深井潜水泵采用温差控制法。由于热泵机组在制热工况下,必须保证蒸发器出水温度不能过低,所以在深井泵回水管道上设温度传感器,设定温度为tjh。井水源侧回水温度大于tjh值时,深井泵控制器向变频器发出降低电流频率信号,变频器将输入电源的频率降低,深井泵的转数相应降低,水泵供水量、轴功率和电动机输入功率也随之降低,从而达到了节能的目的。当水源侧回水温度低于tjh值时,增频调节。 水泵变速调节原理 改变水泵的转速,可以改变水泵的性能,从而达到调节工况点的目的。根据相似定律,对于同一台水泵以不同转速运行时,水泵的流量、扬程、轴功率与转速的关系,可用下式表示: Q/Qe = n/ne (1) H/He= (n/ne)2 (2) P/Pe= (n/ne)3 (3) 式中: ne——水泵额定转速,r/min;n——实际运行工况下的转速,r/min; Qe——水泵额定转速时的流量,m3/h;Q——实际运行工况下的流量,m3/h; He——水泵额定转速时的扬程,m;H——实际运行工况下的扬程,m; Pe——水泵额定转速时的功率,kw;P——实际运行工况下的功率,kw。 由(1)式和(2)式,可得 H1/Q12= H2/Q22=k (4) 即 H=kQ2 (5) (5)式是以坐标原点为顶点的二次抛物线,线上各点具有相似工况,由相似定律知,当水泵前后的转速变化的时候,水泵效率不变,故相似工况抛物线也称等效率曲线。因此从节能角度考虑,通常采用改变水泵转速的方法来改变水泵的工况点,尽量使其在高效率范围内工作。 水泵变频范围的确定 当热泵机组负荷变化时,深井泵的供水量也随之变化。深井泵的供水量在(Qmin~Qe)之间,即深井泵的变频范围(nmin~ne),如图1所示。 热泵机组所需的最小流量为40 m3/h(设备要求),即为深井泵的最小供水量,则深井泵的最小转速:得: nmin= Qmin/ Qe×ne=40/160×2900=725转/分 冬季制热工况深井泵的变频范围:725转/分~2900转/分。 不同频率下深井泵供水量和耗电量 深井泵变频供水设备采用HT微机控制变频调速给水设备,其中变频器型号为(VFD-F,45KW/60HP,460HP,3phase)。深井泵变频后,在不同频率下,深井泵供水量和耗电量实测结果如图2、图3所示: 图2 不同频率下深井泵供水量情况 图3 不同频率下深井泵耗电量情况 分析图2、图3,可以得出:当电源输入的频率下降时,深井泵的供水量和耗电量也随着逐渐降低。当频率45hz下降到30hz 时,深井泵供水量由122m3/h下降到54m3/h,与额定转速时的供水量相比分别下降了23.75%、66.25%。而输入功率由26.2kw下降到8.9kw,与额定转速时的输入功率相比分别下降了29.1%、75.9%。由此可见,节能效果相当明显。但是当频率下降到20hz时,虽然深井泵仍在运行,由于扬程不够,供水量接近等于零。 井用潜水泵变频运行实测及节能效果分析 1、井用潜水泵日运行情况实测和分析 下面对12月20日的深井泵变频运行的供水量和耗电量进行测试如图4、图5所示: 图4 12月20日深井泵供水量情况 图5 12月20日深井泵耗电量情况 由图4、图5,可见:该天,热泵机组大部分的时间都是在部分负荷运行,而且运行最高负荷不超过机组最大负荷50%(即一台热泵机组额定负荷100%),负荷为额定负荷37.5%的运行时间占了55%。深井泵采用变频后,此工况深井泵的流量由原来的160 m3/h下降到52 m3/h,减少了67.5%的供水量;耗电量由37kwh下降到8.8kwh,节省了76.2%。节能效果显著。 2、整个供暖期井用潜水泵运行工况实测和节能效果分析 通过整个冬季供暖期深井泵实际运行工况跟踪测量,将深井泵不变频和变频日供水量和日耗电量变化如图6、图7所示: 图6 冬季供暖期深井泵日供水量情况 图7 冬季供暖期深井泵日耗电量情况 由图6、图7,可以得出:深井泵在十一月、十二月、一月、二月、三月与不变频相比分别节省供水量82222m3、80924m3、78942m3、77440m3、84841m3。整个冬季供暖期深井泵采用变频技术后,总共节省供水量404369 m3。同样,深井泵采用变频技术后,耗电量在十一月、十二月、一月、二月、三月与不变频相比分别节省21136.8 kwh、21284.5 kwh 、20813 kwh、20155.4kwh 、21858.2 kwh。整个冬季供暖期深井泵采用变频后,总共节省耗电量105247.9kwh。 井用潜水泵变频供水方式经济性分析 根据整个冬季供暖运行实测,深井泵采用变频后,总共节省耗电量105247.9kwh,节省供水量为404369 m3。 采用变频后每年节约资金: Cs=⊿W×Yw+⊿E×Ye 式中:⊿W——年节约供水量,m3;⊿E——年节约耗电量,kwh; Ye——电价,(元/kwh);Yw——地下水水价,(元/m3); Cb=105247.9×0.635+404369×0.25=16.79(万元) 该工程变频设备及其他附属电控设备总共约10万元,深井泵变频设备增加的投资在一个冬季供暖期就完全得到了回收。深井潜水泵。 在地下水源热泵空调系统中,根据热泵机组运行负荷情况,深井泵采用变频调速供水技术,可有效地减少耗电量和供水量,明显地节省运行费用,带来显著的经济效益。
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