如今，似乎泵行业的每个人都在跳上变速车。变速驱动器真的是解决泵系统问题的神奇红色药丸吗?答案是:视情况而定。
变速泵系统的应用将从节能、控制管理、可靠性和减少设备磨损等方面解决许多问题。所有这些因素加起来可以降低泵系统的总拥有成本(TCO)。
矛盾的是，在阴影中仍然存在邪恶的泵边界和系统限制，等待着破坏派对，所以变速可能不是所有应用程序的灵丹妙药。泵曲线与系统曲线的并置关系必须是相容的。就像美满的婚姻一样，他们需要彼此适当地契合。
当我开始从事泵行业时，变速意味着你要使用蒸汽轮机或液力偶合器来驱动泵，这两种选择都很昂贵，投资回报率(ROI)间隔时间很长。
快进到今天，许多关于变速驱动器(VSD)和变频驱动器(VFD)子集的早期问题现在已经消失在后视镜中。仅在北美就可能有数万个成功的应用程序。在本专栏中，我们将重点介绍VFD应用程序。
为什么你想要一个变速泵?
应用VSD最常见的原因是，对于所有或部分系统要求，泵是超大的。因此，泵的输出可以通过旁路或节流的方式来避免泵的操作点位于曲线的右端，因为右端存在潜在的气蚀和相关的性能问题。节流或泵的旁路流量效率低，表现为浪费能源。
VSD的另一个原因可能是系统的运行需求是动态的——随着工艺条件、负荷和/或液位的变化，泵的运行条件要求也会发生变化。vfd的一个很好的应用是在多泵并行运行的系统上。BETVICTOR体育官网vfd(通过谨慎的增量速度调整)可以迫使泵在系统中一起令人满意地运行，而它们通常会争夺液压负载。BETVICTOR体育官网
安装VSD/VFD的主要经济原因是节能，但它也可以简单地具有软启动/停止能力，以避免转子动态惯性和/或水锤问题。vfd提供了在单相电源上操作三相电机的能力，这在非工业、农村和农业应用中具有重要的优势。
从系统控制方面来看，vfd“讲”数字，因此，与计算机(OS系统)电子控制电路，如可编程逻辑控制系统(plc)，分布式控制系统(DCS)和监控和数据采集(SCADA)系统的接口非常好。
替代方法
为了获得更可靠、更高效的泵送系统，VFD可能是最佳和最高效的选择。但如果VFD不是答案(由于各种原因)，替代方案可能包括以下一些:
- 多速电机泵(紧密耦合)，通常只用于水循环系统。选择三种不同的速度。
- 多个相同或不同尺寸BETVICTOR体育官网的泵，可以并联或串联
- 上面的一个子集可以是一个大泵和一个小泵的组合，称为“小马泵”组合。这两台泵不能同时BETVICTOR体育官网运转。它们可以是串联的，平行的或者串并联的。
- 根据需要打开和关闭泵，以控制过程
- 用两路或三通控制阀或简单的旁路来控制泵的排放。一个子集的解决方案可能是一个孔旁路。
- 液压和磁力联轴器
- 皮带和捆的排列
- 替代驱动，如IC(内燃机)发动机，空气(气动)或液压马达和蒸汽轮机
在你购买VSD/VFD之前
vfd驱动泵与给定系统的动态条件点(扬头和流量)的适应性或契合度就像一个大的拼图游戏:你不能强迫各个部分匹配，但当各个部分组合在一起时，它可以形成一幅真正漂亮的画面。
在决定购买VFD系统之前，首先要看一看泵的占空比，在所有预期流量和压力(水头)条件下的系统要求，液体特性(特别是如果涉及浆液或悬浮固体)，几何形状，以及泵和系统曲线的交点。
此外，要了解泵、电机、驱动器和系统的限制和边界。
电机:速度，效率，马力和扭矩
电机速度是交流(AC)电源的频率(以赫兹或周期表示)和电机极(绕组组)的数量的函数。
绕组集的数目总是偶数。例如，一台60循环功率的双极感应电动机将以低于3600转/分钟(rpm)的速度运行，通常名义转速为3550转/分钟。
同步速度将是3600转/分，但由于绝大多数工业电机是异步感应型，而不是同步型，因此存在固有的“转子滑移”。
因此，电机以稍慢的速度运行，通常在2%至5%。在速度低于基本速度的60%时，电机效率会急剧下降。
为了防止在这个低效率范围内操作电机，可以制定操作指南，并将其置于控制逻辑中，以避免在小于满载50%的情况下操作电机。当你调整速度时，要注意所需的马力(hp)和/或扭矩，因为在某些时候，你可能没有足够的马力或扭矩。
泵亲和定律
泵的性能随转速而变化。重要的是要理解，随着速度的变化，其中三个函数以极大不同的方式变化。
流量随转速的变化而直接变化。即转速增大或减小，流量成线性比例变化。头部随速度比的平方而变化。所需的功率随速度比的立方而变化。
亲和性定律适用于速度的微小变化，并注意系统曲线仍然决定了泵的运行位置。
请注意，速度的微小变化对功率(立方体函数)有很大的影响，这是vfd如此受欢迎的主要原因之一。我建议您使用泵制造商提供的变速曲线，并仅在理解功能和估计时使用亲和定律。
亲和性定律:Q =流量，H =扬程，BHP =制动马力，N=速度。
对于泵上叶轮直径的变化，直径比与速比具有相似的亲和规律。直径比的变化将对流量产生直接影响。
扬程将受到直径比的平方的影响，功率将受到直径比的立方的影响。公式与上述相同，只是用直径(D)代替速度(N)。
类似于亲和力“法则”，这些拇指法则只适用于小的变化。注意，叶轮直径与最大直径的变化越多，这种关系就越不准确。
我建议，如果可能的话，使用vfd驱动泵的最大尺寸叶轮，以便在所有选定的速度下更好地保持效率，除非可能会使泵超速，而惯性问题可能会出现。