风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座(二)`.docVIP

风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（） 风机变频调速节能技术（二） 二、风机变频调速节能分析 1 风机（水泵）的几何相似，运动相似和动力相似 两台风机（水泵）若几何相似，就是说它们的形状完全相同，只是大小不同，其中一台风机（水泵）相当于另一台风机（水泵）按一定比例的放大或缩小。举个形象的例子：两张不同比例尺的中国地图，它是几何相似的，但大小相差一定的倍数。应该指出的是：本文所说的两台风机（水泵）几何相似，是指通流部分的几何相似，并不是要求两台风机（水泵）之间的外形轮廓也必须几何相似。 两台风机（水泵）的运动相似是指两台几何相似的风机（水泵）通流部分各对应点的速度三角形相似。显然，只有当两台风机（水泵）的通流部分几何相似，才有可能运动相似，但满足几何相似条件的，不一定满足运动相似的条件，只有当两台几何相似的风机（水泵）都在对应的工况点运行时（例如：都运行在最高效率工况点时），才是运动相似，所以运动相似又称工况相似。 两台风机（水泵）的运动相似则是指作用于两台风机（水泵）内各对应点上力的方向相同，大小成比例。作用于风机（水泵）内流体的力主要有惯性力、粘性力的总压力。因此，为使风机（水泵）中的动力相似，必须对应点上的惯性力与弹性力（或压力与密度）之比相等，惯性力与粘性力之比相等。 2 叶片式风机（水泵）的相似定律 叶片式风机与水泵的相似定律是两台风机（水泵）在满足几何相似和运动相似的前提下导出的。它给出几何相似的风机（水泵）在对应工况点的流量之间、扬程（或全压）之间、功率之间的相互关系为： qv/q’v=(D2/D’2)3·n/n’·ηv/η’v （1） H/H’=(D2/D’2)2·(n/n’)2·ηh/η’h （2） p/p’=(D2/D’2)2·(n/n’)2·ρ/ρ’·ηh/η’h （2a） P/P’=(D2/D’2)5·(n/n’)3·ρ/ρ’·ηm/η’m (3) 式中带“＇”与不带“＇”分别表示两台相似的风机（水泵）各自的参数。ηv、ηh、ηm分别表示风机（水泵）的容积效率、流动效率和机械效率。 式(1)~式(3)即为叶片式泵与风机的相似定律。由于式中的ηv与η＇v、ηh与η＇h、ηm与η＇m常是未知数，故上述各式应用有困难。实践证明，若两台几何相似的风机（水泵）的线性尺寸D2与D＇2相差不很大（例如当D2(大)/D’2(小)≤3）时，且转速n与n＇也相差不大（例如当 n/n’ ≤1.2）时，则可近似认为在对应工况点ηv=η＇v、ηh=η＇h、ηm=η＇m。这时，式（1-1）~式（1-3）可简化表示为： qv/q’v=(D2/D’2)3·n/n’ (4) H/H’=(D2/D’2)2·(n/n’)2 (5) p/p’=(D2/D’2)2·(n/n’)2·ρ/ρ’ (5a) P/P’=(D2/D’2)5·(n/n’)3·ρ/ρ’ (6) 式（4）~式（6）为工程实际中应用的相似定律，但它们应用于D2(大)/D’2(小)≥3或n2(高)/n’2(低)≥1.2时存在一定误差。对于同一台风机（水泵），当输送的流体密度ρ不变而仅转速变化时，性能参数的变化关系式可由式（4）~式（6）简化得出： qv/q＇v=n/n＇ 　 　(7) H/H＇=( n/n＇)2，p/p＇=( n/n＇)2 (8) P/P＇=( n/n＇)3 　 (9) 式（7）~式（9）称为比例定律。 例1 两台几何相似的离心泵，其D2/D＇2 =2，且n=n＇，求此两台泵在对应工况点的流量比、扬程比和轴功率各为多少。 解：由相似定律式（4）~式（6）得： qv/q’v=(D2/D’2)3 = 8 H/H’=(D2/D’2)2 = 4 P/P’=(D2/D’2)5 = 32 即把泵的线性尺寸几何相似地均放大一倍时，对应工况点的流量、扬程、轴功率将各增到原来的8倍、4倍和32倍。 例2 某台离心式风机采用变速调节方式，当其转速降低到原来额定转速的一半时，其对应工况点的流量、全压、轴功率各降到原额定转速时的多少倍（设气体密度不变）？ 解：由比例定律式（7）~式（9）得： qv/q＇v=n/n＇=1/2