变频调速 教学课件 ppt 作者 陈立香主编 1_第六章 变频器在恒压供水系统中的应用
50页1、陈立香 主编,变频调速,本章应知,本章应会,1.了解水泵供水系统的主要参数及其特性,理解供水系统的节能原理。 2.了解变频调速恒压供水系统的组成。,1.掌握变频调速PID闭环运行在恒压供水系统中的应用。 2.熟悉变频调速恒压供水系统的改造、调试方法。,第六章 变频器在恒压供水系统中的应用,第一节 概 述,一、水泵供水的基本模型与主要参数 1.基本模型 如图61所示是一个生活小区供水系统的基本模型,水泵将水池中的水抽出并上扬至所需高度,以便向生活小区供水。,图6-1 水泵供水的基本模型 a)全扬程的概念 b)基本模型,2.供水系统的主要参数 (1)流量 流量是泵在单位时间内所抽送液体的数量,常用的流量是体积流量,以字母Q表示,其单位是m3/h。 (2)扬程 是指单位质量的液体通过泵后所获得的能量,通常称为扬程。 (3)全扬程 也叫总扬程,是表征水泵泵水能力的物理量,包括把水从水池的水面上扬到最高水位所需的能量,以及克服管阻所需的能量和保持流速所需的能量,符号是HT。,第一节 概 述,(4)实际扬程 即通过水泵实际提高水位所需的能量,符号是HA。 (5)损失扬程 全扬程与实际扬程之差,即为
2、损失扬程,符号是HL。 HT=HA+HL(61) (6)管阻 表示管道系统(包括水管、阀门等)对水流阻力的物理量,符号是P。 二、供水系统的特性与工作点 1.供水系统的特性 (1)扬程特性 即水泵的特性。,第一节 概 述,(2)管阻(路)特性 是反映为了维持一定的流量而必须克服管阻所需的能量。 从图63中可以看出在供水流量较小(QG=Q1)时,所需扬程也较小(HT=HT1)如B1点;反之,在供水流量较大(QG=Q2)时,所需扬程也较大(HT=HT2)如B2点。,图6-2 扬程特性,第一节 概 述,图6-3 管阻特性,第一节 概 述,2.供水系统的工作点,图6-4 供水系统的工作点,第一节 概 述,(1)工作点 扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点,称为供水系统的工作点,如图6-4中的A点所示。 (2)供水功率 PG=CPHTQ(62) 三、泵的特性分析与节能原理 1.调节流量的方法 在供水系统中,最根本的控制对象是流量,因此要研究节能问题必须从考虑如何调节流量入手。,第一节 概 述,图6-5 调节流量的方法与比较,第一节 概 述,(1)阀门控制法 即通过关小、开大阀门来调节流量,而转速则保
3、持不变,通常为额定转速。 (2)转速控制法 即通过改变水泵的转速来调节流量,而阀门开度则保持不变(通常为最大开度)。 2.转速控制法的节能效果,第一节 概 述,(1)供水功率的比较 比较上述两种调节流量的方法,可以看出,在所需流量小于额定流量的情况下,转速控制时的扬程比阀门控制时小得多,所以转速控制方式所需供水功率比阀门控制方式小很多,即图6-5中CBFH阴影部分的面积,两者之差P便是转速控制方式节约供水的功率,它与CBFH的面积成正比,这也是采用调速供水系统具有节能效果的最基本方面。 (2)从水泵的工作效率看节能 1)工作效率的定义。 P=PG/PP(63),第一节 概 述,2)水泵工作效率的近似计算公式。 *=C1(Q*/N*)C2(Q*/N*)2(64) 3)不同控制方式下的工作效率。 (3)从电动机的效率看节能 水泵厂在生产水泵时,由于对用户的管路情况无法预测,而且管阻特性难以准确计算;同时,还必须对用户的需求留有足够余量。 采用了转速控制方式后,可将排水阀完全打开而适当降低转速,由于电动机在低频运行时变频器的输出电压也将下降,从而提高电动机的工作效率,这是变频调速供水系统具有
4、节能效果的第三个方面。,第一节 概 述,图6-6 水泵的效率曲线,第一节 概 述,图6-7 水泵的轴功率曲线,第一节 概 述,四、二次方律负载实现变频调速后是如何得到最佳节能效果的 如图68a所示,曲线0是二次方律负载的机械特性。,图6-8 电动机的有效转矩与低频U/f曲线 a)有效转矩与二次方律负载 b)低频U/f曲线,第一节 概 述,1)U/f线选用曲线01。 2)适当加大起动频率,以避免死点区域。 应该注意的是,几乎所有变频器在出厂时都将U/f线设定在具有一定补偿量的情况下(U/f1)。,第一节 概 述,第二节 变频调速恒压供水系统的实现,一、变频调速恒压供水系统的组成 1.恒压供水的控制要求 对供水系统进行控制,实质就是为了满足用户对流量的需求,所以流量是供水系统的基本控制对象,而流量的大小取决于水泵的扬程。 1)如供水能力QG用水需求QU,则压力上升(p)。 2)如供水能力QG用水需求QU,则压力下降(p)。 3)如供水能力QG=用水需求QU,则压力不变(p=常数)。,可见,供水能力与用水需求之间的矛盾具体地反映在流体压力上的变化,从而压力就成为用来作为控制流量大小的参变量。
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