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  近幾年來，變頻調速技術以其顯著的節能效果和可靠的控制方式在空調系統中水泵和風機應用較多，并且其技術也比較成熟，但在地下水源熱泵空調系統中深井泵供水應用，目前還很少見，但是卻相當有必要。對沈陽地區的地下水源熱泵應用試點調查發現，在地下水源熱泵空調系統中，當熱泵容量不大一臺深井泵的供水量能滿足兩臺或更多熱泵機組所需的水量。在實際運行中發現，熱泵機組大部分時間部分負荷運行，而深井泵一直在滿負荷狀態運行，結果造成了電費及水費的大量增加。因此深井泵變頻調速供水技術在地下水源熱泵系統中的應用具有很大的節能潛力。

     目前，在地下水源熱泵空調系統中，經常一臺深井泵的供水量能滿足兩臺或更多熱泵機組所需的水量。但是在實際運行中發現，熱泵機組大部分時間都在部分負荷運行，而深井泵一直處于滿負荷運行，結果造成了電費及水費的大量增加。針對這個問題，本文以實際工程為例，采用深井泵變頻技術變流量供水，既滿足熱泵對井水的要求，又節省了電能和井水量，介紹了深井泵變頻控制方法和原理、變頻范圍的確定，并根據深井泵運行情況實測結果，分析其節能效果和經濟性。

2工程概況

首先我們來介紹一下QJ系列深井泵產品：

QJ深井泵產品概述

     QJ型井用潛水電泵是根據國家標準設計的節能產品，廣泛用于農田灌溉、工礦企業的供排水和高原、山區的人、畜用水。該型泵由QJ潛水泵和YqS型潛水電機組成一體潛入水下進行工作。具有結構簡單、體積小、重量輕、安裝、維修方便，運行安全、可靠、節能等特點。

QJ深井泵型號意義

QJ深井泵產品特點

    1、水泵為離心式或混流式；采用水潤滑軸承；與電機的聯接采用聯軸器剛性聯接。泵葉輪在電機帶動下旋轉產生離心力，使液體能量增加經泵殼的導流作用進行提水。在水泵上端設有逆止閥體，防止電泵停機時，因揚水管中倒流的水損壞工作部件。閥上有泄水孔，可將管路中的水緩緩放掉，防止冬天凍裂管路。  (注：低揚程潛水泵不設逆止閥體)

    2、電機為密閉充水濕式結構。電機定子繞組采用耐水的聚乙烯絕緣，尼龍護套多層結構的電磁線。導軸承及推力軸承均采用水潤滑材質。電機內部充滿清水，用以冷卻電機和潤滑軸承。電機底部裝有調壓膜，用以調整由電機溫升引起的機體內清水的脹縮壓差。電機的上端軸上裝有防砂機構，用來阻止水中泥砂進入機體內部。

    3、管路部分：用以聯接電泵使其吊裝在機井中，將水輸送到地面上去。主要由短輸水管、輸水管、彎管、夾板等部件組成。短輸出管是輸水管路與電泵的連接過渡部件。彎管安裝在井口處，以改變水流的傳送方向。夾板是在電泵的安裝過程中吊裝和固定輸出管路。

QJ深井泵使用條件

1．電源要求：

    (1)額定頻率為50赫茲，電機端額定電壓應保證為380+5％伏的三相交流電源(若用戶電壓為660伏時需特殊定貨)。

    (2)變壓器負載功率不應超過其容量的75％。

    (3)變壓器距井較遠時，應考慮輸電線線壓降，對功率大于45KW的電機，要求變壓器到井口距離不超過20米，大于20米時，要求輸電線規格比配電纜規格大兩個等級，并考慮線壓降。

 2．水質要求：

    (1)一般無腐蝕性清水。

    (2)水中含砂量不大于0.01％(質量比)。

    (3)酸堿度PH值在6．5-8．5范圍內。

    (4)水中氯離子含量不大于400毫克／升。

    (5)硫化氫含量不大于1．5毫克／升。   

    (6)水溫不高于20℃。

 3．井筒要求：

    正直、光滑、不得有凸起或井管錯位現象，井內徑不小于相應的機座號。

QJ深井泵安裝示意圖 QJ深井泵產品結構 QJ深井泵性能規范 QJ深井泵使用說明 QJ深井泵常見故障及排除方法

深井泵結構、性能、使用維護方法可點上方連接查看 這里不再列出數據了

    本文的分析以實際工程冬季運行為研究對象，工程概況如下：

    某高校新校區辦公樓層數五層，建筑面積11030m2，夏季空調設計冷負荷為894kw，冬季空調設計熱負荷為1012kw。辦公樓冷熱源采用兩臺地下水源熱泵機組，制熱工況：制熱量515kw，輸入功率136.02kw，冷水流量65m3／h，熱量88.6m3／h，一臺抽水泵抽水量160m3／h，功率37kw。冬季運行時問：11月份3月份，每天24小時運行。

3深井泵變頻調速供水控制方法

    深井泵采用溫差控制法。由于熱泵機組在制熱工況下，必須保證蒸發器出水溫度不能過低，所以在深井泵回水管道上設溫度傳感器，設定溫度為t們井水源側回水溫度大于tjh值時，深井泵控制器向變頻器發出降低電流頻率信號，變頻器將輸入電源的頻率降低，深井泵的轉數相應降低，水泵供水量、軸功率和電動機輸入功率也隨之降低，從而達到了節能的目的。當水源側回水溫度低于tm值時，增頻調節。

4水泵變速調節原理

    改變水泵的轉速，可以改變水泵的性能，從而達到調節工況點的目的。根據相似定律，對于同一臺水泵以不同轉速運行時，水泵的流量、揚程、軸功率與轉速的關系，可用下式表示：

    Q／Q。=n／n。(1)

    H／H。=(n／n。)2(2)

    P／P。=(n／n。)3(3)

式中：  n。—水泵額定轉速，r／min；n—實際運行工況下的轉速，r／min；

    Q。—水泵額定轉速時的流量，m3／h；Q—實際運行工況下的流量，m3／h；

    H。—水泵額定轉速時的揚程，m；H—實際運行工況下的揚程，m；

    P。—水泵額定轉速時的功率，kw；P—實際運行工況下的功率，kw。

由(1)式和(2)式，可得

H。／Q12=H2／Q22=k(4)

即H=kQ2(5)

    (5)式是以坐標原點為頂點的二次拋物線，線上各點具有相似工況，由相似定律知，當水泵前后的轉速變化的時候，水泵效率不變，故相似工況拋物線也稱等效率曲線。因此從節能角度考慮，通常采用改變水泵轉速的方法來改變水泵的工況點，盡量使其在率范圍內工作。

5水泵變頻范圍的確定

    當熱泵機組負荷變化時，深井泵的供水量也隨之變化。深井泵的供水量在(Qmin～Q。)之間，即深井泵的變頻范圍(nmin～n。)，如圖1所示。熱泵機組所需的zui小流量為40 m3／h(設備要求)，即為深井泵的zui小供水量，則深井泵的zui小轉速：得：nmin=Qmin／Qe×n。=40／160×2900=725轉／分

冬季制熱工況深井泵的變頻范圍：725轉／分～2900轉／分。

6不同頻率下深井泵供水量和耗電量

    深井泵變頻供水設備采用HT微機控制變頻調速給水設備，其中變頻器型號

為(VFD-F，45KW／60HP，460HP，3phase)。深井泵變頻后，在不同頻率下，深井泵供水量和耗電量實測結果如圖2、圖3所示：

  圖2不同頻率下深井泵供水量情況    圖3不同頻率下深井泵耗電量情況

    分析圖2、圖3，可以得出：當電源輸入的頻率下降時，深井泵的供水量和耗電量也隨著逐漸降低。當頻率45hz下降到30hz時，深井泵供水量由1 22m3／h下降到54m3／h，與額定轉速時的供水量相比分別下降了23.75％、66.25％。而輸入功率由26.2kw下降到8.9kw，與額定轉速時的輸入功率相比分別下降了29.1％、75.9％。由此可見，節能效果相當明顯。但是當頻率下降到20hz時，雖然深井泵仍在運行，由于揚程不夠，供水量接近等于零。

7深井泵變頻運行實測及節能效果分析

7.1整個供暖期深井泵運行工況實測和節能效果分析

    通過整個冬季供暖期深井泵實際運行工況跟蹤測量，將深井泵不變頻和變頻日供水量和日耗電量變化如圖6、圖7所示：

圖6冬季供暖期深井泵日供水量情況    圖7冬季供暖期深井泵日耗電量情況

由圖6、圖7，可以得出：深井泵在十一月、十二月、一月、二月、三月與不變頻相比分別節省供水量82222m3、80924m3、78942m3、77440m3、84841m3。整個冬季供暖期深井泵采用變頻技術后，總共節省供水量404369 m3。同樣，深井泵采用變頻技術后，耗電量在十一月、十二月、一月、二月、三月與不變頻相比分別節省21 136.8 kwh、21284.5 kwh、20813 kwh、20155.4kwh、21858.2 kwh。整個冬季供暖期深井泵采用變頻后，總共節省耗電量105247.9kwh。

8結論

    在地下水源熱泵空調系統中，根據熱泵機組運行負荷情況，深井泵采用變頻調速供水技術，可有效地減少耗電量和供量，明顯地節省運行費用，帶來顯著的經濟效益。