变频调速中几个需要避开的工况点

任何事物都具有两面性，变频调速技术也不例外。在水泵变频调速供水系统中，若 调速范围不合理会使水泵的运行效率严重下降，不但不节能反而造成耗能。更为严重的 是，在水泵的调速运行工况中，存在着诸如汽蚀点，共振点，流量阻塞点、流量振荡点 等应该避开的工况点，若变频调速供水系统调速不当使水泵的运行工况点在这些点上运 行，会使整个系统无法正常工作，甚至对机组系统造成破坏[34]。

水泵的调速范围通常可以分为水泵的合理调速范围和水泵的极限调速范围。其中， 水泵的合理调速范围是基于水泵在此范围内能保持高效运行这一条件确定的；水泵的极 限调速范围是基于水泵正常稳定运行这一条件确定。当水泵调速超过极限调速范围时， 水泵不仅不能高效率运行，还有可能不能稳定运行，这些都是应该要考虑和避免的。在 调速过程中，不能一味的追求低调速比，扩大调速范围，调速范围过大会使泵脱离高效 区，甚至进入不稳定工作区，这是不允许的，应该同时兼顾调速范围和高效率运行。在 实际应用中，很多厂家片面宣传和追求低调速比，认为变频调速可以实现0〜100%流量 的全程流量调节，这是误导消费者且不现实的行为。很多厂家常以流量阻塞时的零流量 或流量振荡时的低流量作为调速比的下限以获得更大的调速范围，而此时水泵因为效率 下降增加的能耗足已抵消调速所节省的能量。

3.3.1调速水泵流量阻塞点

如图3.3为两台同型号水泵一定一调恒压变量供水的工况图。流量为Q2,压力为 Hi的点为设计工况点，压力Hi为系统确定的恒压线，水泵的运行工况沿着恒压线变化。 当流量在Qi〜Q2之间变化时，调速泵与定速泵并联供水，若供水流量为Qi时，此时调 速泵特性曲线的关死点扬程与恒压线压力Hi相等，调速泵形成流量阻塞，需关掉定速 泵由调速泵根据流量变化调速，否则若继续使定速泵与调速泵并联供水，调速泵只空 转却不出水，对调速泵的电机会造成损坏。

图3.3同型号水泵一定一调恒压变量供水的工况

注：ni曲线为额定转速n=n。时的水泵Q-H特性曲线；叱曲线为定速泵与调速泵转速为额定转速时 的合成Q-H特性曲线；n。曲线为调速泵出现流量阻塞时的转速；（Q-Eh)曲线为管路特性曲线；HST 为系统静扬程，H〇为定速泵关死点扬程，Hi为系统恒压线。

由图3.3可知，当调速泵特性曲线的关死点扬程小于等于恒压线压力Hi时，调速泵 无法向系统供水，形成出水阻塞，即当转速为ni时会出现流量阻塞现象。由相似定律可 知，H〇/Hi=(n〇/ni)2，故 ni= n^/H1/ H。。

3.3.2调速水泵流量振荡点

按水泵工作情况可将离心泵流量-扬程特性曲线分为五段，如图3.4所示。首先需要 说明的一点是研究流量振荡点是对于水泵特性曲线比较平缓的水泵而言的，特性曲线较 陡的水泵通常没有流量振荡点。图3.4中①、②段交点A点即为流量振荡点的临界点， 流量振荡点临界点的判定准则是AH/AQ=0.im • s/L (AH为水泵特性曲线上零流量处扬 程与流量振荡点临界点处扬程差值，AQ流量振荡点临界点处流量）。图3.5两台同型 号水泵并联供水的工况，其中一台定速，一台调速。H4为系统恒压控制线压力，A点为 流量振荡点临界点，A’点是通过A点相似工况抛物线与恒压控制线的交点。此时的转速 即避免流量振荡的临界转速。由比例律公式及图3.5可得：n/n’=(H2/H4)i/2,从而得出此时 的流量震荡点临界转速n’=n*(H4/H2)i/2。因此，根据各台泵性能参数找出流量振荡临界 点，变频调速时，转速绝对不得小于等于n’=n.(H4/H2)i/2对应的转速。

③为高效段；④为右低效率运行段；⑤汽蚀段。

3.3.3调速水泵汽蚀点

在变频调速恒压供水系统中，水泵的调速是不会产生汽蚀的。因为汽蚀是发生在水 泵出水量大于水泵高效区右端点某处流量时的工况。在变频恒压调速供水中（一定速， 一调速），当系统以设计流量供水时，两台泵工频工作，当系统流量逐渐减少时，由于 出口恒压，定速泵的流量依然不变，调速泵的流量沿着特性曲线从高效段向左移动。也 就是说在调速小到一定程度时，可能发生流量阻塞，流量振荡，却不会发生汽蚀。由于 本文分析的是变频调速恒压供水系统，不对当调速减小时可能发生汽蚀的变频调速变压 供水系统进行分析。