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节能降耗是当今我国最紧迫的任务之一。在2012年2月工信部发布的工业节能“十二五规划”中,水泵作为重点改造的高耗能设备被列入其中。通过对水泵水力性能的改进设计来提高水泵本身效率的空间有限,而使整个变频水泵机组运行在高效区能大大地减低系统运行能耗。为此,变频水泵机组的调速特性研究具有重要的意义。本文开展了研究如下:
1.以自吸泵机组为试验对象,采用NI虚拟仪器、Labview测试软件等开展了针对变频水泵机组的调速特性试验研究,试验结果表明,电机和变频器的效率都随着负荷率曲线的降低而降低,且与电机效率一负荷率曲线相比之下,变频器效率一负荷率曲线下降趋势更为平缓;降低水泵的转速,其最高效率点也呈下降的趋势,且在相同流量下,扬程随着转速的下降而下降。
2.针对变频水泵机组中变频器输出电压的谐波问题,分析变频器输出电压的谐波对变频水泵机组所造成的影响,采用高频电参数仪测试变频水泵机组,记录了变频器滤波前、后的输出电压的波形以及谐波棒图、水泵的性能参数以及相关的电参数,并计算分析两种情况下的谐波损耗以及水泵机组效率,发现随着变频器频率越高,谐波含量越少,谐波损耗越小;且滤波前后的电动机效率相差近10个百分点,水泵机组效率也相差了近5.6个百分点,滤波前、后的变频水泵机组的电机效率差以及机组效率差都随着频率的降低而逐渐增大。
3.针对变频水泵机组调速范围的确定的问题,建立了水泵性能曲线拟合的数学模型,通过对水泵机组50Hz～25Hz范围内进行变频调速试验,得到不同频率下水泵机组的性能参数及电参数,并进行数据拟合后,得到Q-H曲线的等效率相似线和Q-H曲线的等效率相似线的拟合公式,数据表明,在50Hz～40Hz频率范围内,与比例定律较为接近,而在35Hz～20Hz频率范围内误差较大,故若用比例定律计算变频水泵机组的调速范围会产生较大的误差。机组调速范围会受到电机效率、变频器效率的影响,并在转速低于50%时,整个机组的效率会下降很快。调节变频器的频率后,整个机组的最高效率点的范围相比水泵的最高效率点的范围向大流量移动了12.5%,但区间的宽度变化较小。