变频恒压供水试验装置设计及能耗分析
发布时间：2021-01-27 06:08
本文归纳了传统二次供水方式,指出了传统二次供水存在水资源和电能浪费、水质二次污染等问题。而变频恒压供水方式既能够满足用户用水的水量和水压需求,也能够很好地解决传统二次供水能耗高、效率低的问题。本文对变频恒压供水方式的组成、工作原理、使用范围、技术优势进行了系统介绍,并通过搭建供水装置平台,对变频恒压供水和传统的全速节流供水进行研究比较,同时对变频恒压供水方式的最不利点恒压和泵出口恒压控制方法进行了对比研究。本文通过试验和模拟两种方法进行对比研究。首先针对存在问题,提出研究方案,设计并搭建了变频恒压供水试验装置,且进行了试验。研究了在相同流量下不同供水方式供水系统能耗和水泵运行的效率。其次通过FLOWMASTER软件,对试验装置进行建模仿真研究,模拟变频恒压供水方式下泵出口恒压和最不利供水点恒压时供水系统的能耗和水泵运行的效率,并将模拟所得结果并与试验测试结果进行了比较。对研究结果进行了分析,总结出研究结论,为工程实际运行提供参考。试验和模拟结果表明:（1）相较于传统的恒速恒频二次供水方式,变频恒压供水可以按需供水,能够满足用户水压、流量的要求,同时供水效率也有显著提高,因而在很大的程度...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单台水泵与管路联合工作曲线图
变频恒压供水试验装置设计及能耗分析10造成一定的影响。在实际工作中，水泵的工作点与水泵性能特性、管路的水力损失及实际扬程密切相关，水泵的实际运行工况随着这三种因素的改变相应地发生变化。（1）水泵工作点的确定水泵的性能曲线QH和管路特性曲线R、泵的效率曲线Q在坐标系中如图2.2所示。泵的特性曲线和管路特性曲线交点E即是泵的工作点。E点在图中所对应的扬程为EH，流量为0Q，效率为E。图2.2水泵工作点的确定Fig.2.2Determinationofpumpoperatingpoint从图2.2中可以看出，水泵在工作点E的输出流量与用户所需的流量相等，即用水量的供需达到了平衡，当这个平衡点因水泵运行工况点相关参数的变化发生改变时，变频泵进行自动调整，形成新的平衡点。（2）泵工作点的调节从式（2.1）中可知，电动机的转速随着转差率的改变而发生相应的改变。变频器通过对电压频率比(V/F)曲线的选择，设定加减速时间以及转矩补偿曲线，当电机启动时，变频泵的转速是从零开始逐渐升高，实现软启动，减少了启动电流。在变频调速恒压给水系统中，除了转差率的影响，电源频率f的改变使电机的转速n也发生改变，电机转速的增减直接改变水泵转速的增减。在水泵转速增减的过程中，水泵的流量、扬程和消耗的功率都可以随其转速的变化而变化，达到调节水泵工况的目的，扩展了水泵的高效运行范围。
西华大学硕士学位论文112.3.2泵出口恒压节能分析图2.3所示为变频调速泵出口恒压供水工况调节原理图。图2.3变频调速泵出口恒压供水Fig.2.3Constantpressurewatersupplyattheoutletofthevariablefrequencyspeedregulatingpump由图2.3可知，当流量从1Q减小到2Q时，管道系统要求1E点所具有的压力为0H，而泵的运行点压力在1D,泵出口的压力为eH，因此，多余的压力损耗在出口调节阀或管网末端处，即；e0H=HH（2.3）因此，在时间0t内泵的平均水力功率为：00000000111ddttPQHtQHtttHC===（2.4）由式（2.4）可知，功率P与所设定的恒定压力0H和流量Q随时间的变化规律有关，而与管路系统特性无关。这种供水方式与水泵全速节流供水方式相比，通常能显著节约能耗，但节能的大小与管路系统的特性曲线和变频调速装置的效率有关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]供水泵站变频调速系统节能运行研究[J]. 路文梅,彭程,陈欢欢,刘风华. 水电能源科学. 2018(11)
[2]动力分布式系统中用户背压及其变化的讨论[J]. 贾云飞,吴志湘,翟梦娴,于鹏飞. 节能. 2017(01)
[3]二次供水管理模式分析与建议[J]. 刁俊峰. 给水排水. 2015(09)
[4]民用建筑生活二次加压供水几种方式的探讨[J]. 李强. 科技风. 2015(05)
[5]变给定调节的变频调速供水控制系统[J]. 郭荣祥,辛琰,刘爱平,王建华. 安阳工学院学报. 2014(06)
[6]对高层建筑给水排水设计的分析[J]. 高华杰. 中华民居(下旬刊). 2014(10)
[7]管网叠压供水设备的合理选用[J]. 林玉妹. 天津科技. 2014(06)
[8]管网叠压在超高层建筑供水系统中的应用[J]. 杨政忠,翟加君. 中国给水排水. 2013(24)
[9]基于管网水力模型的水箱式二次供水运行优化[J]. 祁司亮,徐强,陈求稳. 给水排水. 2013(S1)
[10]基于市政管网余压的建筑供水节能实验研究[J]. 周渤寅,张永明,邵方,王庆宇,王霖. 节能技术. 2013(01)
博士论文
[1]并联泵组高效高可靠性运行问题研究[D]. 武鹏.浙江大学 2013
硕士论文
[1]面向系统节能的智能供水泵组自适应控制技术研究[D]. 蒙晨.浙江大学 2018
[2]变频供水技术的优化研究[D]. 柯圣华.长安大学 2016
[3]宾馆类建筑二次给水系统的节能优化[D]. 张昊.天津大学 2014
[4]高层办公楼二次供水系统节能及设计优化研究[D]. 鲁帅.天津大学 2014
[5]建筑给水节能新技术实际应用研究[D]. 黄伟乐.华南理工大学 2013
[6]基于变频调速的高楼供水系统变压运行机理及控制策略研究[D]. 刘汪龙.中南大学 2012
[7]基于PLC控制的变频恒压供水系统的研究[D]. 王兵.青岛大学 2012
[8]智能建筑供水系统的研究与设计[D]. 钱宇达.东华大学 2009
[9]高层建筑叠压供水方式分析及动态模拟[D]. 樊户江.合肥工业大学 2007
[10]模糊控制在供水系统中的应用研究[D]. 宋英哲.辽宁工程技术大学 2007
本文编号：3002571
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单台水泵与管路联合工作曲线图
变频恒压供水试验装置设计及能耗分析10造成一定的影响。在实际工作中，水泵的工作点与水泵性能特性、管路的水力损失及实际扬程密切相关，水泵的实际运行工况随着这三种因素的改变相应地发生变化。（1）水泵工作点的确定水泵的性能曲线QH和管路特性曲线R、泵的效率曲线Q在坐标系中如图2.2所示。泵的特性曲线和管路特性曲线交点E即是泵的工作点。E点在图中所对应的扬程为EH，流量为0Q，效率为E。图2.2水泵工作点的确定Fig.2.2Determinationofpumpoperatingpoint从图2.2中可以看出，水泵在工作点E的输出流量与用户所需的流量相等，即用水量的供需达到了平衡，当这个平衡点因水泵运行工况点相关参数的变化发生改变时，变频泵进行自动调整，形成新的平衡点。（2）泵工作点的调节从式（2.1）中可知，电动机的转速随着转差率的改变而发生相应的改变。变频器通过对电压频率比(V/F)曲线的选择，设定加减速时间以及转矩补偿曲线，当电机启动时，变频泵的转速是从零开始逐渐升高，实现软启动，减少了启动电流。在变频调速恒压给水系统中，除了转差率的影响，电源频率f的改变使电机的转速n也发生改变，电机转速的增减直接改变水泵转速的增减。在水泵转速增减的过程中，水泵的流量、扬程和消耗的功率都可以随其转速的变化而变化，达到调节水泵工况的目的，扩展了水泵的高效运行范围。
西华大学硕士学位论文112.3.2泵出口恒压节能分析图2.3所示为变频调速泵出口恒压供水工况调节原理图。图2.3变频调速泵出口恒压供水Fig.2.3Constantpressurewatersupplyattheoutletofthevariablefrequencyspeedregulatingpump由图2.3可知，当流量从1Q减小到2Q时，管道系统要求1E点所具有的压力为0H，而泵的运行点压力在1D,泵出口的压力为eH，因此，多余的压力损耗在出口调节阀或管网末端处，即；e0H=HH（2.3）因此，在时间0t内泵的平均水力功率为：00000000111ddttPQHtQHtttHC===（2.4）由式（2.4）可知，功率P与所设定的恒定压力0H和流量Q随时间的变化规律有关，而与管路系统特性无关。这种供水方式与水泵全速节流供水方式相比，通常能显著节约能耗，但节能的大小与管路系统的特性曲线和变频调速装置的效率有关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]供水泵站变频调速系统节能运行研究[J]. 路文梅,彭程,陈欢欢,刘风华. 水电能源科学. 2018(11)
[2]动力分布式系统中用户背压及其变化的讨论[J]. 贾云飞,吴志湘,翟梦娴,于鹏飞. 节能. 2017(01)
[3]二次供水管理模式分析与建议[J]. 刁俊峰. 给水排水. 2015(09)
[4]民用建筑生活二次加压供水几种方式的探讨[J]. 李强. 科技风. 2015(05)
[5]变给定调节的变频调速供水控制系统[J]. 郭荣祥,辛琰,刘爱平,王建华. 安阳工学院学报. 2014(06)
[6]对高层建筑给水排水设计的分析[J]. 高华杰. 中华民居(下旬刊). 2014(10)
[7]管网叠压供水设备的合理选用[J]. 林玉妹. 天津科技. 2014(06)
[8]管网叠压在超高层建筑供水系统中的应用[J]. 杨政忠,翟加君. 中国给水排水. 2013(24)
[9]基于管网水力模型的水箱式二次供水运行优化[J]. 祁司亮,徐强,陈求稳. 给水排水. 2013(S1)
[10]基于市政管网余压的建筑供水节能实验研究[J]. 周渤寅,张永明,邵方,王庆宇,王霖. 节能技术. 2013(01)
博士论文
[1]并联泵组高效高可靠性运行问题研究[D]. 武鹏.浙江大学 2013
硕士论文
[1]面向系统节能的智能供水泵组自适应控制技术研究[D]. 蒙晨.浙江大学 2018
[2]变频供水技术的优化研究[D]. 柯圣华.长安大学 2016
[3]宾馆类建筑二次给水系统的节能优化[D]. 张昊.天津大学 2014
[4]高层办公楼二次供水系统节能及设计优化研究[D]. 鲁帅.天津大学 2014
[5]建筑给水节能新技术实际应用研究[D]. 黄伟乐.华南理工大学 2013
[6]基于变频调速的高楼供水系统变压运行机理及控制策略研究[D]. 刘汪龙.中南大学 2012
[7]基于PLC控制的变频恒压供水系统的研究[D]. 王兵.青岛大学 2012
[8]智能建筑供水系统的研究与设计[D]. 钱宇达.东华大学 2009
[9]高层建筑叠压供水方式分析及动态模拟[D]. 樊户江.合肥工业大学 2007
[10]模糊控制在供水系统中的应用研究[D]. 宋英哲.辽宁工程技术大学 2007
本文编号：3002571
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