水泵并联变频运行的实验研究

　　0 引言

　　水泵并联运行，除了能提高管路的流量外，还可以通过调节运行水泵的数量来实现系统中所需的最佳流量。在既定的管路系统中，并联水泵与单台水泵相比可能会出现流量增加很少的情况，有时并联水泵的工作点会严重偏离并引起电机超载。出现这样的情况，并联就失去了其本质意义[1]。另一方面，在目前的水冷冷水机组或水源热泵实验装置中，希望两套试验系统不仅能够分别单独运行实现冷水机组或热泵机组性能的测试，而且也可以合并起来运行进行更大冷量机组的测试[2-5]。这就要求并联后的流量能有最大限度的增加，同时单台水泵也能在各自的工况点运行。

　　并联水泵，需要调节流量时，可采用“一变多定”或“同步变频”的方法，目的都是为了保证水泵的高效、安全运行或对流量的调节需求[6]。

　　因此，要实现单台水泵在更大流量范围内运行，采用变频的技术是很好的选择。通过变频器拖动水泵运行，不仅能实现流量的在更大范围内随意调节，也能极大的节约运行能耗。

　　并联的目的是增加流量，但并不是台数越多越好，当水泵并联达到3台以上时效率会显著下降[7]。

　　鉴于此，搭建了并联水泵的实验装置，对两台水泵并联变频运行的特性进行研究，并深入探讨两套管路系统能分能合的调节方法及可行性。

　　1 实验装置介绍

　　试验装置的原理图如图 1 所示。

　　本装置用两台同型号的格兰富水泵(Q：7m3/h，H：20m)，分别从两个水箱抽水，在集水器中混合后回到两个水箱。水泵出口处留有取压孔，用川仪横河的压差变送器(型号：EJA110A-DHS5A-22NC)测量水泵出口压力。系统中的流量采用横河 AXF 系列的电磁流量计进行测量。用两台欧姆龙的变频器调节 Pump1 和 Pump2 的转速。流量计1和流量计2测出的流量输送给调节表(型号：日本山武，SDC36)，PID 调节表根据设定值自动调节变频器的输出频率，从而控制流量。集水器出口的其中一条管路上安装有电动两通阀和流量计，通过 PID 调节表调节电动两通阀的开度来实现此处流量的调节。所用仪器、仪表都具有很高的精度，保证了测量的准确性与可信度。

　　2 实验数据及分析

　　2.1 两台变频时的流量和扬程

　　在变频条件下，通过相似定律可推算出水泵流量、扬程及频率的关系。

　　如图 2 所示，单台水泵在变频条件下的性能变化是一系列趋势相同的曲线[8]。

　　调整好阀门的开度后，进行试验研究。可以认为通过 Pump1 和流量计 3 是一个回路，并最终流回至水箱 1。