从图5-2楼宇供水系统中可以看出,电源输入的功率主要分配在变频器、电动机、水泵和管网几个部分,如图5-3所示。图中变频器输入功率为P1;输出功率为P2,P2也是电动机的输入功率;电动机输出功率为P3,即为水泵的输入功率;水泵出功率为P4,也是管网的输入功率;管网的输出功率P5就是传递给流体的功率,即转化成流体的势能和动能。
变频器输入的电功率在系统的每一部分都有损耗,为了深入分析供水系统的节能问题,还要进一步分析供水系统各部分的效率。供水系统的能量分配如图5-4所示。图中P1为变频器损耗,P2为电动机损耗,P3为水泵损耗,P4为管网损耗。
图5-3 调速供水系统结构框图
图5-4中变频器的效率
变频器效率与其输出频率以及负载率有关,输出频率越低效率越低,负载率越低效率越低。
电动机的效率
严格地讲,电动机效率与转速有关,转速(变频器输出频率)较低时效率下降。变频器产生的谐波使电动机附加损耗增加。
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图5-4 供水系统能量分配图
水泵的效率
水泵效率与转速密切相关,在额定转速附近效率变化不大。若转速下降到额定转速的60%,效率下降较大。
管网的效率
管网效率与管网结构、管网阻力及水流速度有关。管网阻力越大,效率越低。水流速度降低,效率略有升高。
调速供水系统的总体效率
η=η1×η2×η3×η4 (5-11)
综上所述,供水系统的节能不仅仅是转速配合的问题,而且还要考虑转速变化对各部分效率的影响,因此供水系统的节能也包含对供水系统的整体优化设计。并非在电动机前加变频器就能节能。比如图5-2中,如果公益服务设施停止工作,用水低峰时,流量需求不足10m3/h。若通过变频器将水泵转速降得很低,这时水泵效率很低,电动机谐波损耗增大,供水系统总体效率下降较大,变频调速节能效果就大打折扣。
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