第4讲 调速运行优秀PPT.ppt

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1、第4讲 调速运行现在学习的是第1页，共25页2 2第八节 离心泵装置调速运行工况 调速运行以以相相似似定定律律为为基基础础的的，通通过过改改变变转转速速来来改变水泵装置工况点的方法；改变水泵装置工况点的方法；意义意义：大大扩展了离心泵高效工作区：大大扩展了离心泵高效工作区 高效点高效点 高效段高效段 高效区高效区（设计工况）（设计工况）（高效点（高效点1010范围）范围）（不同转速（不同转速Q-HQ-H）现在学习的是第2页，共25页3 3一、叶轮相似定律 用途：用途：根根据据模模型型试试验验进进行行新新产产品品的的设设计计制制造造；用用已已知知性性能能的的泵泵推推算算未知性能的未知性能的相似泵

2、；根据某一转速下性能换算其他转速下的性能根据某一转速下性能换算其他转速下的性能 相似水泵相似水泵能满足几何相似和运动相似的水泵能满足几何相似和运动相似的水泵 1.1 相似条件（P42）(1)(1)几何相似：几何相似：叶轮主要部分尺寸成一定比例（叶轮主要部分尺寸成一定比例（2-642-64）(2)(2)运动相似：运动相似：叶轮对应点上水流同名速度方向一致、大小成比例叶轮对应点上水流同名速度方向一致、大小成比例（2-652-65）（图（图2 23636）(3)(3)动力相似：动力相似：满足流道内液流在自模区、且几何相似、运动相似则满足流道内液流在自模区、且几何相似、运动相似则可自动满足动力相似可自

3、动满足动力相似 现在学习的是第3页，共25页4 4小知识：动力相似的四个判别数 (1)(1)惯性力惯性力（斯特劳哈尔斯特劳哈尔S St t）判别数）判别数 (2)(2)压力压力（欧拉欧拉E Eu u）判别数）判别数 （上二式几何相似、运动相似可使之满足）（上二式几何相似、运动相似可使之满足）(3)(3)重力重力（弗汝德弗汝德F Fr r）判别数）判别数 （无自由液面情况下自动满足）（无自由液面情况下自动满足）(4)(4)粘性力粘性力（雷诺雷诺ReRe）判别数）判别数 （自模区流速对阻力系数无影响）（自模区流速对阻力系数无影响）现在学习的是第4页，共25页5 51.2 相似定律（推导：P3637

4、）第一相似定律流量流量 第二相似定律扬程扬程 第三相似定律第三相似定律功率功率 当实际尺寸与模型尺寸相差不大时，认为效率不变当实际尺寸与模型尺寸相差不大时，认为效率不变 相似律相似律 比例律比例律 现在学习的是第5页，共25页6 6二、比例律相似定律的特例 2.1定义：将相似律用于同一台水泵时，即为比例律将相似律用于同一台水泵时，即为比例律 2.2公式：2.3 相似抛物线：现在学习的是第6页，共25页7 72.4 翻画转速改变后的泵特性线（包括扬程特性线、功率特性线，对于降速工况效率线近似向左平移）（包括扬程特性线、功率特性线，对于降速工况效率线近似向左平移）现在学习的是第7页，共25页8 8

5、2.4 翻画转速改变后的泵特性线比例律的数解方程：比例律的数解方程：转速转速1 1泵特性方程：泵特性方程：或或 转速转速2泵特性方程：泵特性方程：或或 现在学习的是第8页，共25页9 9思考：写出水泵启动过程中某转速下水泵扬程特性方程写出水泵启动过程中某转速下水泵扬程特性方程 或现在学习的是第9页，共25页1010P46P46例题例题2-32-3：已知：某水泵转速为：已知：某水泵转速为950rpm950rpm时特性曲线（时特性曲线（Q-HQ-H）1 1及管道特性方程及管道特性方程求：（求：（1 1）水泵工况点（）水泵工况点（A A），保持净扬程为），保持净扬程为10m10m；（2 2）流量下降

6、）流量下降33.3%33.3%时，转速应降为多少时，转速应降为多少rpm;rpm;(3)(3)翻画降速后泵特性曲线（翻画降速后泵特性曲线（Q-HQ-H）2 2(1)A(2)B：QB=（1-0.3)QA(QA,HA)(3)(4)(QC,HC)现在学习的是第10页，共25页1111思考:将上述例题用数解法求解已知:泵特性线方程现在学习的是第11页，共25页1212第八节（二）变速运行及变速调节要点:变速调节范围及调节方法现在学习的是第12页，共25页1313复习P46例题 图2-39 图解法现在学习的是第13页，共25页1414复习思路：1.据泵特性线和管路特性线求交点即为装置工况点据泵特性线和管

7、路特性线求交点即为装置工况点()2.2.根据新工况点必在管路特性线上的条件，由新流量根据新工况点必在管路特性线上的条件，由新流量 求新扬程求新扬程 ，据此计算相似抛物线数，据此计算相似抛物线数 ，绘出相似抛物线与原泵特性线相交求出新工况点的，绘出相似抛物线与原泵特性线相交求出新工况点的相似点（相似点（），利用比例律第一或第二定律求新转），利用比例律第一或第二定律求新转速；速；3.3.已知原特性线和新转速，利用上节比例律数解方程内容翻已知原特性线和新转速，利用上节比例律数解方程内容翻画降速后的泵特性线画降速后的泵特性线 现在学习的是第14页，共25页1515P49P49例题例题2-42-4：水泵

8、：水泵：H=45.833-458.333Q2H=45.833-458.333Q2，管道：管道：H=10+17500Q2H=10+17500Q2求求:(1)(1)水泵工况点水泵工况点;(2);(2)若需工况点为若需工况点为Q=0.028,Q=0.028,求求n2;n2;(3)(3)求求n2n2时的时的Q-HQ-H方程方程思路：1 1、根据水泵特性方程与管道特性方程求解装置工况点、根据水泵特性方程与管道特性方程求解装置工况点()2 2、新工况点、新工况点()()及其与原转速特性线相似点及其与原转速特性线相似点()的坐标应满足相似抛物线方程，先由新工况点求出相的坐标应满足相似抛物线方程，先由新工况点

9、求出相似抛物线系数似抛物线系数 ，列出抛物线方程，列出抛物线方程 与原特性与原特性 线联立求解相似工况点线联立求解相似工况点 ，最后利用比例律求解新，最后利用比例律求解新转速；转速；3 3、新转速下的高效段方程由上一讲的比例律数解方程求出。、新转速下的高效段方程由上一讲的比例律数解方程求出。现在学习的是第15页，共25页1616三、调速途径及调速范围(1)电机转速不变：液力偶合器（用油作为力矩传递的介质，：液力偶合器（用油作为力矩传递的介质，属滑差传动）属滑差传动）P47 P47 图图2-532-53、5454解释：（电机轴解释：（电机轴）能量形式由机械功通过泵轮转为油能，再通能量形式由机械功

10、通过泵轮转为油能，再通过涡轮转为机械功（泵轴）过涡轮转为机械功（泵轴）优点：无级调速、节能、轻载启动优点：无级调速、节能、轻载启动缺点：滑差传动、损失热能缺点：滑差传动、损失热能(2)电机转速改变电机转速改变 （P137 P137 式4-64-6，4-7）通过调节交流电机的频率、极对数、转差率改变电机转速。同步电机：同步电机：调节同步转速（变频、变极）、效率高调节同步转速（变频、变极）、效率高 异步电机异步电机 ：调节转差率、效率低调节转差率、效率低 现在学习的是第16页，共25页1717(3)变速调节特点及分类变频调速是无级调速；变频调速是无级调速；变极调速根据电动机定子三相绕组接成的极对数

11、的不变极调速根据电动机定子三相绕组接成的极对数的不同有双速、三速、四速电动机同有双速、三速、四速电动机(适用于鼠笼式异步电动适用于鼠笼式异步电动机机)。工程中将调速方式分为：工程中将调速方式分为：1.1.电动机非变频调速电动机非变频调速 调压调压(改变电机定子电压改变电机定子电压)、串接电阻、串接电阻(改变电机转子电改变电机转子电阻阻)、变级数、变级数(改变电机定子改变电机定子)、串级调速等；、串级调速等；2.2.变频调速装置的变频调速变频调速装置的变频调速 方案比较见方案比较见P138P138表表4-2 4-2 现在学习的是第17页，共25页1818变频调速小知识：优于：调压调速、变极调速、

12、滑差调速（效率低、故优于：调压调速、变极调速、滑差调速（效率低、故障多）、串级调速、整流子调速和液力偶合器调速、障多）、串级调速、整流子调速和液力偶合器调速、机械变速（摩擦严重）、直流调速电机（炭刷和整流机械变速（摩擦严重）、直流调速电机（炭刷和整流子易坏）；子易坏）；特点：特点：1.1.体积小重量轻，可挂墙安装、不占用的面积、操作简体积小重量轻，可挂墙安装、不占用的面积、操作简便，可手控、自控及遥控；便，可手控、自控及遥控；2.2.配备一台变频调速，输入端与电源相接、输出端与鼠笼异步电机进线相接，即可调速。根据需要，以温度、压力、液面、流量、介质成分等参数信号输入变频调速外部接口，或用可编程

13、控器、计算机等连接，即可实行闭环控制可实行闭环控制。现在学习的是第18页，共25页1919变频调速小知识：3.3.电机可低速直接在线启动，启动电流低电机可低速直接在线启动，启动电流低()()，对电网，对电网和设备冲击小和设备冲击小 4.有多种保护功能(如过电压、欠电压、瞬时停电、过电如过电压、欠电压、瞬时停电、过电流、短路等流、短路等)，数字显示故障。，数字显示故障。5.5.降速后也减少噪音和振动降速后也减少噪音和振动 现在学习的是第19页，共25页2020四、调速注意事项安全运行前提安全运行前提：调速后转速不能与其临界转速重合、接近或成倍数 概念：固有频率、共振、临界转速概念：固有频率、共振

14、、临界转速 设计转速约为临界转速设计转速约为临界转速0.75nc0.75nc0.8nc0.8nc 多级泵设计转速为多级泵设计转速为1.2nc1n0.7nc21.2nc1n0.7nc2提速运行：提速运行：要考虑机械性损裂或材料的抗裂性能要考虑机械性损裂或材料的抗裂性能调速泵与定速泵的合理配置调速泵与定速泵的合理配置：充分发挥调速范围、以节能高效为原则 调速设备投资还本年限调速设备投资还本年限：T/AT/A2 2现在学习的是第20页，共25页2121调速后节约的电费:K_K_当地每当地每kWhkWh的电费的电费(元元)277.79_277.79_当水泵的效率为当水泵的效率为100100时，在全压强

15、为时，在全压强为1MPa1MPa，水量，水量Q Q为为1000m31000m3时所消耗的电度数时所消耗的电度数 调速之前泵组总效率调速之前泵组总效率 水泵高效区内水泵效率的平均值与电机效率乘积水泵高效区内水泵效率的平均值与电机效率乘积 第一、二项第一、二项分别为调到高效区前、后每分别为调到高效区前、后每m3m3每每MPaMPa所消耗所消耗的电能的电能 CiCi是季节扬程是季节扬程HiHi在全年中出现的机率，在全年中出现的机率，Q Q是水泵在全年中的供是水泵在全年中的供水量水量现在学习的是第21页，共25页2222五、调速范围（1 1）非变频调速范围）非变频调速范围 根据离心泵特性，一般不允许提

16、速运行 根据电动机工作特性：根据电动机工作特性：电机负载率电机负载率 为电动机高效区，当负载为电动机高效区，当负载率小于率小于50%50%时，效率会急剧降低时，效率会急剧降低 综合考虑 解之得：现在学习的是第22页，共25页2323调速范围（2 2）变频调速范围）变频调速范围 变频调速时，电压以一定比例关系得以调节，电机一直处于高效区，故可仅考虑水泵运行特点，调速范围增至（3 3）具体问题具体分析 还须综合考虑的因素是管路效率，对于低效的水泵调速范还须综合考虑的因素是管路效率，对于低效的水泵调速范围较小。围较小。泵装置效率由泵效率、电机效率、管路效率之乘积构成。泵装置效率由泵效率、电机效率、管路效率之乘积构成。现在学习的是第23页，共25页2424调速范围其中管路效率 降速运行时泵效率降低，但管路效率提高，对装置效率影响不大；提速运行使流量大于设计流量时，泵效率和管路效率同时降低，对装置效率影响较大。降速运行原则：装置效率不低于部颁标准 现在学习的是第24页，共25页作业P110 13142525现在学习的是第25页，共25页