冷冻水泵变频频率下限分析.pdf

深 圳 职 业 技 术 学 院 学 报 2002 年第 3 期 Journal of Shenzhen Polytechnic No.3, 2002 冷冻水泵变频频率下限分析 王寒栋 （深圳职业技术学院 机电工程系，广东深圳 518055） 摘 要：分析了冷冻水系统中相关设备与装置对水流量的不同要求，在考虑冷冻水管路特 性、冷冻水泵及其电机与变频装置的综合效率等因素的基础上，提出了确定冷冻水泵变频频率 下限或频率范围的方法与步骤。通过考察冷冻水管路阻力系数随空调负荷变化的趋势，提出了 冷冻水泵 “等效静扬程”的概念，指出在空调冷冻水管路中不能直接应用泵的相似定律来确定 冷冻水泵变频运行的工况点或运行频率。 关键词：空调；冷冻水泵；变频 中图分类号：TB657.2 文献标识码：A 文章编号：1672-0318(2002)03-0007-07 1 问题的提出 高层建筑及智能化大楼的大量涌现，使中央空调系统的应用得到了飞速发展，与此同 时，中央空调系统的能耗问题也日益引起人们的关注。统计数据表明，中央空调系统的常 年能耗约占建筑物动力总能耗的 40%～60%，而水泵和风机的能耗又占中央空调系统能耗 总量的 30%～40% 。可见，若能降低长时间运行的水泵与风机的能耗，则可大大降低现代 建筑物的空调能耗。因此，中央空调系统中冷冻水泵的变频调速节能技术越来越受到重视。 在中央空调系统中，冷冻水子系统是通过在不同设备间循环流动的冷冻水来实现热量 的转移，它主要由冷冻水泵、冷冻水管路 （包括管路的附件，如阀门等）和冷冻水流过的 设备 （如冷水机组的蒸发器，空气处理装置的换热盘管等）等组成。其中冷冻水泵是唯一 为冷冻水循环提供动力的设备，其工作参数对冷冻水系统乃至整个中央空调系统的运行状 况和能耗都会产生影响。在一定条件下，水泵的流量 （Q ）、扬程 （H ）、功率 （P ）与转速 [1] （n ）之间的关系满足相似定律 ： Q n H ? n ?2 P ? n ?3 1 = 1 , 1 = ? 1 ÷ , 1 = ? 1 ÷ （1） ? ÷ ? ÷ Q n H n P n 2 2 2 è 2 ? 2 è 2 ? 即当水泵的转速改变时，理论上泵的功率与转速的 3 次方成正比。因此降低转速可以较大 幅度地减少泵的能耗 ，满足节能要求 。 由电机的转速与电源频率之间的关系 n = 60f (1-s) / p （其中 s 为滑差率，p 为极对数）可知，如果改变供电频率f ，则可改变 水泵电机的转速 n ，从而减少水泵的耗电量。可见，水泵运行的频率范围大小不同，其节 收稿日期：2002-08-23 作者简介:王寒栋 （1969-），男，湖南岳阳人，硕士，主要研究方向为制冷空调应用技术、测控技术等。 7 能量也不同。但是，在空调系统中不可能将冷冻水泵的运行频率降得很低，因为运行频率 太低，冷冻水泵难以提供空调系统所需的水量和水压 （扬程），空调系统的正常运行将受到 影响。因此，准确地确定冷冻水泵的运行频率范围对保证空调系统的正常运行，获得最大 节能效果，对冷冻水泵的变频设计与工程改造、运行管理等具有重要意义。 冷冻水泵运转的频率上限一般为工频 50 Hz ，因此，其频率范围的确定主要是变频频 率下限的确定。据调查，目前工程中采用的变频冷冻水泵的频率范围多在35～50 Hz 之间， 个别的下限频率为 32 Hz 。而按 ASHRAE （美国供暖