_管网特性对水泵变流量运行能耗的影响
水泵变频调速供水的节能分析
钱 华 梅
（ 州 经 贸职 业技 术 学 院 ， 江 苏 苏 州 ２ ０ ９ 苏 １ ０） ５
摘
要 ： 本文对 变频调 速供 水 的 节能性 进行 了分析 。但在 实际应 用 由于选择 与使 用存在 着较 大的盲 目性 节能效果 不理
想 ，所 以针 对 影 响 其 调 速 范 围 、 节 能效 果 的 一 些主 要 因 素 进 行 了分 析 和 探 讨 。
关键 词 ： 变频调速 ； 节能 ；效率
Ｄ ： １ ．９ ９ Ｊｉ ｎ１ ７ －６ ９ ．０１ ，４．０ ＯＩ ５ ６ ／ ．ｓ． ６ １ ５ ６２ ０ １ ０ ５ Ｏ ｓ
的扬程来调节 转速 分别为ｎ，ｎ，工况点分别为Ｃ，ｃ，这时 ： 。
将 没 有 多 余 扬 程 浪 费 ， 比恒 压 供 水 模 式 减 少 了Ｂｃ段 扬 程 的 浪 费 ， 比不 调 速 的情 况 减 少 了 Ａ 扬 程 的浪 费 。所 以 ，应 １段 Ｃ 该说这种运行方式是最节能的。 比较 两 种 供 水 方 式 ，变 压 变 流 量 供 水 设 备 节 能 效 果 好 ，
Hale Waihona Puke 节是十分必要 的。在众多的调节方法 中，利用变 频器调节 电机转速 以适应水 泵的部分负荷是一种最方 便和 最节能的 方法 ，特 别是在 目前变频器价格大幅下 降的情 况下 ，变频
调 速 水 泵 的应 用 与 日俱 增 。但 是 ， 目前 在对 变 频 调 速 水 泵
能耗 的分 析上 还存 在一些模糊 的认识 。本文 将对变频调速 水泵 的能耗进 行详细分析 ，在此基础上 ，对 如何合理应用 变频 调速 水泵进行探讨 ，真正使变频调速 水泵达到节能运
浅析中央空调循环水泵的选择
浅析中央空调循环水泵的选择摘要：空气调节系统中采用循环水泵输送冷热介质以满足冬夏空调的要求，同时应最大限度地降低能耗。
本文通过分析中央空调系统水泵运行工况，强调了合理选择循环水泵扬程的重要性，，提出在水泵的选择设计中，应注意水泵的性能曲线及管网的特性曲线对于水泵运行的影响，以节约能源。
该方法在空调设计中，具有实际应用意义。
关键词：管路特性曲线水泵性能曲线并联扬程节能一：引言随着经济的持续发展和人们对居住环境舒适性要求的提高，中央空调在商业和民用建筑中越来越普及，其能耗在社会总能耗中所占比例也在不断上升。
暖通空调系统耗能约占建筑总能耗的65%左右。
目前建筑系统中风机水泵的电力消耗占我国城镇建筑运行电耗的10%以上。
造成水泵能耗过高的主要原因之一是：设计与设备选择时无准确的设计与选择方法，使水泵性能与管网不匹配，扬程偏大。
因此，水泵的合理选择和匹配，是中央空调水系统正常运行和节能的关键。
本文对中央空调中循环水泵选型设计的相关问题进行了探讨。
二：空调循环水泵的配置原则：《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003及《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005指出：a.除空调热水与空调冷水的流量和管网阻力相吻合的情况外，两管制空调水系统应分别设置冷水及热水循环泵；b.除采用模块式等小型机组和采用一次泵变流量的情况外，一次泵系统循环水泵及二次泵系统中一级冷水泵，应与冷水机组的台数和流量相对应。
详见附图（一）、（二）c. 多台一次冷水泵之间通过共用集管连接时，每台冷水机组入口或出口管道上宜设电动阀，电动阀宜与对应运行的冷水机组和冷冻水泵联锁。
详见附图（三）。
三：循环水泵性能曲线的选择:a. 中央空调水系统宜选用低比转数的单级离心泵；选型及定货应明确提出水泵的承压要求。
b.选择中央空调循环水泵时，应使其设计运行工作点处于高效区。
c.中央空调的循环水泵主要是为冷热媒的循环流动提供动力，但随着室外温度变化系统所需要的循环水泵的流量可能会相差很大。
油田注水站注水泵单耗的影响因素及相关对策
油田注水站注水泵单耗的影响因素及相关对策摘要：随着油田的不断开发，注水系统的能耗越来越高。
注水泵是采油过程中的主要设备，是保证原油高产稳产的关键设备，也是油田的一大用电设备。
因此，开发注水系统节能技术是油田后期可持续发展的重要工作。
影响注水系统单耗的因素主要有管网的注水压力、注水泵的泵效、注水泵的生产管理和维护。
因此，提高泵的运行效率，采用变频调节增压泵，合理优化注水泵的运行参数，采用防垢技术，提高设备维护质量，可以有效降低注水泵在注水站的单耗。
关键词：油田，注水泵，能耗，影响，对策前言注水开采是油田开发中一种非常重要的开采方法。
它能有效补充地层能量，对提高原油采收率，保证油田高产稳产起到积极作用。
然而，注水系统耗电巨大，占采油厂生产功率的30%以上。
此外，随着油田综合含水率的提高，注水能耗将急剧上升。
目前，油田注水泵存在能耗高的问题。
注水泵长期运行后，受输送介质、机械磨损和设备维护等因素的影响，其效率日益降低。
注水泵管压差大，运行效率低，能耗高。
在设计中，我们还应关注泵的几何安装高度是否超过泵的允许吸入高度。
泵操作不当导致泵吸入数千次，导致泵产生气蚀；或泵内使用的填料润滑性能差，摩擦系数大，填料过紧，润滑油含水量过大，泵振动过大，泵内件磨损严重，泄漏量大，导致注水泵机械损失和容积损失增加，在高效低耗领域，泵排量没有得到合理控制。
会导致泵的性能、效率和功耗下降。
1油田注水站注水泵单耗影响因素分析1.1.注水泵运行效率低。
在注水趋势作业过程中，注水泵运行效率直接影响了其耗能现象。
在具体的油田生产中，注水泵运行效率与注水泵单耗之间存在反比例关系，如果运行相同的扬程、产生一定的流量，注水泵效能越低，其单耗就越高；反之，如果注水泵效能越高，其单耗就会越低。
1.1.注水泵压力差比较大在注水泵的设计过程中，由于注水管线、泵压之间存在较大的压力差，以至于其在注水作业的过程中，常常需要利用出口阀门进行强化控制，才可以将注水管线中的注水压力降到正常值的范围之内。
管路特性与泵及风机变速调节节能效益的关系
速 调节节能效益的影响 ，对于 正确运用变速 调节是必 要的。
越广泛的应 用。 但一 个值得注意 的问题是 ： 变速调节 的节能效
一次泵二次泵变流量系统能耗分析
一次泵/二次泵变流量系统能耗分析同济大学 董宝春☆ 刘传聚 刘 东 赵德飞摘要 以上海通用汽车有限公司制冷站为例,比较了一次泵和二次泵变流量系统的能耗,结果表明,一次泵系统的耗电量仅为二次泵系统的68%。
关键词 一次泵 二次泵 变流量 变频控制En e r g y c o ns u m p ti o n a n a l ysis of p ri m a ry p u m p a n d p ri m a ry2s e c o n d a ry p u m p s yst e ms wit h v a ri a bl e fl o w r a t eBy Dong Baochun★,Liu Chuanju,Liu Dong and Z hao DefeiAbst r a ct Taking t he ref rigeration station of Shanghai GM Co.L t d.as a n example,comp ares t he energy consump tion betwee n p rimary p ump and p rimary2secondary p ump syste ms wit h variable flow rate. The result shows t hat t he elect ricity consump tion of p rimary p ump system is only68%of t hat of t he p rimary2 secondary p ump syste m.Keywor ds p rimary p ump,secondary p ump,variable flow rate,variable f reque ncy cont rol★Tongji University,Shanghai,China0 引言在空调系统能耗中,水泵耗能占很大一部分。
冷冻水泵变流量的全年工况节能分析
１ 水 泵 变 流 量 节 能 原 理
在 空调系统耗 能中 ． 水泵 的耗 能 占据 了很 大的 比重 ． 几 乎 占全部 用 电的 ２ ０ ％以上 。空调系统大部分时间在部分负荷工况下运行 ． 若空 调水系统按设计水流量运行 ． 就会导致空调水系统大部 分时间在小温 差、 大流量工况下运行 ， 浪费大量的不必要的 电能。 随着变频技术的飞 速发展 ． 使水泵变流量可靠运行成为可能 水泵采用变频调 速技术进 行控制管理 ， 不但运行管理方便 ． 而且有利于节能。 且根据空调负荷变 化对水 系统进行节能控制 ． 对于空调节能具有十分重要的意义 。 对于水 泵 ． 在相 似工况下 ， 水泵 的转速 ｎ 、 流量 ｍ、 扬程 日 以及 电 耗 之 间满足 以下关系式 ：
ｎ 。 ／ ｎ ＝ ｍ ／ ｍ ２ ＝ 、 ／ 丽 ＝ ７ Ｐ ｌ ２ 水泵运行时 的工况点 由水泵的 Ⅳ 一 性能 曲线和管路水 力特性 曲
线 的交点决定 。如图 １ 所示。额定转 速 ｎ 时水泵 的 Ⅳ 一 吼性能 曲线和 设计工况时的管路特性 曲线 Ｓ相交 于 Ａ点 ．此时水泵的轴功率 Ｐ与 矩形 ｑ ４ ０的面积成正 比。若将流量减小 ， 使用 阀门控制 时， 则新 的 水泵性能 曲线 和管路 水力特性 ． ｓ 曲线的相交于 曰点 ．此时水泵 的轴 功率 Ｐ与矩形 口 １ １ ４ ２ ０的面积成正 比。 由图 １可见知 ． 两者面积相差不大。 采用变频调速控制时 ， 水流量 从 ｑ ｌ 减少 到 ｑ ， 由于管 网特性 曲线 不变 ， 水 泵 的特性取决 于转速 。 水泵转速从 ｎ 降为 对应 的水泵 特性 曲线与管路水 力特性 曲线 ｓ 相交于 ｃ点 ， 此 时与水泵轴功率 Ｐ成正比的矩形 面积 口 Ｃ Ｈ ， ０相 比明 显减少 ． 这说明轴功率下降了很多 ． 节能效果 十分 明显 。
管网水力特性与实际流量之间关系的研究及应用示范
管网水力特性与实际流量之间关系的研究及应用示范引言管网是城市基础设施中不可或缺的一部分，它的设计和运行对于城市的正常运转至关重要。
而管网的水力特性与实际流量之间的关系则是管网设计和运行的核心问题。
本文将探讨管网水力特性与实际流量之间的关系，并通过实际案例进行应用示范。
一、管网水力特性的研究管网的水力特性是指在给定的管径、管材和水力条件下，管网中水流的速度、压力和流量等参数的变化规律。
研究管网水力特性的目的是为了确定管网的设计参数，以保证管网的正常运行和供水的可靠性。
管网水力特性的研究方法主要包括理论分析、模型试验和数值模拟等。
1.1 理论分析理论分析是研究管网水力特性的基础方法，它通过建立管网水力模型，利用流体力学的基本原理和方程式，推导出管网中水流的速度、压力和流量等参数的计算公式。
理论分析的优点是计算简便、结果准确，但它对管网的假设条件较多，适用范围有限。
1.2 模型试验模型试验是研究管网水力特性的重要手段，它通过建立管网的缩比模型，在实验室中进行水流的模拟实验，观察和测量水流的速度、压力和流量等参数的变化规律。
模型试验的优点是能够模拟真实的流动情况，结果可靠，但它的成本较高，且受到实验条件的限制。
1.3 数值模拟数值模拟是研究管网水力特性的先进方法，它利用计算机技术和数值计算方法，建立管网的数学模型，通过求解数学模型得到水流的速度、压力和流量等参数的分布情况。
数值模拟的优点是计算精度高，结果可视化，但它对计算机硬件和软件要求较高，且需要大量的计算时间。
二、管网水力特性与实际流量之间的关系管网水力特性与实际流量之间的关系是管网设计和运行的核心问题，它直接影响着管网的供水能力和运行效率。
管网水力特性与实际流量之间的关系可以通过管网的水力计算来确定。
2.1 水力计算方法水力计算是确定管网水力特性与实际流量之间关系的基本方法，它通过建立管网的水力模型，利用流体力学的基本原理和方程式，计算管网中水流的速度、压力和流量等参数的分布情况。
变流量空调冷冻水系统管网特性及节能优化研究
中文摘要摘要集中空调系统通常根据峰值负荷设计，但在实际运行过程中，绝大部分时间都不是满负荷运行，变流量空调系统便是为了解决这一问题应运而生的。
相比于定流量空调系统，变流量空调系统可以根据末端负荷变化，调整机组的制冷量，并且相应地改变水泵频率，进而调节系统流量以匹配末端负荷的变化，而不仅仅是改变通过末端设备的水量，从而减小水泵功耗。
但同时流量的降低也可能导致冷水机组运行能效的下降。
因此，在衡量变流量系统的能耗和节能效果时应考虑冷机EER、水泵效率、电动机效率及变频器效率等随负荷的变化情况。
如何进一步提高水系统中各能耗设备的运行效率一直是业界所关注的焦点问题之一，日益受到研究者、设计者和运行管理者的高度重视。
冷机—水泵组和水系统之间的联合优化设计，对空调品质、系统节能运行和环保效果等方面将产生重大影响。
论文首先建立了一次泵变流量系统冷水机组和冷冻水泵的能耗模型。
对于冷水机组，首先分析了压缩机、蒸发器和冷凝器等部件的换热和能耗特性，然后联合组建冷水机组通用能耗模型，随后结合一次泵变流量系统在不同控制策略和不同末端控制形式下的整体换热特性，分别建立相应的冷水机组能耗模型，最后分析了一次泵变流量系统中冷水机组能耗的主要影响因素。
对于冷冻水泵，首先结合水泵特性曲线与管网系统的匹配关系，建立变频水泵通用能耗计算模型，然后分析了不同控制策略下管网的压差特性和水泵工作点的运行规律，分别建立起相应的变频水泵能耗模型。
然后搭建了变流量集中空调系统实验台，开展对一机一泵制水系统在末端全为通断控制（实验1）和末端为通断控制与连续调节混合（实验2）的两种水系统型式分别在定干管压差和定温差两种控制策略下的实验研究，探究冷机和变频水泵的运行特性，并与理论分析相互印证。
实验发现：①不同末端控制形式和不同控制策略对系统整体的换热特性造成不同的影响：定温差控制策略下，不同末端控制形式的冷冻水供回水温差基本处在4 ~ 5.5℃；定干管压差控制策略下，末端为通断控制的系统出现“大流量小温差”现象，末端为通断控制与连续调节混合的系统小温差现象减轻；不论在哪种末端控制形式和控制策略下系统整体换热特性均不同于单一盘管的换热特性。
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2011 年 5 月 第 29 卷 第 3 期 May 2011 Vol． 29 No． 3
doi： 10． 3969 / j． issn． 1674 － 8530． 2011． 03． 017
管网特性对水泵变流量运行能耗的影响
葛凤华1 ，于秋生2 ，胡自成1
（ 1． 江苏大学能源与动力工程学院，江苏 镇江 212013； 2． 吉林建筑工程学院市政与环境工程学院，吉林 长春 130021）
摘要： 在暖通空调的水系统中，管网型式与阻力的变化对水泵运行特性产生重要的影响． 通过实例 对水泵变流量运行进行计算与分析，并采用管网阻力调节、水泵台数控制及变频控制方法调节系统 流量． 探讨了管网变化对水泵变流量运行能耗的影响； 分析了管网性质与水泵运行工况的关系，以 及各种流量调节方式与水泵运行能耗的关系． 计算结果表明： 管网特性对水泵变流量运行的能耗影 响较大． 通过增加管网的阻力调节流量，通常会使水泵的能耗降低； 水泵变频控制方式对开、闭式管 网的运行能耗影响有较大的区别，静压值越大，节能效果越小； 在闭式循环管网中，水泵台数控制与 变频控制是两种有效的节能调节方法，由于管网发生变化，水泵的运行工况变化不满足相似律； 水 系统通过采用压差控制流量时，最不利环路可能发生变化成为次不利环路，所以末端压差控制因管 网变化而形成水力失调，最小阻力控制比定压差控制有显著的节能效果． 关键词： 管网型式； 相似律； 变频调速； 管网调节； 功耗 中图分类号： S277． 9； TU991 文献标志码： A 文章编号： 1674 － 8530（ 2011） 03 － 0266 － 06
Influences of pipe network on energy consumption of variable flow pump
Ge Fenghua1 ，Yu Qiusheng2 ，Hu Zicheng1
（ 1． School of Energy and Power Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China； 2． School of Municipal ＆ Environmental Engineering，Jilin Architectural and Civil Engineering Institute，Changchun，Jilin 130021，China）
收稿日期： 2010 － 05 － 20 基金项目： 建设部研究开发项目（ 06 － K5 － 25） ； 江苏省自然科学基金资助项目（ KB2010325） 作者简介： 葛凤华（ 1963—） ，男，吉林长春人，教授，博士（ gfhgq@ 126． com） ，主要从事建筑环境控制与节能研究．
于秋生（ 1986—） ，男，山东滨州人，硕士研究生（ y19860905@ sina． com） ，主要从事建筑环境控制与节能研究．
图 2 管网轴功率变化率与流量变化率关系 Fig． 2 Variance ratio of power versus variance ratio of flow
由图 2 可见，对于闭式管网，随着流量的减小， 水泵的轴功率也随之减小，虽然管网节流增加了阻 力，但水泵能耗并没有增加，而是减小了． 当流量减 小为原 来 的 0． 5 时，水 泵 的 轴 功 率 减 小 为 原 来 的 0． 74 左右； 当流量增大为原流量的 1． 5 倍时，轴功率 增大为原来的 1． 3 左右． 当流量变化率较大时，水泵 轴功率突升． 若水泵的配套电机按 1． 2 倍最佳效率 点轴功率计算，当阀门开大时（ 流量增大过多时） ， 则该运行工况就会出现过载． 当水泵与管网不匹配 时（ 水泵扬程偏大） ，也经常会出现过载现象．
在图 1a 中，原工况点为 A，节流后运行工况点为 B． 如果水泵流量为 Q、扬程为 H、η 为水泵的效率、ρ
为水的密度、g 为重力加速度、P 为水泵的能耗，则有
ρgQH
P=
．
（ 1）
1 000η
图 1a 中面积 0A'AA″0 与 0B'BB″0 的大小，能够
反映水泵调节前后输出能量的大小． 以某一循环管 网为例，如果设计流量为 0． 027 78 m3 / s，管网设计
为了适应系统负荷的变化，水泵并联运行因其 设计方法简单，在系统应用中较为普遍． 图 3 表示 2 个相同的冷源（ 或热源） 各自配套 2 个相同的循环 水泵，每个冷源（ 热源） 部分的设计流量为 Q0 ，阻抗 为 S0 ，末端管网阻抗为 S． 系统在设计负荷下，两台 机组及循环水泵并联运行，水泵运行与管网特性见 图 4． 图 4 中曲线Ⅰ为 1 台水泵的特性曲线，曲线Ⅱ 为 2 台水泵并联的特性曲线． 管网的特性曲线为 1， 其阻抗为 S1 = S + S0 /4（ 忽略水泵分支管的阻力） ， 每台水泵的扬程为
Abstract： In the HVAC water systems，pipe network characteristics and impedances have important impacts on pump operation． Running example for the variable flow pump in different pipe network was calculated and analyzed through valve control，unit number control and frequency control． The influences of pipeline types on energy consumption of variable flow pump were discussed． The relationships between pipeline types and hydraulic operation characteristics of the pump，and that between flow control methods and energy consumption for pump operation were taken into account． The results show that pipe network characteristics have a great influence on energy consumption for a variable flow pump． Pump energy can be reduced by adjusting flow rate such as increasing the flow resistance of the pipeline． Under frequency control mode，energy consumption is decreased with increasing static pressure，energy consumption is also greater in closed pipe network than that in opened pipe network． In closed pipe network，pump number control and frequency control are two effective methods to adjust pump energy． The operation conditions do not meet the affinity laws due to the system changing． Within pressure difference control，the worst pressure differences of pipeline become the second adverse one probably． So pressure difference control could cause hydraulic misadjustment for variable end pipeline， the minimum resistance control has greater energy-saving than the constant pressure difference control． Key words： pipe type； affinity laws； variable frequency drive； pipeline control； power consumption
工况阻力损失为 32 m 水头，此时水泵的运行效率最
高． 水泵型号为 FLG100 － 160，根据水泵厂家提供的
运行工况参数进行拟合计算，可得出水泵的特性曲
线（ H － Q，η － Q，P － Q） ，见图 1a． 通过调整阀门，改
变管网阻抗，可得出水泵轴功率的变化（ P / Pd） 与流 量变化（ Q / Qd） 关系，见图 2，图中 Qd，Pd 分别表示 最佳效率点的设计流量与其对应流量下的轴功率．
近年来，研究人员在水泵的变频控制方法及提 高水泵效率方面作了很大努力，取得了较大的成绩， 而在水泵与管网特性方面的应用研究不多． 对于变 水量系统，可采用管网调节、水泵并联台数控制、大 小流量泵的阶段运行控制及变频控制． 管网型式可 归纳为两种： 闭式管网与开式管网． 水泵的运行是在 其自身性能与管网共同作用下完成的，管网型式对 水泵的节能运行产生重要的影响． 文中通过水泵运 行实例，结合管网型式与调节特性、水泵的并联特性 来分析水泵在暖通空调系统中的运行能耗．