同型號水泵并聯(lián)供水中的一臺泵調(diào)速，其他泵恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，為目前最常見的變頻調(diào)速 恒壓供水方式。圖4.6為兩臺同型號水泵并聯(lián)運(yùn)行，其中一臺調(diào)速，一臺恒速。通常為 了使系統(tǒng)高效率運(yùn)行，最大限度的節(jié)能，在變頻調(diào)速時，在保證系統(tǒng)壓力H。的前提下， 調(diào)速泵和定速泵均應(yīng)在高效段運(yùn)行。也就是說在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，為了保證定、 調(diào)速泵均在高效段運(yùn)行，調(diào)速泵調(diào)速時，特性曲線與恒壓線的交點(diǎn)不能左移超過C點(diǎn)， 由于水泵出口壓力恒定為H。，定速泵的工況點(diǎn)一直不變，只要一開始選的工況點(diǎn)在水 泵特性曲線的高效段，定速泵就一直在高效段運(yùn)行。圖4.6中，假設(shè)系統(tǒng)所需流量為Qmax， 供水壓力為H。，H。位于水泵高效段的右端點(diǎn)。


在系統(tǒng)用水量小于等于Q2時，調(diào)速泵單 獨(dú)運(yùn)行，其中高效運(yùn)行的流量范圍為QI~Q2，那么流量0?Qi范圍就屬于流量失調(diào)區(qū)， 調(diào)速泵調(diào)速理論上不應(yīng)進(jìn)入該流量范圍，否則調(diào)速泵在保證系統(tǒng)壓力H。的基礎(chǔ)上，無 法保證調(diào)速泵高效運(yùn)行。當(dāng)用水量大于Q2時，此時調(diào)速泵與定速泵并聯(lián)運(yùn)行。顯然， 為了保證系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，這時又出現(xiàn)了新的流量失調(diào)區(qū)即Q2?QI+Q2。新出現(xiàn)的流量失 調(diào)區(qū)范圍與前面的流量失調(diào)區(qū)范圍相同?，F(xiàn)在我們來求出調(diào)速泵在高效段與流量失調(diào)區(qū) 臨界位置的轉(zhuǎn)速與頻率。如圖4.6,假設(shè)水泵工頻工作時的轉(zhuǎn)速為n。，當(dāng)調(diào)速到與恒壓 線交點(diǎn)C時的轉(zhuǎn)速為n’，水泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)高效段左端點(diǎn)揚(yáng)程為H高左，流量為Q高左。 我們對Ki相似工況拋物線上的C點(diǎn)及水泵高效段左端點(diǎn)運(yùn)用比例律公式有：Q高左/ Qi=

如/ n’，H高左/ H0=(如/ n’)，由此可得：H高左/ H0=( Q高左/ QI)，QI= Q高左• (H0/ H高左)，n’=

n0*(H0/H高左)1/2。又由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與頻率的變化成正比關(guān)系，令水泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率

為f〇, n’轉(zhuǎn)速時對應(yīng)的頻率為f’，那么有下列關(guān)系：f’= f〇*(H〇/H高左)1/2。因此，當(dāng)調(diào)速 泵的轉(zhuǎn)速在（n〇.(H〇/H高左)1/2, n〇)，電機(jī)頻率在（f〇.(H〇/H高左)1/2, f〇)之間變化時， 整個系統(tǒng)可在高效率范圍內(nèi)運(yùn)行。由此，我們提出水泵高效頻率的下限值概念[42]。我們 知道，水泵的高效段一般指效率下降在5%?7%范圍之內(nèi)，在水泵的特性曲線圖上可看 出，這個高效段就是水泵資料所給出的最大額定流量和最小額定流量的區(qū)段。為了使水 泵能在高效段工作，利用比例律可計(jì)算出水泵高效頻率的下限值，作為水泵控制的依據(jù)。 下面我們根據(jù)國內(nèi)水泵樣本中一些型號的水泵，分析其水泵高效頻率的下限值如表4.1、 4.2所示。由表4.1、4.2可看出，同型號變頻調(diào)速恒壓供水時，要想保證調(diào)速泵和定速 泵均在高效段運(yùn)行，其調(diào)速范圍及頻率變化范圍很小。并且，額定轉(zhuǎn)速大的水泵比額定 轉(zhuǎn)速小的水泵調(diào)速范圍普遍要寬。按照水泵高效頻率的下限值概念，及水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時需處 于高效段，如圖當(dāng)4.6當(dāng)系統(tǒng)需水量在Q1+Q2?Qmax時，調(diào)、定速泵都可以滿足高效運(yùn)行， 而當(dāng)系統(tǒng)需水量在Q2?Q1+ Q2時，為了保持調(diào)速泵在高效段運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速得保持在n〇 (H〇/ H高左)1/2這個轉(zhuǎn)速不變，此時可以把調(diào)速泵看作是額定轉(zhuǎn)速為n〇 (H〇/H高左)1/2的恒速泵。 此時Q2?Q1+Q2區(qū)間的流量供給相當(dāng)于是一個額定轉(zhuǎn)速為n〇的工頻泵和一個額定轉(zhuǎn)速為 n〇 -(HQ/H高左)1/2的工頻泵并聯(lián)供水，此時作為工頻泵運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)速泵其工況點(diǎn)已不在高效 范圍，這就是同型號變頻調(diào)速恒壓供水中，一臺調(diào)速泵，其他為恒速泵會存在的流量失 調(diào)區(qū)問題。目前我們國內(nèi)普遍使用的同型號變頻調(diào)速恒壓供水泵站中，大部分使用的是 一臺調(diào)速泵，其他為恒速泵的方式。為了解決如圖4.6所示的Q2?Q1+Q2流量失調(diào)區(qū)問 題，很多泵站都是不斷地降低水泵轉(zhuǎn)速，以滿足流量和壓力的需求。但是其實(shí)，調(diào)速泵 的工況點(diǎn)早已偏離高效段，甚至進(jìn)入不穩(wěn)定工況運(yùn)行的工況點(diǎn)，造成能量利用率極低的 普遍現(xiàn)象。

針對傳統(tǒng)單變頻調(diào)速技術(shù)中存在的流量失調(diào)區(qū)問題，接下來對單變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行 優(yōu)化。

注：圖中(Q-H)i為單臺泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)時的特性曲線；（Q-H)i+i為兩臺泵都工頻運(yùn)轉(zhuǎn)時的并聯(lián)特性曲線； Q-Sh為管路特性曲線；H。為恒壓線;HST為系統(tǒng)靜揚(yáng)程；曲線OC為通過水泵特性曲線高效段左端 點(diǎn)的相似工況拋物線，交恒壓線H。于C。

表4.1 DL型水泵高效頻率的下限值

型號       水泵高效

段左端點(diǎn)

揚(yáng)程

H1(m)     水泵高效 段右端點(diǎn) 揚(yáng)程 H2(m)       高效運(yùn)轉(zhuǎn) 調(diào)速比  高效運(yùn)行 最低轉(zhuǎn)速 (r/min) 額定轉(zhuǎn)速 (r/min)  高效段工作頻率下限值 (HZ)

40DL      11.5 10.2 0.942      1366       1450       47.1

50DL      13.5 10.5 0.882      1279       1450       44.1

65DL      18.5 14.5 0.885      1283       1450       44.14

80DL      21.4 16.8 0.886      1285       1450       44.31

100DL     21.5 16.7 0.884      1282       1450       44.2

附注：水泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率為50HZ

表4.2 LG型水泵高效頻率的下限值

型號       水泵高效 段左端點(diǎn) 揚(yáng)程 H1(m)       水泵高效 段右端點(diǎn) 揚(yáng)程 H2(m)       高效運(yùn)轉(zhuǎn)

調(diào)速比    高效運(yùn)行

最低轉(zhuǎn)速

(r/min)    額定轉(zhuǎn)速

(r/min)    高效段工作頻率下限值 ( HZ)

32LG      15.5 11.4 0.858      2487       2900       42.88

40LG      13.5 12.5 0.888      2575       2900       44.4

50LG      18.5 17    0.86 2537       2900       43.74

65LG      21.4 16    0.826      2437       2900       41.3

80LG      21.5 16    0.828      2443       2900       41.41

附注：水泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率為50HZ