认识水泵、风机的相似定理

　　1引言水泵风机的功耗占空调系统总能耗的30 60，随着空调节能形势的紧迫，水泵风机的变频节能问成了大家注目的焦点。然而对于在系统中运行2泵与风机全相似运行的涵义在泵与风机的教科书中提出，如果泵或风机满足几何相似运动相似和动力相似个相似条件，泵或风机就在全相似工况下运行。在全相似工况下运行的泵或风机其流量扬程功率与转速之间符合下面个的相似定理的公式菜或风机的流量，38；栗或风机的转速；泵或风机的扬程！；泵或风机的轴功率，贾；下标化栗或风机在额定转速。时的参数；1泵或风机在转速，时全相似工况卞的参数。

　　从理论上严格地讲，式3中泵或风机的轴功率取8应当是泵或风机的有效功率，可以按下式计算Wr=APxL4只是在全相似工况运行的栗或风机的轴效率是不变的，从77，=，的关系中可以推导出公式3.文献1的实验数据证明了这个结论。

　　下的变频水泵或风机的性能曲线与管路阻力特性曲线的交点。工况点是转速下的变频水泵或风机的性能曲线与管路阻力特性曲线艮的交点。可以严格地从理论上证明，只有工况点人1是和额定工况点，完全相似的，也只有工况点人1才和工况点人。存在着13公式的关系。其他任何点，比如特性曲线，与等压线行的交点0就不存在式13的关系。

　　导出来的，然而，实际上它是使用在容人水泵或风机管道阀门盘管及相应的控制系统的个系统中，容人系统中的水泵或风机的性能要受管路系统阻力特性及相应的控制系统的关联制约和影响。从大系统论可知，系统中的水泵或风机的性能和孤立的水泵或风机性能，要用大系统的理论，用系统思考的理念。

　　制洁空涸按照系统思考的理念可以严格地从理论上证明，在节能的全相似变压变流量系统中，对水泵或风机的个全相似条件的要求，不仅是对水泵或风机的，也是对管道阻力元件的要求。这就是公式3揭的深刻内涵，这种内涵只有用系统思考的理念才能深刻的理解。这种观点得到了文献1中的管路不变，手动变频组实验数据的证实，2，5.

　　许多变频水泵变频风机和变频器的专著的作者没有领会公式13深刻的涵义，不分场合和管路阻力特性，并且没有相应的全相似变压变流量的控制系统与之配，律加以套用。当然这种理念很容易被实验证伪。文献1中不同定压差下变频水泵系统的定戊变流量系统的实验数据已经证明，在定压变流量系统中公式13的关系是不成立的。这个例子再次证明了的数学家哲学家哥德尔所说数学公式3相对总功率与相对转速立方相对电机功率与相对转速立方相对轴功率与相对转速立方给人们的内容，比人们对它理解的内容要多得多。

　　3扬程的内涵和节能控制的实质从公式4可以清楚看出，泵或风机的扬程的物理涵义是将单位流量的流体提高扬程么户的水泵或风机做的有效功。知道了扬程的物理涵义，我们就能清楚地解释，为什么在定压变流量变频泵或风机节能控制系统中，变频泵或变频风机的功耗只和流量乙的次方成正比当然和转速有隐函关系，没有如公式3的次方的关系。

　　变频泵或风机节能控制的实质是控制能量传递链。变频水泵或风机的总输人功率可用公式5计算制沼空，吊力几4 Th，变频泵或风机的轴效率，无因次；V，r变频泵或风机的传动效率，无因次，直接传动爪=1.，联轴器传动7=0.98，型皮带传动=0.95，齿轮传动7，77，变频水杲或风机的电机效率，无因次；7，变频水泵或风机的变频器效率，无因次。

　　从公式5可以看出泵或风机的能耗是通过变频器电机传动环节水泵或风机等能量传递链将电能终转换为流体的压力能。这个能量传递链中每个环节的转换效率均影响到变频水泵或风机的总输人功率变频节能的工作应当在整个能量传递链中的每个环节中展开，而不能仅仅考虑个方案个环节。

　　这是个系统，应当用系统思考的理念处理变频水泵或风机的节能问。比如，当空调负荷发生变化时，改变泵或风机转速，使泵或风机输送的流量就是空调负荷需要的流量，如果泵或风机在全相似工况运行，就有公式3的节能关系，全相似变压变流量节能控制方案有其他任何变流量系统所没有的节能的控制效果。

　　然而即便是在节能的全相似的变压变流量系统，通常的系统设计时往往忘记了件非常重要的事水泵风机额定工况点。的确定。现在的空调设计中水泵或风机额定工况点。的确定是模糊的，甚至是灵机动的，如果水栗或风机特性不和管路系统阻力特性相匹配，额定1况点入。就不在水泵或风机的高效工作区。从泵或风机样本上的特性曲线可以看出，水栗或风机的不同工况点，效率大相差可达20.变频水泵或风机在整个生命周期都是按照选定的效率运行的，如果选定的额定工况点的效率非常低，它就要在整个生命周期中低效状态工作2025.这样就是效率再高的水泵或风机在不匹配的水路或风路系统中也发挥不出效能来。按照系统思考的理念，作者的研发小组开发出了水泵风机选型软件。该软件能够地计算出在系统中运行的泵风机的设计工况点，并确保选取的水泵风机工况点位于高效区段。

　　另如，从电机和变频器的特性可看出，当它们的负荷率低于30时，电机的效率7，变频器的效率7迅速下降，从公式4可以看出，这时即便是节能的全相似的变压变流量系统，系统整体也是不节能。经换算，就是在66额定流量的范围内变频水泵或风机才是节能的，同时这对冷机的工作也是安全的。流量如果低于额定66，变频水泵或风机就不节能了，这时控制系统的特性必须转变，特别是在多泵并联运行的变频系统。更要注意在不同台数的水泵或风机运行时，必须保证不同台数的水泵或风机的特性也要和管路阻力特性相匹配。在设计水泵或风机的变频控制系统时，定要注意这个问。

　　再如，现有市场上泵或风机专用变频器只是考虑泵或风机的转矩和转速的平方成正比的问及杲或风机适应负荷变化的变频问，并没有考虑部分负荷时电机效率低下的问，因此这类变频器还不能算是泵或风机专用变频器。

　　泵或风机的变频节能不仅仅是安装个变频器的问，它是个系统工程，包括水泵或风机和管路阻力特性匹配选型计算设计管路系统阻力特性及其构成，相匹配的自控系统的设计构成控制策略等子系统构建，这些子系统有机地组成了个不可分割大系统整体，缺个子系统就不能使高层次的变频水泵或风机系统整体涌现出健康系统才能涌现的特性节能。变频水泵或风机系统集成的过程，实质就是要做1+12的丁。作，节能就是系统集成后的大系统才涌现的2里的个内容。

　　大系统级的节能特性，是子系统所没有的，当然大系统级特有的节能属性也要以子系统的高效率为基础，这实质是符合节能工程设计原则节能首先要设备和丁艺流程是节能的。

　　4结语变频水泵或风机节能控制，是个系统丁。程，要用系统思考的理念，才能深刻理解水泵或风机相似原理的内涵。

　　水泵或风机在全相似丁况下，它的功耗才能和转速的次方成正比的关系，这是水泵或风机节能泵或风机容人系统后，它的性能受到水路或风路控制系统的关联制约和影响并发生本质的变化；对泵或风机全相似的要求，也是对水路或风路的要求。

　　1王寒栋。空调冷水泵调速试验研究儿制冷空调与电力机械，2，4，收稿日期2005509下转第页制洁空，电力砍，换热器局部动力粘度，如沸腾换热系数，5沸腾抑制系数，强制对流换热系数，对流强化系数况换热器壁面粗糙度，+ 9热流通童汴7，尺R工质相对压力下标财工质分子量，1丹普兰特准数ArKMartinelii户工质饱和压力，阽3 4传热面积，max大值郭志军，等。水源热泵系统的概论分析。低温与制冷，2001.

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　　韩玲198女，湖北武汉人，硕士研究生。