泵的知識(shí)

   目前，在地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，經(jīng)常一臺(tái)深井泵的供水量能滿足兩臺(tái)或更多熱泵機(jī)組所需的水量。但是在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，熱泵機(jī)組大部分時(shí)間都在部分負(fù)荷運(yùn)行，而深井泵一直處于滿負(fù)荷運(yùn)行，結(jié)果造成了電費(fèi)及水費(fèi)的大量增加。針對(duì)這個(gè)問題溫州中耐泵閥公司為用戶介紹一下井用潛水泵變頻技術(shù)在地下水源熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用。

   井用潛水泵變頻調(diào)速供水控制方法

   井用用潛水泵采用溫差控制法。由于熱泵機(jī)組在制熱工況下，必須保證蒸發(fā)器出水溫度不能過低，所以在深井泵回水管道上設(shè)溫度傳感器，設(shè)定溫度為tjh。井水源側(cè)回水溫度大于tjh值時(shí)，深井泵控制器向變頻器發(fā)出降低電流頻率信號(hào)，變頻器將輸入電源的頻率降低，深井泵的轉(zhuǎn)數(shù)相應(yīng)降低，水泵供水量、軸功率和電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之降低，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。當(dāng)水源側(cè)回水溫度低于tjh值時(shí)，增頻調(diào)節(jié)。

   水泵變速調(diào)節(jié)原理

   改變水泵的轉(zhuǎn)速，可以改變水泵的性能，從而達(dá)到調(diào)節(jié)工況點(diǎn)的目的。根據(jù)相似定律，對(duì)于同一臺(tái)水泵以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，水泵的流量、揚(yáng)程、軸功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，可用下式表示：
   Q/Qe = n/ne (1)
   H/He= (n/ne)2 (2)
   P/Pe= (n/ne)3 (3)
   式中： ne——水泵額定轉(zhuǎn)速，r/min；n——實(shí)際運(yùn)行工況下的轉(zhuǎn)速，r/min；
   Qe——水泵額定轉(zhuǎn)速時(shí)的流量，m3/h；Q——實(shí)際運(yùn)行工況下的流量，m3/h；
   He——水泵額定轉(zhuǎn)速時(shí)的揚(yáng)程，m；H——實(shí)際運(yùn)行工況下的揚(yáng)程，m；
   Pe——水泵額定轉(zhuǎn)速時(shí)的功率，kw；P——實(shí)際運(yùn)行工況下的功率，kw。
   由（1）式和（2）式，可得
   H1/Q12= H2/Q22=k (4)
   即 H=kQ2 (5)
   (5)式是以坐標(biāo)原點(diǎn)為頂點(diǎn)的二次拋物線，線上各點(diǎn)具有相似工況，由相似定律知，當(dāng)水泵前后的轉(zhuǎn)速變化的時(shí)候，水泵效率不變，故相似工況拋物線也稱等效率曲線。因此從節(jié)能角度考慮，通常采用改變水泵轉(zhuǎn)速的方法來改變水泵的工況點(diǎn)，盡量使其在高效率范圍內(nèi)工作。

   水泵變頻范圍的確定

   當(dāng)熱泵機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，深井泵的供水量也隨之變化。深井泵的供水量在（Qmin～Qe）之間，即深井泵的變頻范圍（nmin～ne），如圖1所示。
   熱泵機(jī)組所需的小流量為40 m3/h（設(shè)備要求），即為深井泵的小供水量，則深井泵的小轉(zhuǎn)速：得：
   nmin= Qmin/ Qe×ne=40/160×2900=725轉(zhuǎn)/分
   冬季制熱工況深井泵的變頻范圍：725轉(zhuǎn)/分～2900轉(zhuǎn)/分。

   不同頻率下深井泵供水量和耗電量

   深井泵變頻供水設(shè)備采用HT微機(jī)控制變頻調(diào)速給水設(shè)備，其中變頻器型號(hào)為（VFD-F，45KW/60HP，460HP，3phase）。深井泵變頻后，在不同頻率下，深井泵供水量和耗電量實(shí)測(cè)結(jié)果如圖2、圖3所示：

圖2 不同頻率下深井泵供水量情況　　　　 圖3 不同頻率下深井泵耗電量情況

   分析圖2、圖3，可以得出：當(dāng)電源輸入的頻率下降時(shí)，深井泵的供水量和耗電量也隨著逐漸降低。當(dāng)頻率45hz下降到30hz 時(shí)，深井泵供水量由122m3/h下降到54m3/h，與額定轉(zhuǎn)速時(shí)的供水量相比分別下降了23.75%、66.25%。而輸入功率由26.2kw下降到8.9kw，與額定轉(zhuǎn)速時(shí)的輸入功率相比分別下降了29.1%、75.9%。由此可見，節(jié)能效果相當(dāng)明顯。但是當(dāng)頻率下降到20hz時(shí)，雖然深井泵仍在運(yùn)行，由于揚(yáng)程不夠，供水量接近等于零。

   井用潛水泵變頻運(yùn)行實(shí)測(cè)及節(jié)能效果分析

   1、井用潛水泵日運(yùn)行情況實(shí)測(cè)和分析
   下面對(duì)12月20日的深井泵變頻運(yùn)行的供水量和耗電量進(jìn)行測(cè)試如圖4、圖5所示：

圖4 12月20日深井泵供水量情況 　　　　　　圖5 12月20日深井泵耗電量情況

   由圖4、圖5，可見：該天，熱泵機(jī)組大部分的時(shí)間都是在部分負(fù)荷運(yùn)行，而且運(yùn)行高負(fù)荷不超過機(jī)組大負(fù)荷50%（即一臺(tái)熱泵機(jī)組額定負(fù)荷100%），負(fù)荷為額定負(fù)荷37.5%的運(yùn)行時(shí)間占了55%。深井泵采用變頻后，此工況深井泵的流量由原來的160 m3/h下降到52 m3/h，減少了67.5%的供水量；耗電量由37kwh下降到8.8kwh，節(jié)省了76.2%。節(jié)能效果顯著。

   2、整個(gè)供暖期井用潛水泵運(yùn)行工況實(shí)測(cè)和節(jié)能效果分析
   通過整個(gè)冬季供暖期深井泵實(shí)際運(yùn)行工況跟蹤測(cè)量，將深井泵不變頻和變頻日供水量和日耗電量變化如圖6、圖7所示：

圖6 冬季供暖期深井泵日供水量情況 　　　　　　圖7 冬季供暖期深井泵日耗電量情況

   由圖6、圖7，可以得出：深井泵在十一月、十二月、一月、二月、三月與不變頻相比分別節(jié)省供水量82222m3、80924m3、78942m3、77440m3、84841m3。整個(gè)冬季供暖期深井泵采用變頻技術(shù)后，總共節(jié)省供水量404369 m3。同樣，深井泵采用變頻技術(shù)后，耗電量在十一月、十二月、一月、二月、三月與不變頻相比分別節(jié)省21136.8 kwh、21284.5 kwh 、20813 kwh、20155.4kwh 、21858.2 kwh。整個(gè)冬季供暖期深井泵采用變頻后，總共節(jié)省耗電量105247.9kwh。

   井用潛水泵變頻供水方式經(jīng)濟(jì)性分析

   根據(jù)整個(gè)冬季供暖運(yùn)行實(shí)測(cè)，深井泵采用變頻后，總共節(jié)省耗電量105247.9kwh，節(jié)省供水量為404369 m3。
   采用變頻后每年節(jié)約資金：
   Cs=⊿W×Yw+⊿E×Ye
   式中：⊿W——年節(jié)約供水量，m3；⊿E——年節(jié)約耗電量，kwh；
   Ye——電價(jià),（元/kwh）；Yw——地下水水價(jià),(元/m3)；
   Cb=105247.9×0.635+404369×0.25=16.79（萬元）
   該工程變頻設(shè)備及其他附屬電控設(shè)備總共約10萬元，深井泵變頻設(shè)備增加的投資在一個(gè)冬季供暖期就完全得到了回收。
   在地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，根據(jù)熱泵機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷情況，深井泵采用變頻調(diào)速供水技術(shù)，可有效地減少耗電量和供水量，明顯地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。