眾所周知，水泵調(diào)速通常都是進(jìn)行轉(zhuǎn)速下調(diào)，那么水泵的轉(zhuǎn)速是否可以調(diào)高呢？泵 的調(diào)速一般不輕易調(diào)高轉(zhuǎn)速，即不超過額定轉(zhuǎn)速。因?yàn)楸脵C(jī)組的轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速時(shí)， 相應(yīng)地電機(jī)轉(zhuǎn)子和泵葉輪的離心力就會(huì)變大，如果泵軸鑄造時(shí)均勻性較差或材質(zhì)的抗裂 性能不好，就有可能出現(xiàn)機(jī)械性損耗，甚至可能出現(xiàn)葉輪飛裂現(xiàn)象；且與水泵匹配的電 動(dòng)機(jī)通常也不允許水泵超過額定功率運(yùn)行（除了瞬時(shí)的微量超載外），因此水泵轉(zhuǎn)速都 是下調(diào)的，本文討論的也是水泵轉(zhuǎn)速下調(diào)的情況。

3.2水泵機(jī)組能耗分析

水泵機(jī)組能耗分析應(yīng)包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)和水泵三個(gè)部分，示意圖如圖3.1

圖3.1水泵能耗分析示意圖

附注：Pi-電動(dòng)機(jī)有功輸入功率；P2-電動(dòng)機(jī)有功輸出功率；Nu-水泵有效功率；Cos0-電動(dòng)機(jī)功率因素; g傳-傳動(dòng)裝置效率；g泵-水泵效率；g電-電動(dòng)機(jī)效率；N-水泵軸功率

水泵能耗分析應(yīng)從水泵有效功率Nu和電動(dòng)機(jī)有功輸入功率Pi之間的關(guān)系入手，兩 者之間存在如下關(guān)系：

Nu=g 泵• g 傳• g 電• Pi    (3.1)

傳動(dòng)裝置有齒輪、皮帶、聯(lián)軸器，而齒輪和皮帶的傳動(dòng)效率小于1，聯(lián)軸器的傳動(dòng) 效率等于1。通常，水泵采用的是聯(lián)軸器傳動(dòng)，那么由圖3.1有P2=N，公式（3.1)可簡(jiǎn) 化為Nu= g泵• g電• Pi，很明顯整個(gè)機(jī)組的效率不僅與水泵效率有關(guān)，與電機(jī)效率也有關(guān) 系[32]。下面對(duì)電動(dòng)機(jī)的特性曲線進(jìn)行分析。

如圖3.2所示，由效率曲線看出，電動(dòng)機(jī)有很寬的高效區(qū)（運(yùn)>40%)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)空 載或輕載（即零流量或小流量）運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)都快速下降，因此電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速比應(yīng)在一定范圍內(nèi)才行。

注：g-效率曲線；Cos0-功率因素曲線；電動(dòng)機(jī)負(fù)載率

文獻(xiàn)[33]中，對(duì)富士:FRN110P9S-4JE型變頻器及其供電的Y315S-4型電機(jī)組成系統(tǒng) 進(jìn)行了效率測(cè)定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3.1所示。

表3.1變頻器及電機(jī)效率-變速比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

k     1     0.95 0.9   0.85 0.8

電機(jī)效率       0.9345     0.9291     0.9251     0.9218     0.9083

變頻器效率    0.9779     0.9768     0.9738     0.9688     0.9668

k     0.75 0.7   0.65 0.6   0.5

電機(jī)效率       0.9001     0.8945     0.8501     0.8356     0.7675

變頻器效率    0.9642     0.9631     0.9604     0.9551     0.9478

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比不低于0.6時(shí)電動(dòng)機(jī)效率和變頻器的效率下降值都 在可接受范圍內(nèi)，而調(diào)速比小于0.6時(shí)，二者效率明顯下降。因此可見，當(dāng)采用變頻器 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，并不是電機(jī)轉(zhuǎn)速想降多少就降多少，而是有一定范圍的，否則電 動(dòng)機(jī)和變頻器的效率會(huì)急速下降，反而造成整個(gè)系統(tǒng)不節(jié)能。

我們知道，水泵和電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器連接，電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻 器對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變勢(shì)必也會(huì)改變水泵葉輪的轉(zhuǎn)速，那么水泵轉(zhuǎn)速的改變會(huì)對(duì)水泵本 身效率產(chǎn)生什么樣的影響呢？下面將進(jìn)行分析。