克服實(shí)際管網(wǎng)阻力達(dá)到所需流量附加揚(yáng)程。工作點(diǎn)5相同性能曲線水泵工頻并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的圖解分析3/17(1)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的泵向同一壓力管道輸送流體時(shí)的運(yùn)行方式稱為并聯(lián)運(yùn)行。并聯(lián)運(yùn)行的目的是為了增加流體的流量，適用于流量變化較大，采用一臺(tái)大型泵的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差的場(chǎng)合。同時(shí)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)可以有備用泵，來(lái)保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。(2)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況的工作點(diǎn)，由并聯(lián)運(yùn)行的總性能曲線和總的管道特性曲線的交點(diǎn)來(lái)確定。并聯(lián)運(yùn)行的總性能曲線，是根據(jù)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)工作揚(yáng)程相等，流量相加的原則，在同一坐標(biāo)揚(yáng)程下，將每臺(tái)泵性能曲線上相應(yīng)的橫坐標(biāo)流量相加繪制而成的，見圖4。相加的原則，在同一坐標(biāo)揚(yáng)程下，將每臺(tái)泵性能曲線上相應(yīng)的橫坐標(biāo)流量相加繪制而成的，見圖4。圖4水泵并聯(lián)運(yùn)行特性(3)圖4為兩臺(tái)相同性能泵并聯(lián)工作的總性能曲線與工作點(diǎn)。其中A為任意一臺(tái)泵單泵運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)，凈揚(yáng)程H0。B為兩臺(tái)泵并聯(lián)工作點(diǎn)。F2為兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的行的工作點(diǎn)C點(diǎn)的流量QC=2QB，揚(yáng)程HC=HB。管運(yùn)行時(shí)單臺(tái)泵的總的性能曲線，在縱坐標(biāo)相同的情況下，橫坐標(biāo)為單臺(tái)泵性能曲線的兩倍。并聯(lián)運(yùn)網(wǎng)阻力曲線不變，只是兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，流量為兩臺(tái)泵的流量和。(4)兩臺(tái)相同性能的水泵并聯(lián)運(yùn)行有如下特點(diǎn)：lHC=HB>HA：即兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)lQC=2QB<2QA：即兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的單泵的流量和。揚(yáng)程相同，且一定大于單臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程?？傒敵隽髁繛閮膳_(tái)單泵輸出流量之和，每臺(tái)泵的流量一定小于單泵運(yùn)行時(shí)的流量。因此并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的總流量，不能達(dá)到兩臺(tái)l管網(wǎng)阻力曲線越陡，泵的性能曲線越平坦，并聯(lián)后的每臺(tái)泵的流量同單泵運(yùn)行時(shí)的流量比較就越小，并聯(lián)工作的效果越差。l并聯(lián)運(yùn)行適合于性能曲線較陡，以及管網(wǎng)阻力曲線較平坦的場(chǎng)合。6不同性能水泵并聯(lián)運(yùn)行的圖解分析6.1關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程(或最大揚(yáng)程)相同，流量不同的水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的性能曲線4/17圖5揚(yáng)程不同的水泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線圖5中：(1)F1為大泵的性能曲線，大泵單泵運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)(2)F2為小泵的性能曲線，小泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)B1。(3)F3為并聯(lián)水泵的總性能曲線，工作點(diǎn)C，揚(yáng)程HC，流量QC=QA2+QB2。A1。6.2關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程(或最大揚(yáng)程)相同，流量不同的水泵并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)(1)HC=HB2=HA2>HA1>HB1：即兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程相同，且一定大于每臺(tái)泵單泵運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程。(2)QC=QA2+QB2關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程(或最大揚(yáng)程)不同，流量也不同的水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的性能曲線如圖6所示。圖6揚(yáng)程不同、流量不同水泵并聯(lián)特性曲線(1)F1為大泵的性能曲線，大泵單泵運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)(2)F2為小泵的性能曲線，小泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)B1。(3)F3為并聯(lián)水泵的總的性能曲線，工作點(diǎn)C，揚(yáng)程HC，流量QC=QA2+QB2。A1。5/176.4關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程(或最大揚(yáng)程)不同，流量也不同的水泵運(yùn)行時(shí)特點(diǎn)(1)HC=HB2=HA2>HA1>HB1：即兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程相同，且一定大于大泵單泵運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程HA1，更大于小泵單泵運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程HB1。(2)QC=QA2+QB2(3)兩泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，揚(yáng)程低的水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)流量減少更快。(4)當(dāng)管網(wǎng)阻力曲線變化時(shí)，容易發(fā)生工作點(diǎn)在D的位置，該點(diǎn)的揚(yáng)程高于小泵的最大揚(yáng)程，造成小泵因揚(yáng)程不足不出水，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。7變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的圖解分析7.1變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)總的性能曲線，與關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程(最大揚(yáng)程)不同，流量也不同的水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的情況非常類似，可以用相同的方法來(lái)分析。圖7變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線(1)F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵在50Hz下滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的性能曲線(假定變頻泵與工頻泵性能相同)，工頻泵單泵運(yùn)行時(shí)的工A1。(2)F2為變頻泵在頻率F2時(shí)的(3)F3為變頻和工頻水泵并聯(lián)運(yùn)行的作點(diǎn)性能曲線，變頻泵在頻率F2單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)B1?？偟男阅芮€，工作點(diǎn)C，揚(yáng)程HC，流量QC=QA2+QB2。7.2變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)(1)F2不僅僅是一條曲線，而是F1性能曲線下方偏左的一系列曲線族。F3也不僅僅是一條曲線，而是在F1性能曲線右方偏上的一系列曲線族。(2)F2變化時(shí)，F(xiàn)3也隨著變化。工作點(diǎn)C也跟著變化。因此變頻泵的揚(yáng)程HB2，流量QB2，工頻泵揚(yáng)程HA2，流量QA2，以及總的HC=HB2=HA2，QC=QA2+QB2都會(huì)隨著頻率F2的(3)隨著變頻泵頻率F2的變頻泵流量QB2快速減少;工作點(diǎn)揚(yáng)程和總流量變化而變化。降低，變頻泵的揚(yáng)程逐漸降低，C的揚(yáng)程也隨著降低，使總的流量QC減6/17少;因此工頻泵的揚(yáng)程也降低，使工頻泵流量QA2反而略有增加，此時(shí)要警惕工頻泵過(guò)載。8水泵運(yùn)行時(shí)的特例8.1變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特例之一，是頻率F2=F1=50Hz圖8變頻泵在50Hz時(shí)與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線(1)F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵F2=F1=50Hz下滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的性能曲線(假定變頻泵與工頻泵性能相同)，工頻泵和變頻泵單運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)A1。(2)F3為變頻QC=QA2+QB2=2QA2。即當(dāng)F2=F1=50Hz時(shí)，泵和工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)總的性能曲線。工作點(diǎn)C，揚(yáng)程HC=HB2=HA2等于每臺(tái)泵的揚(yáng)程，每臺(tái)泵的流量QA2=QB2，總流量變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的特性，與兩臺(tái)性能相同的泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)完全一樣。8.2變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特例之二是F2=MIN圖9變頻泵在最低頻率下與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線(1)F1為工頻泵的(2)F2=MIN為變頻泵(3)F3為變頻QA2=QA1，性能曲線，工頻泵單泵運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)A1。最低頻率下單泵運(yùn)行時(shí)的性能曲線。和工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)總的性能曲線，工作點(diǎn)C不與F3相交，只與F1相交，揚(yáng)程HC=HA1=HA2=HB2等于每臺(tái)泵的揚(yáng)程，工頻泵的流量總流量QC=QA2=QA1，QB2=0。7/17即當(dāng)F2=MIN時(shí)，變頻泵的揚(yáng)程不能超過(guò)工頻泵的揚(yáng)程，因此變頻泵的流量為零。變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)總的性能曲線，與單臺(tái)工頻泵運(yùn)行時(shí)的性能曲線相同，變頻泵沒有流量輸出，但仍然消耗一定的功率。(4)在此運(yùn)行狀況中，變頻泵的效率降到最低，因此變頻泵最好不要工作在這種工況中。(5)在這種特例中，變頻泵極易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，易造成泵的損壞，解決的辦法是將再循環(huán)打開，使泵保持一定的最小流量，但這樣做使泵的能耗增加。8.3水泵變頻不論是單泵運(yùn)行還是并聯(lián)運(yùn)行都有一個(gè)極端理想的特例，就是只有凈揚(yáng)程，沒有管網(wǎng)阻力?；蛘吖芫W(wǎng)阻力與凈揚(yáng)程相比可以忽略。則管網(wǎng)阻力曲線可以看成是一條與凈揚(yáng)程點(diǎn)平行的一條直線。水泵將水通過(guò)粗管道垂直向上打入一個(gè)開口的蓄水池就是屬于這種情況。電廠鍋爐給水泵系統(tǒng)中，由于給水壓力極高，管網(wǎng)阻力相對(duì)較小，因此采用變頻運(yùn)行時(shí)也可以看成屬于這種情況(見圖10)。圖10沒有管網(wǎng)阻力時(shí)變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線(1)F1為變頻(2)圖10中不論怎樣調(diào)節(jié)頻率的減少，微小的頻化ΔF會(huì)引起很大的流量變化就越大。所以說(shuō)頻率與流量之間的關(guān)系為QA/(F1-FMIN)，是一種非線性的很難說(shuō)是幾次方的關(guān)系。由于功率與流量率的關(guān)系為H0QA/(F1-FMIN)，也很難說(shuō)與頻率是幾次方的關(guān)系。(3)在這種情況下進(jìn)行變頻運(yùn)行時(shí)，流量不宜太小，以防止微小的頻率或轉(zhuǎn)速的變化引起流量較大的變?cè)斐伤昧髁坎环€(wěn)定。(4)FMIN越高，F(xiàn)1-FMIIN就越小，流量和功率隨頻化就越大。器最高運(yùn)行頻率性能曲線，工作點(diǎn)A，F(xiàn)2和F3為變頻都恒定不變，化。水泵的輸出功率只隨流量的變化而變化ΔQ。性能曲線越平坦，ΔF引起的ΔQ就越大。因此頻運(yùn)行性能曲線。H0為實(shí)際揚(yáng)程只是流量變化。從圖10中可以看出，隨著率越低，流量越小時(shí)成正比，。率，揚(yáng)程頻率變這種變功率與頻化，率的變9結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)以上分析，就可以解釋上面2.1-2.3當(dāng)中的一些問題了：8/17(1)水泵在30~35Hz以上時(shí)才能出水，是因?yàn)樗眯阅芮€的最高揚(yáng)程必須大于水泵的凈揚(yáng)程，或者大于并聯(lián)運(yùn)行的工頻泵的工作揚(yáng)程，該頻率對(duì)應(yīng)于水泵變頻運(yùn)行時(shí)的最低頻率F2=FMIN。(2)頻率在最低頻率以下時(shí)，水泵不出水，沒有有效功率輸出，其損耗僅為水泵的空載損耗，因此電機(jī)的電流和功率都非常小，此時(shí)水泵效率降到最低。一旦運(yùn)行頻率大于最低頻率，水泵出水后的流量一方面要克服管網(wǎng)阻力做功，另一方面還要克服凈揚(yáng)程做功，因此水泵功率大幅度增加，電機(jī)電流也大幅度增加，有一個(gè)突跳。然后才隨著頻率的增加繼續(xù)增加。只要運(yùn)行頻率大于最低頻率FMIN，水泵就不會(huì)不出水。這是因?yàn)橹灰眯阅芮€的最高揚(yáng)程大于凈揚(yáng)程或其它泵工作揚(yáng)程，水泵就一定會(huì)出水。不要總以為變頻泵的揚(yáng)程比工頻泵的揚(yáng)程低，其實(shí)變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程是一樣的，只是性能曲線中的最高揚(yáng)程不同，性能曲線不同，因此流量不同。(3)由于變頻泵始終有流量，因此不存在工頻泵的流量向變頻泵倒灌的現(xiàn)象。何況管道中還有逆止閥的存在，如果變頻器的頻率低于最低頻率，則變頻泵不出水，逆止閥自動(dòng)關(guān)閉。(end)9/17

一般的水泵改造變頻，由于水泵（含電動(dòng)機(jī)）并非專用的變頻型號(hào)，所以不能無(wú)限降頻，而是要設(shè)置一個(gè)最低頻率下限（比如30HZ）調(diào)試方法大致是這樣的：以單機(jī)單泵為例，當(dāng)分集水器之間的旁通閥關(guān)閉，水泵工作在30HZ時(shí)，逐漸關(guān)閉各末端設(shè)備的調(diào)節(jié)閥，使系統(tǒng)水量繼續(xù)減小，分集水器之間的壓差逐漸增大，此時(shí)經(jīng)過(guò)主機(jī)的流量也在減小，隨著末端的逐漸關(guān)閉，直至主機(jī)的靶流開關(guān)動(dòng)作，此時(shí)的分集水器壓差就是系統(tǒng)在水泵最低頻率時(shí)所不允許達(dá)到的供回水壓差（達(dá)到這個(gè)壓差主機(jī)就不能運(yùn)行了），那么一般就在這個(gè)壓差的基礎(chǔ)上再稍微減少一點(diǎn)（算是增加保險(xiǎn)系數(shù)吧），作為壓差旁通閥的動(dòng)作設(shè)定值。自控上的程序大致是這樣的：水泵全頻運(yùn)行時(shí)，當(dāng)末端負(fù)荷減小，控制系統(tǒng)控制水泵降頻（比如末端壓差控制），當(dāng)負(fù)荷繼續(xù)減小，水泵降頻到下限后，此時(shí)壓差旁通閥進(jìn)入工作‘門檻’，當(dāng)末端繼續(xù)關(guān)閉，因水泵以不能降頻，導(dǎo)致分集水器壓差開始上升，達(dá)到設(shè)定壓差之后，分集水器的旁通閥打開，維持主機(jī)安全流量。我做過(guò)極端實(shí)驗(yàn)，就是最終末端全部關(guān)閉（當(dāng)然在實(shí)際運(yùn)行中一般不會(huì)發(fā)生）后，水泵降頻到底，壓差旁通閥打開，水泵的流量全部在主機(jī)側(cè)循環(huán)，而保證主機(jī)不發(fā)生靶流開關(guān)動(dòng)作的事故。當(dāng)然，前提是水泵下限頻率時(shí)的揚(yáng)程依然能克服主機(jī)側(cè)的阻力，滿足安全流量。不過(guò)一般這個(gè)沒什么大問題，畢竟冷凍站內(nèi)（含主機(jī)）的阻力比之全系統(tǒng)來(lái)說(shuō)已經(jīng)小了。10/17

冷凍水壓差旁通系統(tǒng)的選擇計(jì)算1：冷水機(jī)組2：冷凍水泵3：壓差旁通閥4：壓差控制器5：電動(dòng)二通閥6：末端設(shè)備圖一：變水量冷凍水系統(tǒng)圖在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為方便控制，節(jié)約能量，常使用變流量控制。因?yàn)槔渌畽C(jī)組為運(yùn)行穩(wěn)定，防止結(jié)凍，一般要求冷凍水流量不變，為了協(xié)調(diào)這一對(duì)矛盾，工程上常使用冷凍水壓差旁通系統(tǒng)以保證在末端變流量的情況下，冷水機(jī)組側(cè)流量不變。系統(tǒng)圖如圖一。在這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，壓差旁通系統(tǒng)的作用是通過(guò)控制壓通旁通閥的開度控制冷凍水的旁通流量，從而使供回水干管兩端的壓差恒定。根據(jù)水泵特性我們可得知，泵送壓力恒定時(shí)，流量亦保持恒定。顯然旁通閥3的口徑要滿足最大旁通水量的要求。如一圖，當(dāng)末端負(fù)荷減小時(shí)，電動(dòng)二通閥5關(guān)小，供水量減小，而旁通水量增加。當(dāng)旁通水量持繼增加，直到系統(tǒng)負(fù)荷減小到設(shè)計(jì)負(fù)荷的一半，則冷水機(jī)組1關(guān)閉一臺(tái)，冷凍水泵2同樣關(guān)閉一臺(tái)，供回水壓差減小，旁通閥3再度關(guān)上。因此旁通閥的最大旁通水量就是系統(tǒng)負(fù)荷減小到一臺(tái)冷水機(jī)組停機(jī)時(shí)所需的旁通水量。表面上看，最大旁通水量就是一臺(tái)冷水機(jī)組的額定流量，其實(shí)不然，因?yàn)槔鋬鏊坎⒉灰欢〞?huì)與負(fù)荷同比例匹配，而應(yīng)考慮末端設(shè)備的熱特性與控制方式，如下：1、圖二：盤管負(fù)荷隨水流量變化圖采用比例或比例積分控制的空調(diào)器。控制器精確控制二通閥的開度以調(diào)節(jié)盤管出力。根據(jù)盤管熱特性（如圖二），當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，所需流量減小速率更快，當(dāng)負(fù)荷為50%時(shí)，水流量?jī)H需13%左右，即旁通水量需87%。2、風(fēng)機(jī)盤管一般均采用二位控制，二通閥全開或全閉，即水流量在設(shè)計(jì)工況下?lián)Q熱。當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，水流量同比率減小。甚而小負(fù)荷時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管可能轉(zhuǎn)至小檔運(yùn)行，風(fēng)量減小，水溫差減小，水流量增大，而旁通水量減小。在一般系統(tǒng)中，這兩種情況均會(huì)出現(xiàn)，此時(shí)就需綜合考慮空調(diào)器與風(fēng)機(jī)盤管水量的比例，部分負(fù)荷時(shí)間，來(lái)選擇旁通閥旁通水量。在一些典型的場(chǎng)合如商場(chǎng)，旁通水量甚至?xí)^(guò)一臺(tái)冷水機(jī)組（共三臺(tái)機(jī)組時(shí)）額定水量的兩倍。旁通閥口徑的選擇計(jì)算，在許多文章均有論及，此處簡(jiǎn)述如下：G——流量。m3/hKv——流通能力，與所選擇的閥門有關(guān)?！鱌——阻力損失。Bar例：一臺(tái)制冷量500RT的冷水機(jī)組，額定冷凍水量302m3/h，接管口徑250mm。旁通水量取350m3/h，供回水計(jì)算壓差為2bar（約2x105Pa）。DN125旁通閥流通能力250，計(jì)算如下：（m/h）>3503所以采用DN125旁通閥即可滿足要求。旁通閥都具有高流通能力，所以一般其口徑可比冷水機(jī)組接管口徑小二個(gè)規(guī)格。11/17

壓差控制系統(tǒng)的控制方式有比例控制（Honeywell），輸出比例變化的電阻信號(hào)，有三位控制（Johnson，Erie），輸出進(jìn)、停、退信號(hào)。比例控制的精度較高，價(jià)格也高，需根據(jù)不同的精度要求選配。兩種方式所配套的執(zhí)行器也不同。旁通閥執(zhí)行器與閥門需根據(jù)不同的系統(tǒng)壓差，配套不同系列的閥門，例如某品牌VBG閥門+VAT執(zhí)行器適用的最大工作壓差為2bar，而DSGA閥門+MVL執(zhí)行器的最大工作壓差則為8bar。若定貨時(shí)未指明，廠商一般均會(huì)按較高壓差配套。總之，在壓差旁通系統(tǒng)的選型中，要認(rèn)真考慮各種因素，閥門特性，壓差，流通能力，執(zhí)行器都需考量。在有的工程中，只是簡(jiǎn)單地按冷水機(jī)組口徑選擇旁通閥徑，往往會(huì)造成浪費(fèi)。12/17

簡(jiǎn)介：本文就空調(diào)冷凍水系統(tǒng)中壓差調(diào)節(jié)閥的重要性及其調(diào)節(jié)原理進(jìn)行了，并對(duì)其選型進(jìn)行了詳細(xì)闡述，得出一些結(jié)論和選擇計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的。關(guān)鍵字：冷凍水壓差控制器旁通調(diào)節(jié)閥前言為保證空調(diào)冷凍水系統(tǒng)中冷水機(jī)組的流量基本恒定；冷凍水泵運(yùn)行工況穩(wěn)定，一般采用的是：負(fù)荷側(cè)設(shè)計(jì)為變流量，控制末端設(shè)備的水流量，即采用電動(dòng)二通閥作為末端設(shè)備的調(diào)節(jié)裝置以控制流入末端設(shè)備的冷凍水流量。在冷源側(cè)設(shè)置壓差旁通控制裝置以保證冷源部分冷凍水流量保持恒定，但是在實(shí)際工程中，由于設(shè)計(jì)人員往往忽視了調(diào)節(jié)閥選擇計(jì)算的重要性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般只是簡(jiǎn)單的在冷水機(jī)組與用戶側(cè)設(shè)置了旁通管，其旁通管管徑的確定以及旁通調(diào)節(jié)閥的選擇未經(jīng)詳細(xì)計(jì)算，這樣做在實(shí)際運(yùn)行中冷水機(jī)組流量的穩(wěn)定性往往與設(shè)計(jì)有較大差距，旁通裝置一般無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果，為將來(lái)的運(yùn)行管理帶來(lái)了不必要的麻煩，本文就壓差調(diào)節(jié)閥的選擇計(jì)算方法并結(jié)合實(shí)際工程作一簡(jiǎn)要分析。一、壓差調(diào)節(jié)裝置的工作原理壓差調(diào)節(jié)裝置由壓差控制器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥、測(cè)壓管以及旁通管道等組成，其工作原理是壓差控制器通過(guò)測(cè)壓管對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的供回水管的壓差進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)其結(jié)果與設(shè)定壓差值的比較，輸出控制信號(hào)由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)控制閥桿的行程或轉(zhuǎn)角改變調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制供水管與回水管之間旁通管道的冷凍水流量，最終保證系統(tǒng)的壓差恒定在設(shè)定的壓差值。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行壓差高于設(shè)定壓差時(shí)，壓差控制器輸出信號(hào)，使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥打開或開度加大，旁通管路水量增加，使系統(tǒng)壓差趨于設(shè)定值；當(dāng)系統(tǒng)壓差低于設(shè)定壓差時(shí)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度減小，旁通流量減小，使系統(tǒng)壓差維持在設(shè)定值。二、選擇調(diào)節(jié)閥應(yīng)考慮的因素調(diào)節(jié)閥的口徑是選擇計(jì)算時(shí)最重要的因素之一，調(diào)節(jié)閥選型如果太小，在最大負(fù)荷時(shí)可能不能提供足夠的流量，如果太大又可能經(jīng)常處于小開度狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥的開啟度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致閥塞的頻繁振蕩和過(guò)渡磨損，并且系統(tǒng)不穩(wěn)定而且增加了工程造價(jià)。通過(guò)計(jì)算得到的調(diào)節(jié)閥應(yīng)在10％－90％的開啟度區(qū)間進(jìn)行調(diào)節(jié),同時(shí)還應(yīng)避免使用低于10％。另外，安裝調(diào)節(jié)閥時(shí)還要考慮其閥門能力PV(即調(diào)節(jié)閥全開時(shí)閥門上的壓差占管段總壓差的比例)，從調(diào)節(jié)閥壓降情況來(lái)分析，選擇調(diào)節(jié)閥時(shí)必須結(jié)合調(diào)節(jié)閥的前后配管情況，當(dāng)PV值小于0.3時(shí)，線性流量特性的調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線會(huì)嚴(yán)重偏離理想流量特性，近似快開特性，不適宜閥門的調(diào)節(jié)。三、調(diào)節(jié)閥的選擇計(jì)算調(diào)節(jié)閥的尺寸由其流通能力所決定，流通能力是指當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，閥兩端壓力降為105Pa,流體密度為1g/cm3時(shí)，每小時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體的立方米數(shù)。進(jìn)口調(diào)節(jié)閥流通能力的表示方式通常有cv和kv兩種，其中kv=c,而cv是指當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，流通60oF的清水，閥兩端壓力降為1b/in2時(shí)每分鐘流過(guò)閥門的流量，cv=1.167kv。壓差旁通調(diào)節(jié)裝置示意圖如下:13/17

（1）確定調(diào)節(jié)閥壓差值（⊿P）如上圖所示,作用在調(diào)節(jié)閥上的壓差值就是E和F之間的壓差值,由于C-D旁通管路與經(jīng)過(guò)末端用戶的D-U-C管路的阻力相當(dāng),所以E-F之間的壓差值應(yīng)等于D-U-C管路壓差（2）計(jì)算調(diào)節(jié)閥(指末端用戶最不利環(huán)路壓差)減去C-E管段和F-D管段的壓差值。需要旁通的最大和最小流量對(duì)于單機(jī)組空調(diào)機(jī)系統(tǒng),根據(jù)末端用戶實(shí)際使用的最低負(fù)荷就可以確定最小負(fù)荷所需的流量,從而確定最大旁通流量,其公式為:G=(Q-Qmin)*3.6/CP*⊿T(1)公式中,G為流量單位為（m3/h），Q為冷水機(jī)組的制冷量(KW),Qmin空調(diào)系統(tǒng)最小負(fù)荷(KW),CP為水的比熱,CP=4.187kJ/kg.oC,⊿T為冷凍水供回水溫差,一般為5oC根據(jù)實(shí)際可調(diào)比RS＝10（PV）1/2(2)即可算出調(diào)節(jié)閥的旁通最小流量（3）計(jì)算壓差調(diào)節(jié)閥C=316G*(⊿P/ρ)-1/2(3)公式中,ρ為密度,單位為（,G為流量，單位為（m3/h）,⊿P為調(diào)節(jié)閥兩端壓差，單位為（Pa）。根據(jù)計(jì)算出的C值選擇調(diào)使其流通能力大于且最接近計(jì)算值。（4）調(diào)節(jié)閥比的驗(yàn)算。根據(jù)所選調(diào)節(jié)閥的C值計(jì)算當(dāng)調(diào)節(jié)閥在最小開度及最大開度下的流量進(jìn)行比較，反復(fù)驗(yàn)算，直至合格為止。,建筑面積約為11000,層高3.6米,采用一臺(tái)約克螺桿冷水機(jī)組,制冷量為1122KW。所需的流通能力Cg/cm3）節(jié)閥的開度以及可調(diào)處于最小開度以及最大開度情況下其可調(diào)比是否滿足要求，根據(jù)計(jì)算出的可調(diào)比求出最大流量和最小流量與調(diào)節(jié)閥四、調(diào)節(jié)閥選型實(shí)例某寫字樓共十二層平米（1）壓差的確定經(jīng)水力,系統(tǒng)在最小負(fù)荷（旁通管處于最大負(fù)荷）情況下總阻力損失H約為235KPa在系統(tǒng)冷凍水供回水主干管處設(shè)置壓差旁通控制裝置,旁通管處冷源側(cè)水管道阻力損失為80KPa,末端最不利環(huán)路阻力損失為155KPa。（2）通調(diào)節(jié)閥水量計(jì)算：經(jīng)過(guò)計(jì)算知，該空調(diào)系統(tǒng)在其最小支路循環(huán)時(shí)，其負(fù)荷為最小負(fù)荷，約為總負(fù)荷的35％，利用公式（1）G=(Q-Qmin)*3.6/CP*⊿T，算得所需旁通得最大流量為125.4m3/h,再由最不利環(huán)路壓差155KPa。（3）流通能力的計(jì)算根據(jù)公式（2）C=316G*(⊿P/ρ)-1/2算得C=100.614/17（4）調(diào)節(jié)閥選型下表為上海恒星泵閥制造有限公司的ZDLN型式電動(dòng)直通雙座調(diào)節(jié)閥的技術(shù)參數(shù)表，由公式（2）算得C=100.6,該調(diào)節(jié)閥的固有流量特性為直線型和等百分比特性，按照等百分比特性選擇最接近的C值，得到管徑為DN80,C值為110，符合選型要求。公稱通徑DN(mm)253240506580100125150200250300400直12.119.430.348.375.9121193.6302.5484759121019362920線額定流量系數(shù)Kv等百1117.627.54469.3110176275440693110017602700分比額定行程L(mm)16254060120公稱壓力PN（MPa)1.6、4.0、6.4固有流量特性固有可調(diào)比R直線、等百分比50：1信號(hào)范圍（mA.DC)0～10