外润滑重油泵变频调速应用的注意事项

对变频调速在外润滑重油泵节能方面谈一些浅显的看法，以供商议。

1、变频调速与外润滑重油泵节能

外润滑重油泵节能离不开工况点的合理调节。其调节方式不外乎以下两种：管路特性曲线的调节，如关阀调节；外润滑重油泵特性曲线的调节，如外润滑重油泵调速、叶轮切削等。在节能效果方面，改变外润滑重油泵性能曲线的方法，比改变管路特性曲线要显着得多。因此，改变外润滑重油泵性能曲线成为外润滑重油泵节能的主要方式。而变频调速在改变外润滑重油泵性能曲线和自动控制方面优势明显，因而应用广泛。但同时应该引起注意的是，影响变频调速节能效果的因素很多，如果盲目选用，很可能事与愿违。

2、影响变频调速范围的因素

外润滑重油泵调速一般是减速问题。当采用变频调速时，原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生了较大的变化，另外如管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等因素，都会对调速的范围产生一定影响。超范围调速则难以实现节能的目的。因此，变频调速不可能无限制调速。一般认为，变频调速不宜低于额定转速50％，zui好处于75％～100％，并应结合实际经计算确定。

2.1 外润滑重油泵工艺特点对调速范围的影响

理论上，外润滑重油泵调速高效区为通过工频高效区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域OA1A2。实际上，当外润滑重油泵转速过小时，泵的效率将急剧下降，受此影响，外润滑重油泵调速高效区萎缩为PA1A2（显然，若运行工况点已超出该区域，则不宜采用调速来节能了。）H0B为管路特性曲线，则CB段成为调速运行的高效区间。为简化计算，认为C点位于曲线OA1上，因此，C点和A1点的效率在理论上是相等的。C点就成为zui小转速时外润滑重油泵性能曲线高效区的左端点。

因此，zui小转速可这样求得：

由于C点和A1点工况相似，根据比例律有：

（QC/Q1）2=HC/H1

C点在曲线H=H0+S·Q2上有：

HC=H0+S·QC2

其中，HC、QC为未知数，解方程得：

HC=H1×H0/（H1-S·Q12）

QC=Q1×[H0/（H1-S·Q12）]1/2

根据比例律有：

nmin=n0×[H0/（H1-S·Q12）]1/2

2.2 定速泵对调速范围的影响

实践中，供油系统往往是多台外润滑重油泵并联供油。由于投资昂贵，不可能将所有外润滑重油泵全部调速，所以一般采用调速泵、定速泵混合供油。泊泰邦在这样的系统中，应注意确保调速泵与定速泵都能在高效段运行，并实现系统zui优。此时，定速泵就对与之并列运行的调速泵的调速范围产生了较大的影响。主要分以下两种情况：

2.2.1 同型号外润滑重油泵一调一定并列运行时，虽然调度灵活，但由于无法兼顾调速泵与定速泵的高效工作段，因此，此种情况下调速运行的范围是很小的。

2.2.2 不同型号外润滑重油泵一调一定并列运行时，若能达到调速泵在额定转速时高效段右端点扬程与定速泵高效段左端点扬程相等。则可实现zui大范围的调速运行。但此时调速泵与定速泵绝对不允许互换后并列运行。

2.3 电机效率对调速范围的影响

在工况相似的情况下，一般有N∝n3，因此随着转速的下降，轴功率会急剧下降，但若电机输出功率过度偏移额定功率或者工作频率过度偏移工频，都会使电机效率下降过快，zui终都影响到整个外润滑重油泵机组的效率。而且自冷电机连续低速运转时，也会因风量不足影响散热，威胁电机安全运行。

3、管路特性曲线对调速节能效果的影响

虽然改变外润滑重油泵性能曲线是外润滑重油泵节能的主要方式，但是在不同的管路特性曲线中，调速节能效果的差别却是十分明显的。在设计工况相同的3个供油系统里（即zui大设计工况点均为A点，均需把流量调为QB），外润滑重油泵型号相同，但管路特性曲线却不相同，分别为：

①H=H1+S1·Q2（H0=H1）

②H=H2+S2·Q2（H0=H2，H1＞H2）

③H=S3·Q2（H0=H3=0）

很显然，若采用关阀调节，则3个系统满足流量QB的工况点均为B点，对应的轴功率为NB；若采用调速运行，则3个系统满足流量QB的工况点分别为C,D,E点，其对应的运行转速分别为n1,n2,n3,相应的轴功率分别为NC,ND,NE。由于N∝Q·H,所以各点轴功率满足NB＞NC＞ND＞NE。

可见，在管路特性曲线为H=H0+S·Q2的系统中采用调速节能时，H0越小，节能效果越好。反之，当H0大到一定程度时，受电机效率下降和调速系统本身效率的影响，采用变频调速可能不节能甚至反而增加能源浪费。

4、两种调速供油方式节能效果比较

在供油系统中，变频调速一般采用以下2种供油方式：变频恒压变流量供油和变频变压变流量供油。其中，前者应用得更广泛，而后者技术上更为合理，虽然实施难度更大，但代表着外润滑重油泵变频调速节能技术的发展方向。

4.1 变频恒压（变流量）供油

所谓恒压供油方式，就是针对离心泵“流量大时扬程低，流量小时扬程高”的特性，通过自控变频系统，无论流量如何变化，都使外润滑重油泵运行扬程保持不变，即等于设计扬程。若采用关阀调节，当流量由Q2→Q1时，则工况点由A1变为A2，浪费扬程△H=H1-H3=△H1+△H2。若采用变频恒压供油，则自动将转速调至n1，工况点处于B1点。由于变频调速是无级变速，可以实现流量的连续调节，所以，恒压供油工况点始终处于直线H=H2上，在控制方式上，只需在外润滑重油泵出口设定一个压力控制值，比较简单易行。显然，供油节约了△H1，而没有考虑△H2。因此，它不是zui经济的供油调节方式，尤其在管路阻力大，管路特性曲线陡曲的情况下，△H2所占的比重更大，其局限性就显而易见。

4.2 变频变压（交流量）供油

变压供油方式控制原理和恒压供油相同，只是压力设置不同。它使外润滑重油泵扬程不确定，而是沿管路特性曲线移动。当流量由Q2→Q1时，自动将转速调至n2，工况点处于B2点。此时外润滑重油泵轴功率n2小于恒压供油外润滑重油泵轴功率N1。变压供油理论上避免了流量减少时扬程的浪费，显然优于恒压供油。

但变压供油本质上也是一种恒压，不过将外润滑重油泵出口压力恒定变成了控制点压力恒定，它一般有2种形式：

4.2.1 由流量Q确定外润滑重油泵扬程

流量计将测得的外润滑重油泵流量Q反馈给控制器，控制器根据H=H0+S·Q2确定外润滑重油泵扬程H，通过调速使H沿设计管路特性曲线移动。

但在生产实践中情况比较复杂。对于单条管路输油系统，是可以得到与之对应的一条管路特性曲线的。而在市政供油管网中，则很难得到一条确定的管路特性曲线。在实践中，只能根据管网实际运行情况，通过尽时能接近实际的假设，计算出近似的管路特性曲线。

4.2.2 由zui不利点压力Hm确定外润滑重油泵扬程

即需在管网zui不利点设置压力远传设备，并向控制室传回信号，控制器据此使外润滑重油泵按满足zui不利点压力所需要的扬程运行、由于管网zui不利点往往距离泵站较远，远传信号显得不太方便，而且，在市政供油系统中，由于管网的调整，用油状况的变化等随机因素的影响，都会使实际zui不利点和设计zui不利点发生一些偏差，给变压供油的实施带来困难。

5、结论

①变频调速是一种应用广泛的外润滑重油泵节能技术，但却具有较为严格的适用条件，不可能简单地应用于任何供油系统，具体采取何种节能措施，应结合实际情况区别对待

②变频调速适用于流量不稳定，变化频繁且幅度较大，经常流量明显偏小以及管路损失占总扬程比例较大的供油系统。

③变频调速个适用于流量较稳定，工况点单一以及静扬程占总扬程比例较大的供油系统。

④变频变压供油优于变频恒压供油。