变频调速水泵在暖通空调系统中应用推广

水泵,众所周知,它是用来输送液体的动力元件,在国民经济的许多部门要用到它。其品种规格繁多。
对它的分类方法也各不相同,按其工作原理可以分为三大类:叶片式水泵,容积式水泵,其他类型水泵。
格兰富公司生产的主要产品为离心泵,是叶片泵的一种,亦为应用最为广泛的泵型。此种泵的工作原理是靠叶轮高速旋转时叶片拨动液体旋转,使液体获得离心力而完成水泵的输水过程,所以这种泵称为离心泵。其应用领域涉及生活热水供水、污水排水、工业应用、商业建筑暖通空调循环、冷却水输送等各个方面。
由于离心泵是一种重要的设备,它的运转需要消耗大量的动力!据统计,全世界20%的电能是消耗在水泵系统上。而事实上,通过采取必要的技术措施及控制手段,其中的30%-50%的能耗是可以节省下来的。  。
一:定速泵与变速泵:  传统的供热、空调系统,是按单独质调节的运行方式选择循环水泵,选泵的原则是泵的流量不能小于外网的所需流量,一般按照外网理论流量的1.1~1.2倍,扬程按管路及用户总阻力的1.05~1.10倍进行选择,这时对应的轴功率已大于100%。
可见按定流量的运行方式,水泵运行电耗是很大的。而且带来的调节效果也不十分理想。  水泵按定流量的运行方式,如图1:当部分负荷状态下,系统所需流量降低,为适应其流量变化,需通过减小阀门开度的调节以改变系统特性曲线,即消耗多余的压头,浪费了大量电能!  除了通过改变阀门开度完成对水泵运行点的调节,我们还可以采用改变泵转速的方法:  由可以看出:当泵的转速改变后泵的性能曲线将同时改变,而转速将随频率[Hz]改变而改变。
对循环水泵性能分析可知:水泵的流量、扬程和轴功率均与水泵的叶轮转速之间存在着一定的比例关系:  如由此可以看出,水泵的扬程与电机转速的平方成正比,水泵的轴功率与电机转速的立方成正比。
即当水泵的流量降低20%的时候,电机的转速应降低20%,水泵的电耗将降低50%;当水泵的流量降低50%的时候,电机的转速就降低50%,水泵的电耗降低87.5%。当系统需要的流量降低时,通过降低转速,相应地水泵的流量降低,水泵的轴功率降低,节约电能效果显著。并且,由于采用变速调节,也避免了采用阀门调节时不必要的阀门压头损耗。  。
二:速度控制的原理:  当流量降低时,控制器将检测压力信号(通过传感器或者电机电流或转速的状态)。
此时,控制器将向变频器发出一个信号,使其降低输出(较低频率)直至压力回到要求的水平(设定点)。反之,当流量再次升高时,控制器将检测到压力在降低。控制器将向变频器发出一个信号,使其提高输出(较高频率)直至压力回到要求的水平(设定点)。  。
三:变速泵的总体效率  通常人们所指的泵的效率,仅为水泵效率[hp],而严格意义上说,我们应该衡量的是其总效率:  总体效率[ht]的评估要同时考虑电机效率[hm]、水泵效率[hp]和转化效率[hd]。总体效率是指P1到P4的变化。电机效率根据电机效率等级(EFF1或EFF2)和电机负荷的不同而不同。
何为电机效率等级?  美国国会在1997年10月制定和实施了“能源政策法案”(EPACT),该法案对高效电机进行了定义。同样欧盟也有类似的定义,欧洲电机和电力电子制作商协会(CEMEP)也对1.1-90KW,2极和4极范围内的高效电机制定了最低要求的定义。
现在CEMEP和EPACT分别是50Hz和60HZ世界上公认的高效电机标准。根据CEMEP标准,电机的效率被分为三个等级:EFF1-最高效率等级;EFF2-中等效率等级;EFF3-低效率等级。  现在格兰富生产的水泵可以配置EFF1(CEMEP标准的电机)。
  Eff1电机有何优点呢?  *效率更高  相对于普通电机来说,高校意味着对于相同的能量数如而言,电机自身能量损失更少,而输出更多。同样,因为电机自身能量损失少,在相同工作量所需的能量条件下,电机输入的能量就会减少,从而节省了能耗和运行成本。如图7,当负荷很低时(小于25%),意味着效率会急剧降低。
但此时Eff1电机效率明显高于Eff2电机。  *部分负载时效率更高  大多数电机都很少在100%的满负载状况下工作。因而在非满负载的情况下,电机的标称效率是多少,这一点是很重要的。
对于普通电机而言,则一般不提供此数据,但是EFF1电机的效率必须是在75%负载和100%负载时的效率。对于EFF1电机来说,这两个效率值通常是相同的。
  *电机工作温度低  因为格兰富EFF1电机的效率高,有能量损失所产生的热量非常少,所以工作时电机的温度要比普通电机的工作温度低。
由此,高效电机就能够在更高的环境温度下工作,所需的环境冷却要求也要比通常使用的标准电机低。
  同样,受温度影响的电机定子绕组的电阻也能保持在正常的范围内,格兰富EFF1电机很少会出现电机定子绕组过热的现象。
这样,电机定子绕组绝缘和电机轴承的使用寿命都会增加。  *噪音低  通常情况下,电机的噪音主要是由冷却风扇产生的。对于EFF1电机,因为效率更高,由能量损失所产生的热量较少,用于降低电机温升所需的冷却空气也较少。
所以大多数额EFF1电机的冷却风扇都较小,从而产生的噪音也会降低。
  *运行成本降低  EFF1电机能够节省能量、减少维修成本和其它的相关运行成本,大大减少了业主成本。就此而言,EFF1电机的价格非常有竞争力。实际上,在正常工作的情况下,增加的最初采购成本在可以不到3年的时间内完全收回。
  转化效率  计算转化效率时要考虑电机负荷和频率输出的因素。
但当负荷降低至30%时,效率变化将很大。  水泵效率  泵的效率根据流量不同而不同。
同时泵的最大效率根据泵的大小而不同,通常来讲大泵会比小泵效率更高。当泵的速度改变时,泵的效率将同时改变。如果速度降低小于20%,效率的改变很小。
  虽然总效率对能耗来讲是很重要的,但控制模式却对能耗有着更大的影响。下图展示了不同控制模式下的节能效果:  。
四:结论:  随着技术的进步,变频技术将越来越多的被人们认可和应用,配合正确的系统设计(如三次泵系统)以及科学的选泵配泵,在使用户感受到更高舒适性的同时,得到更加明显的节能效果。


螺杆泵的基本工作原理
螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。中间螺杆为主动螺杆,由原动机带动回转,两边的螺杆为从动螺杆,随主动螺杆作反向旋转。主动螺杆从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。
  由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合,在泵的吸 入口和排出口之间, 就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合,这些密封空间在泵的吸入端不断形成,将吸入室中的液体封入其中,并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端,将封闭在 各空间中的液体不断排出,犹如一螺母在螺纹回转时被不断 向前推进的情形那样,这就是螺杆泵的基本工作原理。


水泵机械密封材质分析
根据统计,水泵机械密封的泄漏大约有95%是由于密封端面摩擦副造成的。
除了要保持密封面平行之外,主要是摩擦副的材料问题。    机械密封摩擦副材料应具备下列条件:    1、机械强度高,能耐压和耐压力变形;    2、具有耐干磨性,耐高载荷性,自润滑性好;    3、配对材料的磨合性好,无过大的磨损和对偶腐蚀;    4、耐磨性好,寿命长;    5、导热性和散热性好;    6、耐高温性能好;    7、抗热裂性能好;    8、耐腐蚀性强;    9、线膨胀系数小,能耐热变形和尺寸稳定性好;    10、切削加工性好,成型性能好;    11、气密性好;    12、密度小。
综合衡量摩擦副材料,一般认为:浸渍树脂或金属的石墨、材料,其导热性和自润滑性都很好,应优先考虑选用;强氧化性介质,应选用陶瓷材料;介质含颗粒,应选用硬对硬摩擦副材料,如碳化钨一碳化钨;强腐蚀介质,应选用填充聚四氟乙烯一陶瓷等。    软面材料    软面材料主要包括:    1、石墨。有两种不同烧结石墨:碳石墨和电化石墨。
前者质硬而脆,后者质软、强度低、自润滑性好。
石墨具有极好的自润滑性和良好的导热性,具有良好的耐腐蚀性但不耐强氧化介质,具有抗热冲击性和低摩擦因数。
然而石墨存在着气孔率大、机械强度低的缺点。因此石墨用作软面材料时,需要用浸渍等办法来填塞孔隙,提高机械强度。    选择合适的浸渍剂是非常重要的。
浸渍剂的性质决定了浸渍石墨的化学稳定性、热稳定性、机械强度、使用温度等。
常用的浸渍树脂有酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂等。
酚醛树脂耐酸性较好,环氧树脂耐碱性好,而呋喃树脂耐酸性和耐碱性均较好。
硅化石墨是碳石墨材料经硅化处理而得的碳化硅一碳复合材料。硅化处理的方法有化学气相反应法(CVR)和液硅浸渗法。化学气相沉积法为美国和日本采用,而俄罗斯和德国则用液硅浸渗法。
前者Si或Si0气体在180-20℃的高温下作硅化反应将表面转化为Sic;而后者利用液态硅代替Si蒸气或Si0气体与CVR同样作硅化处理。
2、聚四氟乙烯。
聚四氟乙烯具有较好的耐腐蚀性,很高的耐热性和耐寒性,自润滑性好,其动、静摩擦因数均低于0.04。但它的导热性差。为了克服其缺点,加入填充剂,制成四氟乙烯。
让机械密封技术含量更高。


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