关于 水泵 电机 变频给水的思考

关于 水泵 电机 变频给水的思考
水泵和电机是最重要的，需要我们深入了解的设备，是我们的重点。
需要注意的重要知识点：
水泵高效段及其意义
水泵、电机对负荷的自适应、自动调整
建筑给水要求扬程为定值 变频使水泵扬程过快衰减
不同扬程水泵并联运行图
电机空载耗能 电机对负荷的有效调整范围（节能运行范围）
电机功率被动输出特性



由高层变频给水节能一说，引起的思考和总结。
1.建筑给水使用变频给水设备的理由
a省去建筑屋顶水箱空间，变频设备占地少
b变频给水设备节能

2.对节省空间是认可的。
对于变频给水节能的说法我是坚决反对的，并且认为变频给水的提法是一种概念推销，是骗人的。根本就不需要变频给水设备，它的基本原理是建立在错误的基础上。
理论基础是建立在：
电机功率（以铭牌功率）恒定输出的认识上的---这是机械教条的想法。（我想这一条错误就是致命的）
水泵相似定律的特例比利律的基础上。
3.通过后面分析，我将认识到，变频给水要达到的效果，基本的水泵与电机的组合就能够完全实现且设备简单，无需复杂操作，运行和维修方便。作为对比，变频给水完全是画蛇添足，只能增大能源的浪费，且其设备选型复杂，计算选型首先是建立在人为增大不必要功率，再人为干预控制的矛盾的基础上。如果计算选型不当、实际调试不当设备运行起来将会麻烦连连。 因为他就是个畸形的完全不合理的产物，是个商业利益的产物。
4.最为推荐的给水方式是： 屋顶水箱和水泵联合供水，这是节能合理的方式。


对于变频节能之说，个人认为是骗人的。

本着提出问题----分析问题----提出解决方案（解决问题）的思路展开

给排水设计的目的-------------解决建筑用水需求
满足建筑 用水量Q 和 扬程H 需求

扬程H 在一天24H内的需求是变化很小的，基本可认为是定值。（重要）
扬程H=H1+H2+H3+H4
（最不利点到泵的实际高差H1定值，最不利点的自由水头H2定值（5~10m），水表损失H3定值（1m）
沿程水损和局部阻力损失H4，随着流量的变化而变，但其值变化很小。
则基本可以认为 扬程H 是定值

流量Q 在一天24h内的需求是变化的，而且变化较大。一般可以按照用水需求分为几个时段
一天需求基本可分为： （以下数据均为假设） “流量需求变化、扬程需求不变”
低负荷（设备30%负荷）时间段 20% （运行时间比例）
一般负荷（设备60~80%）时间段 60% （运行时间比例）
最不利负荷（设备100%负荷）时间段 20% （运行时间比例）

给水设备选择
按照最不利的情况，最大Q-H 需求选择设备。（其中选择标准还根据供水方式，是否有高位水池， 按照最大时流量选 OR 按照管道设计最大秒流量选）


提出问题
建筑用水需求负荷变化 与 给水设备运行功耗的匹配问题
如何解决不同负荷段的功耗匹配，不浪费的问题？？？
工频泵组能否解决 -----完全能满足（通过不同数量泵的组合完全可以满足流量变化需求）
变频机组能否解决------也能解决，但相对于工频泵组来说是画蛇添足。并不节能

工频泵组完全能满足不同负荷段的功耗匹配，不浪费。（通过不同数量泵的组合完全可以满足流量变化需求---水泵、电机对负荷的自适应 自动调整） 详细阐述这个就明白变频机组的不实用，浪费。与节能背道。


要动态的、联系的看问题，坚决反对孤立的、机械的、教条的看问题。

关于水泵的认识
水泵是一种能量转输设备。
水泵性能参数表 东方泵卧式DFW型
型号 流量 扬程m 效率 转数r/min 功率KW
M3/h L/s 轴功率 电机功率
80-160（I） 70 19.4 36.5 70 9.95
100 27.8 32 76 2900 11.47 15
130 36.1 26 75 12.28

读表前应当明确：
1 一定供水能力的水泵与一定型号的电机相匹配 （匹配条件是水泵最大轴功）
2 水泵应当工作在高效区段，意义是此段时，水泵对能量转化效率高，属于节能运行。
3 水泵在高效区段内的出力（即有效功）是连续变化的，不是唯一的。水泵的出力在建筑给水中取决于建筑内部用水量的变化。
4 与水泵配合的电机的功率输出不是恒定的，根据水泵出力大小自动调整。
5 看水泵性能曲线图中，我们可以看到功率变化线，说明电机输出随泵出力改变

看水泵性能表，我们可以了解到
水泵高效区段 流量范围 70~130 M3/h ，流量调控范围达60 M3/h（自动调节范围较大）
水泵高效区段 扬程范围 36.5~26m ，扬程差值10.1m （差值再小些的优点？？）
水泵高效区段 轴功率范围 9.95~12.28KW ，差值2.33KW （电机自动调整功耗，无浪费）

说明水泵对用水需求自身 就有良好的 自动调节能力，并且电机也是节能运行的。
如果我们选择的水泵的Q-H曲线，更加平缓（即扬程变化更小）的条件时“因为建筑给水要求扬程定值—保证最不利点正常供水”，水泵的自动调节能力更强；流量调节宽泛，并电机能耗与水泵有效功相匹配。

我们可以通过选择 相同扬程范围的同型或不同型水泵 ；并通过在不同负荷时段，开启不同水泵组合 就可以满足 流量、扬程要求。

关于水泵机组自动控制的问题。
流量是控制目的（也就是水泵的启动台数），扬程是控制条件。从这个意义上，水泵的Q-H曲线也需要适当的坡度。 压力监测点一般就在水泵的出水总管。关于水泵启动台数、次序可以根据出水总管压力和程序设置完成。

变频给水--- 变频给水的问题
根据水泵相似定律的特例比利律知道
变频转数减少，水泵扬程必然快速减小，但扬程还必须满足最不利点压力要求。要满足最不利点压力，在选泵时，水泵的扬程就要比实际需要扬程增大很多，以满足变频后扬程减小的情况-----就是不同扬程水泵并联运行的问题，且水泵的Q-H曲线较陡的；然后再人为干预。扬程过大，必然增加设备的功率---比实际需要------结果就是 要想节能先浪费 可笑。 （对比上面工频泵工频的大范围的自动调整，变频就是）

同时要考虑不同扬程水泵联合工作，不要做成变频泵因压力下降被闭关——水泵被高温毁坏。 稍有失误就会造成运行故障。给使用方带来无数噩梦。
http://bbs.pumptech.cn/viewthread.php?tid=5221--------水泵变频运行的图解分析方法出处
这是很详细的 水泵并联 运行实例 详解


变频给水设计， 本身忽视了水泵、电机自身对负荷变化的自动适应调整（在一定范围内，且这个范围可以通过水泵的性能参数表查的，一般比较宽泛，满足生活用水需要）。 自已为是的增加了加入了很多有技术含量的概念、器件 --攒出个畸形的东西。然后，包装上市，骗人骗钱。


实践 数据说话。
如果有投入使用的变频给水设备，希望方便的朋友提供建筑基本数据（建筑高度、泵房位置、使用人数等）和变频给水设备中水泵、电机的参数。以及运行状况，只要留些心就好了，从实际运行中我们能检验许多东西。


毛主席说“世界是我们的，做事要大家来”

以上是我对水泵、变频给水的认识。如有认识错误的地方，还请高人指点，这里是藏龙卧虎的地方。只有深入的讨论才能透彻的理解，才能更真切的贴近真实情况。真诚交流。

我认为变频技术在建筑生活给水上是不必要的。


关于电机
（补充一些内容是自己在网上查找和思考的，因不是专业，如有错误请大家指正）

想明白水泵+电机组合运行是否节能有必要了解一些电机的东西。因为毕竟，耗电最终是由 电机 发生的。

了解电机的性质 运行特点 （被动输出 空载耗能）重点
电机是个动力源能够提供能量输出，但电机是个被动输出源，电机的输出功率是由其所带设备的做功情况决定的。 （这个被动特性的理解很重要， 就可以理解 电机轻载启动和电机的过载 的原理和实现）

电机自身的特性，电机空转（相当于所带设备不做功“例如：离心泵的闭闸启动； 风机的闭闸运行”） 时的功耗性能。

交流电机的功率计算公式：P=1.732*U*I*COSΦ 1.732是根号3的值 （百度查找有关公式和实例解答）

交流电机的空载状态功耗： （百度查得）
电机空转电流？？ 电机空转与负载时的 转数 是固定的 （在电源不变的条件下）

三相交流电动机空载电流占额定电流的百分比
极数、0.5千瓦以下 、2千瓦以下、10千瓦以下、 50千瓦以下、 100千瓦以下
2 、、47--70％ 、、、40--50％、 30--40％ 、、23--30％ 、、15--25％
4 、、60--75％ 、、、45--55％、 35--45％ 、、25--35％ 、、20--30％
6 、、65--80％ 、、、50--60％、 40--60％ 、、30--40％ 、、22--33 ％
8 、、70--85％ 、、、50--65％、 40--65％ 、、35--45％ 、、25--35％

空载电流没有什么公式。但一般异步电机的空载电流是额定电流的30％左右。你可以找多台电机来测试下再对比。 则空转功率1.732*U*I*COSΦ 为额定功率的30%

对具体一个电机，在设计使用电源下其额定电流是 定值 I
电机空转时，流过电机电流 占 电机标准工况时额定电流的百分比 X----见上表
计算电机空转功耗 P=1.732 *COSΦ*U*I *X X---为百分比

得出结论： 电机空（载）转耗能 且 耗能不小
表中数据表明：电机的功率越小，电机空转的能耗与额定功耗的比值越大。
所以不要以为电机空转不耗能。
电机所带设备的有效功小于电机的空载功耗时，机组处于浪费状态。
电机所带设备的有效功 大于电机的空载功耗--小于电机额定功耗时，电机为节能运行，电机功耗为设备的有效功 小于等于电机额定功率。

得出电机节能运行范围
电机随设备出力自调节范围
（根据 三相交流电动机空载电流占额定电流的百分比 通过换算得到下面数据）
极数、0.5千瓦以下 、2千瓦以下、 10千瓦以下、 50千瓦以下、 100千瓦以下
2 、、0.3~0.5KW 、、、1~2KW、 4~10KW 、、15~50KW 、、 25~100KW
4 、、0.375~0.5KW 、、1.1~2KW、 4.5~10KW、、17.5~50KW、、30~100KW
6 、、0.4~0.5KW 、、、1.2~2KW、 6~10KW 、、 20~50KW 、、 33~100KW
8 、、0.425~0.5KW 、、1.3~2KW、 6.5~10KW 、、22.5~50KW 、 35~100KW
由上面看出，电机额定功率越大，设备自身的匹配能力越强。（这表是理想状态）
完全没有必要 使用变频设备。
变频给水只是一种概念炒作。
解释实例：3~10KW4级三相交流电机运转时最小功耗为4.5KW；
当此电机所带设备负荷小于4.5KW时，电机耗能仍未4.5KW （浪费状态）
当此电机所带设备负荷在4.5~10KW间式，电机输出功率也在4.5~10KW间变化。（节能）


水泵性能参数表 东方泵卧式DFW型
型号 流量 扬程m 效率 转数r/min 功率KW
M3/h L/s 轴功率 电机功率
80-160（I） 70 19.4 36.5 70 9.95
100 27.8 32 76 2900 11.47 15
130 36.1 26 75 12.28

实例说明：上面表格中选的是东方泵卧式DFW80-160（I）型水泵。
高效区段的 流量、扬程 表中已列出，只要水泵的流量扬程在此区间内，则水泵和电机就是节能范围内运行。
从功率栏中，我们看出： 水泵不同流量、扬程时水泵的有效功（即轴功率是变化的）。
此水泵匹配的电机功率为15KW，保证了水泵在最大负荷即12.28KW时正常运行。
电机在运行中的功耗，是根据水泵的有效功及轴功率匹配输出的，而非是电机启动就是以15KW功率输出。
从电机功率公式来说P=1.732 *COSΦ*U*I
额定功率-----对应额定电流（即规定的电机运行的最大电流）
从力学和能量守恒理解
电机带动设备运行，设备做功，当系统稳定时，电机的输出和设备做功必定是个平衡。
在水泵和风机来说，就是力矩平衡
电机中电流的大小
当设备有效功增大时，通过电机的电流就增大，电机的耗电输出功率增大。
当设备有效功减小时，通过电机的电流就减小，电机的耗电输出功率减小。
电机功率动态变化