變頻泵技術論文
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變頻泵技術論文篇一
分布式變頻泵供熱系統(tǒng)分析
【摘 要】科學技術的發(fā)展推動了我國供熱系統(tǒng)的發(fā)展，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)被應用到我國的供熱系統(tǒng)中，不僅減少了供熱系統(tǒng)的耗電量，而且還節(jié)約了資金成本的投入，實現(xiàn)了我國供熱系統(tǒng)的綠色發(fā)展。本文先是對分布式變頻泵供熱系統(tǒng)進行了概述，又詳細闡述了分布式變頻泵供熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的比較和分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能性，最后分析介紹了分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的工程舉例。
【關鍵詞】分布式變頻泵供熱;節(jié)能;耗電量
隨著我國變頻技術的不斷發(fā)展，在我國的供熱系統(tǒng)中還出現(xiàn)了分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，由于分布式變頻泵供熱系統(tǒng)具有良好的節(jié)能優(yōu)勢，在我國供熱系統(tǒng)中得到了大范圍的應用。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)能夠在現(xiàn)有的供熱系統(tǒng)基礎之上，盡可能的節(jié)約能源資源，將供熱系統(tǒng)的運行費用控制在最小化的范圍內。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)在城市供熱系統(tǒng)中的應用不僅大大提高了城市供熱方案的可行性，而且還有效降低了城市供暖系統(tǒng)的資金成本投入，減少了浪費現(xiàn)象的出現(xiàn)。
1 分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的概述
分布式變頻泵供熱系統(tǒng)是通過氣候補償器進行控制的，不僅能夠對供熱設備進行及時、有效的調節(jié)，而且還能夠根據(jù)室外溫度進行回水溫度的調節(jié)，有效控制城市供熱系統(tǒng)中的能源消耗。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的設計如下：
(1)對管網(wǎng)中存在的阻力進行計算，以保證管網(wǎng)系統(tǒng)設計的科學性與合理性。
(2)根據(jù)使用的設備進行壓差控制點的選擇，以實現(xiàn)城市供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。
(3)進行主循環(huán)泵的選擇，需要對供熱系統(tǒng)中的流量、揚程、應變能力等進行綜合性的考慮，在保證城市供熱系統(tǒng)正常運行的前提條件下，盡可能的減少經(jīng)濟的投入和能源資源的消耗。
(4)對分布式變頻泵進行選擇，要對城市供熱系統(tǒng)的所有分支用戶所產生的流量與阻力進行思考，通常情況下，都是選用特性曲線較陡的分布式變頻泵進行使用，以保證城市供熱系統(tǒng)的正常運行。
分布式變頻泵供熱系統(tǒng)是通過供熱系統(tǒng)中的循環(huán)泵取代調節(jié)閥來滿足資用壓頭的需求，但是分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中的熱源循環(huán)泵只負責熱源正常運行所需的循環(huán)動力。
2 分布式變頻泵供熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的比較
在傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中，使用的是循環(huán)水泵，在近戶端的位置形成了超過規(guī)定范圍的資用壓頭，大大增加了近戶端形成水力失調的幾率，實現(xiàn)了小溫差大流量的運行方式。
而在分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中，是通過在近戶端設置循環(huán)泵，隨后沿途進行多個循環(huán)泵的設置，利用接力棒的方式類進行熱媒的輸送。而處在熱源處位置的循環(huán)泵只需要負責內部所需的水循環(huán)即可，供熱系統(tǒng)中的換熱站中的循環(huán)泵則承擔著資用壓頭與熱媒輸送的責任，并利用自身的變頻裝置進行供熱系統(tǒng)流量的調節(jié)。不僅對節(jié)約了電能的消耗，而且還能有效減少資金成本的投入。
傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中還容易出現(xiàn)冷熱不均的情況，在近戶端容易存在過剩的資用壓頭，又沒有及時有效的調節(jié)手段，因此極容易在近用戶端形成流量超標的現(xiàn)象，那么用戶遠端的流量勢必會出現(xiàn)流量不足的現(xiàn)象，就導致供熱系統(tǒng)中出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象。同時又會存在著回水壓差較小的現(xiàn)象換句話說也就是資用壓頭不能滿足供熱系統(tǒng)用戶的需要。因此要想滿足用戶對資用壓頭的需求，就需要進行增設加壓泵的操作，但是又容易導致傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中出現(xiàn)小溫差大流量的現(xiàn)象。
而分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中各個設備所產生的能量都可以自行被消耗，不會出現(xiàn)多余的電消耗量，不僅大大降低了無功消耗，而且還有效降低了分布式變頻泵供熱系統(tǒng)正常運行所需的資金成本投入，實現(xiàn)了分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的綠色發(fā)展。
3 分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能性分析
如果分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中存在的供回水管道呈現(xiàn)完全對稱類型的話，就需要進行直接連接操作，且將回水溫度控制在110/70℃，每平方米建筑的節(jié)能熱指標是45W，如果在分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中有10個用戶的話，位于第10位的用戶最為不利，但是用戶的資用壓頭在數(shù)據(jù)上是保持一致的。那么按照特蘭根定律，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中的循環(huán)水泵所具備的軸功率就可以用一下公式進行表示：
Pn=2.73qh/(1000η) (1)
在公式(1)中，Pn―傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中的循環(huán)水泵所具備的軸功率，單位為KW;
q―循環(huán)泵的流量，單位為m3/h;
h―循環(huán)泵所具備的揚程，單位為m，h=;
η―循環(huán)泵的工作效率，一般取額定效率的70%左右;
―傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中熱源中內部壓力存在的損失，一般取15m;
―傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中換熱站中壓力的損失，一般情況下也取值為15m;
―是指傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中最為不利的路途遭受阻力的損失，單位為m。
使用分布式變頻泵供熱系統(tǒng)進行城市供熱時，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中循環(huán)泵的軸功率可以用以下公式進行計算：
(2)
在公式(2)中，Pm―分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中循環(huán)泵所具備的軸功率，單位為KW;
q―循環(huán)泵的流量，單位為m3/h;
qi―位于i個的換熱站中的循環(huán)泵所具備的流量，單位為m3/h;
hi―位于i個換熱站和熱源之間所遭受阻力而造成的損失，單位為m;
η―循環(huán)泵的工作效率，一般取額定效率的70%左右;
―分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中熱源內部壓力存在的損失，一般取15m;
―傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中換熱站壓力的損失，一般情況下也取值為15m;
假設供熱系統(tǒng)中存在著5個用戶時，供熱系統(tǒng)中循環(huán)泵q=159.65m3/h，h=33m，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵的軸功率通過計算為20.55KW，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵的軸功率為20kw。
通過比較可知，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)節(jié)能0.55KW。
4 分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的工程舉例
在某供熱系統(tǒng)工程改造過程中，使用了分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，不僅保證了良好的運行效果，而且還大大減少了供熱系統(tǒng)的耗電量，將單位面積的耗電量由3.14KW下降至1.90kw。
根據(jù)設計圖紙將原有的鍋爐房拆除10余座，并選擇原有鍋爐中條件較好的鍋爐房使用，熱網(wǎng)主線分為東、西、北三條，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)所消耗的電量超過了電力系統(tǒng)的供電負荷，而如果重新修建的話，不僅需要大量的資金成本投入，而且還不能短期內完成，經(jīng)過反復的對比之后，才決定選擇使用分布式變頻泵供熱系統(tǒng)進行改建，在滿足用戶要求的同時，盡可能的降低資金成本的投入，體現(xiàn)供熱系統(tǒng)改造過程中的靈活性。
5 結語
綜上所述，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)在供熱系統(tǒng)中的應用，不僅能夠滿足用戶的需求，降低供熱系統(tǒng)的耗電量，而且還能夠減少傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)改造的資金成本投入，且分布式變頻泵供熱系統(tǒng)在應用過程中的節(jié)能效果較為明顯，將供熱系統(tǒng)的運行費用控制在最小化的范圍內。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)在城市供熱系統(tǒng)中的應用不僅大大提高了城市供熱方案的可行性，而且還有效降低了城市供暖系統(tǒng)的資金成本投入，減少了浪費現(xiàn)象的出現(xiàn)，實現(xiàn)了城市供熱系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
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變頻泵技術論文篇二
變頻調速泵在消防中的運用
【摘 要】我國城鎮(zhèn)化率逐年提高，城市建設高樓林立，隨之消防工程建設也越來越受到社會各界的廣泛關注。在當前水消防中變頻調速泵技術得到了廣泛的應用。其變頻范圍較廣能夠滿足不同消防環(huán)境下的使用。本文將對變頻調速泵在水消防中的應用進行探討和分析。
【關鍵詞】變頻調速泵;水消防;運用;探析
1 變頻調速泵概述
當前高層建筑不斷增多，建筑消防問題成為社會比較關注的問題，變頻恒壓自動供水由于其優(yōu)良的性能得到廣泛的使用。自動供水控制系統(tǒng)能夠通過壓力傳感器采集管網(wǎng)承受壓力數(shù)據(jù)，將其轉換成可控信號進行自動化的變頻控制。通過這種系統(tǒng)設計能夠使變頻恒壓水系統(tǒng)代替水塔和高層水箱來為建筑水消防提供水源，有效提高建筑消防的效率和質量。另外變頻調速水泵耗電量和電機的轉速的立方成正比例的關系，故變頻調速水泵能耗較低，節(jié)能效果十分明顯，變頻調速水泵耗電量比普通供水方法至少節(jié)省35%。變頻調速水泵結合可編程控制器使用，能夠實現(xiàn)水泵的循環(huán)變頻以及電動機的軟啟動，延長設備的使用時間，并能夠使系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性大大提高。在消防給水中對穩(wěn)壓泵以及在消防泵巡檢時最好采用變頻控制，但在消防泵滅火控制中應采用直接啟動或降壓啟動控制方式。
2 變頻調速泵在消防中的運用分析
2.1 水消防中變頻調速泵應用分析
通常的消防給水系統(tǒng)之中，消防系統(tǒng)管網(wǎng)主要由增壓和穩(wěn)壓泵進行穩(wěn)壓，使消防系統(tǒng)保持消防水壓的準備狀態(tài)，以保證系統(tǒng)能夠及時應對突發(fā)的火災。若建筑物發(fā)生火災時，技術人員啟動變頻調速消防泵就可以及時提供能夠消防用水的壓力和水流量的建筑消防用水。根據(jù)我國消防相關規(guī)范，水消防工作時間最長情況下以2.5小時為限，系統(tǒng)的消防泵耗能亦需要加以考慮。消防泵應設有備用泵，備用泵應不小于任一臺主消防泵。由多泵并聯(lián)恒壓供水理論，多泵并聯(lián)恒壓供水，變頻調速泵必須是其中最大的一臺泵，其余并聯(lián)泵自動投入或超出是由變頻控制器按用水流量變化自動控制的。如果變頻泵故障可能會導致變頻器跳閘，使全部消防泵停泵。從這一點考慮，消防泵采用變頻調速會降低消防供水的可靠性，不宜在水消防系統(tǒng)中應用。三相電機對轉動速度的調節(jié)方式有多種手段，例如利用交流電頻率的調節(jié)、電機轉子極數(shù)和轉動差率的調整來實現(xiàn)轉速的調整。通常技術人員通過對電機極數(shù)調整來調節(jié)電動機轉速，在以前的水消防系統(tǒng)中利用頻率對轉機速度進行調整比較少見。伴隨著電力電子系統(tǒng)、信息科學的快速發(fā)展，變頻控制技術斷進步和發(fā)展，研究人員利用水消防系統(tǒng)中調整水泵電源的交流電頻率調速能夠達到提高水消防系統(tǒng)供水效率和降低系統(tǒng)的能耗，變頻調速泵在水消防系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。
2.2 消防給水系統(tǒng)中變頻調速泵控制分析
當前水消防中變頻調速泵得到了廣泛的應用。在變頻調速泵中控制方式較多，主要有以下幾種方式：(1)繼電接觸器控制。這是操作最為簡單的控制方式。根據(jù)消防條件或外界環(huán)境的變化，根據(jù)模電技術，可以利用繼電接觸器對水泵電動機的運轉進行來達到變頻的目的。(2)數(shù)字電路控制。數(shù)字電路對變頻調速泵的控制電路固定在變頻狀態(tài)，其他的供水泵均處在工作頻段狀態(tài)。其控制方法比較新穎和先進，但是供水水泵組全部進行軟啟動、全流量的頻率變化調節(jié)不能通過這種方式進行控制。故其控制的精度比較低、水泵在切換的時候壓力波動較大、調試相對會較為麻煩，工頻泵在起動的時候抗沖擊和抗雜波干擾的能力比較弱。這種控制方式的系統(tǒng)造價較低。當消防節(jié)水管網(wǎng)的壓力下降到規(guī)定閾值時，通過壓力傳感器傳送出水壓信號并自主啟動穩(wěn)壓泵來對消防管網(wǎng)進行補水加壓作業(yè)，當官網(wǎng)的壓力達到最大閾值時時自動停止供水。技術人員可以依據(jù)作業(yè)現(xiàn)場情況來進行消防中心聯(lián)動接口的系統(tǒng)設置，消防中心消火栓按鈕啟動發(fā)出火警信號后，電控系統(tǒng)自動啟動變頻消防主泵進行滅火作業(yè)。(3)集成電路控制。利用單片機或其他集成電路進行水消防變頻水泵的頻率控制，其控制效果要好于于邏輯電子電路，但在不同區(qū)域間的管網(wǎng)、不同供水方式下調試和維護相對麻煩。由于控制程序預先燒錄在控制芯片之中，當進行系統(tǒng)升級或增加功能時，就需要重新對電路板進行更換或修改，技術人員需要重新進行系統(tǒng)程序的設置，故這種控制方式便捷性稍差，另外集成電路控制的可靠性和抗干擾能力不能滿足復雜環(huán)境下的變頻調速泵的控制。系統(tǒng)中，水泵起對消防供水補壓的作用，來滿足消防單位對供水所需壓力的需求。貯能罐可以貯存并接收來自自來水管網(wǎng)的能量，還能起到在啟泵時減輕對管網(wǎng)影響的作用。壓力傳感器用于接收用戶管網(wǎng)壓力信息，控制水泵轉速。能量調節(jié)儀接收自來水管網(wǎng)的壓力信息，調節(jié)控制水泵充分利用管網(wǎng)能量，避免對管網(wǎng)的破壞和影響?？刂乒裼脕斫邮諌毫鞲衅鞯男畔⒉⒔?jīng)過科學的處理后來控制變頻調速水泵的作業(yè)。其中設備核心部件是能量調節(jié)儀，其自身擁有3個可供任意設值的壓力數(shù)值，通過和自來水管網(wǎng)壓力數(shù)值相交產生4個壓力測量點。監(jiān)測管網(wǎng)壓力情況由能量調節(jié)儀時刻檢測和數(shù)據(jù)收集。每監(jiān)測到相關數(shù)值都需做出科學的判斷，并需將判斷的數(shù)據(jù)結果傳到主機組的變頻控制系統(tǒng)，能夠達到自動補壓的目的。
2.3 消防給水中不同分布形式下的變頻調速泵的應用
在變頻調速泵的應用中當某小區(qū)僅使用加壓泵房， 利用水泵進行集中加壓來向小區(qū)內的建筑物進行供水。依照生活水泵和消防水泵是否正常工作來確定這兩種官網(wǎng)是否進行分開設置和官網(wǎng)的布置。消防系統(tǒng)需保證整個小區(qū)至少有完整的消防供水系統(tǒng)， 利用變頻調速消防泵將消防用水輸至小區(qū)內每棟建筑內的消防管網(wǎng)， 每幢建筑物至少在屋頂有一個屋頂水箱， 水箱里必須存儲初期消防用水。變頻調速泵的變頻器內部利用集成方式時，其能夠將PID和PLC的功能以集成的方式結合到變頻調速泵的變頻器之內，構成面向應用的控制變頻器。因為PID運算在之前已經(jīng)固化到變頻器的內部，省略掉了對PLC的編程設計和對PID的設計，并且PID的參數(shù)在線調試時相對較為容易。內置的PID調節(jié)器利用優(yōu)化算法能夠保證水消防中的水壓調節(jié)保持在平滑和穩(wěn)定的狀態(tài)。在水消防變頻泵中保證官網(wǎng)水壓反饋的信號數(shù)值是否準確就需要對其設置濾波時間的常數(shù)，同時還需對系統(tǒng)反饋的信號數(shù)值進行科學的換算，使消防系統(tǒng)調試和作業(yè)操作比較簡單、方便。采用內置PID功能的變頻器生產出的恒壓供水設備，能夠降低設備成本，并節(jié)省安裝調試時間。此外，針對傳統(tǒng)的變頻調速供水設備的不足之處，有些產品設計采用了變頻調速和智能控制技術，因此多電平直接高壓變頻器、模糊控制器等器件得到了應用。如采用多電平的高壓變頻器，能夠實現(xiàn)高效率的功率輸入、輸出、高品質因數(shù)和系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的運行。利用模糊控制器能夠最大限度地適應被控系統(tǒng)的變化，達到精度高、響應快、控制規(guī)律簡單的控制目的。調速水泵轉速調節(jié)不能任意進行調節(jié)。調速水泵需要保持在一定的揚程， 轉速可能降低的幅度不會太大，當泵調速范圍超出時系統(tǒng)難以保證高效的工作，當系統(tǒng)長時間運行時會造成較大的能源浪費。故水泵的設計工況點要盡量滿足其在高效調速范圍內工作。通過科學的設計保證變頻調速泵在水消防中發(fā)揮最大的作用。
結語
隨著科學技術的快速發(fā)展，水消防中變頻調速泵頻率控制的方式和技術手段都在不斷增加。在變頻調速泵中通過科學的控制能夠有效提高其工作效率和降低能耗，保證消防系統(tǒng)在最優(yōu)化的情況下工作。
參考文獻
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