变频冷冻水泵运行效率测试与分析

    冷冻水泵的变频调速已越来越多地应用在中空调系统中，但在对其进行有关技术分析时，人们普遍认为在调速过程中变频泵的效率可以当作常数，即认为效率在一定的变速范围内几乎不变，文献[1]提供的变频器效率、电机效率及水泵效率的变化曲线似乎也为此提供了佐证。但应注意的是，文献[1]只是提供了一种类型产品的效率特性曲线，能否将其作为普遍适用的规律尚值得怀疑。

    各种效率都会影响到变频冷冻水泵的总能耗，因此，这些效率在变速过程中的变化特点对研究冷冻水泵变频节能就尤显重要。本文对不同运行条件下变频冷冻水泵机组的总效率（或称全效率）、电机与冷冻水泵的综合效率、冷冻水泵的水力效率与容积效率等随转速变化进行了试验和分析。

    1 测试结果与分析

    用于试验的中央空调冷冻水系统及其测试仪表已在文献[2]中示出。主要由小型冷水机组、冷冻水泵、立式风柜、吊顶式风柜（用作新风机）、3 台风机盘管、管路及测试仪表等所组成。冷冻水泵的变频控制采用冷冻水供、回水总管上的压差为信号源。由 DDC 控制器对该压差信号采样并与设定值进行比较后，发出控制指令至变频器，由变频器调节冷冻水泵的转速。

    为了比较设定压差值 ?p 对变频冷冻水泵运行特性的影响并发现其规律，测试分别在 4 种情况下进行：3种不同的设定压差值即 ?p 分别为120，160，200kPa 时的参数测量，以及不改变冷冻水管路上任何设备的状态（即不改变管路特性）、不设压差控制而采用手动变频时的参数测量。

    变频冷冻水泵机组的总输入功率（简称为总输入功率）亦即变频器输入功率、变频器输出功率（即冷冻水泵电机的输入功率）、冷冻水泵的有效功率分别用 Nin，Nm，N 表示。冷冻水泵的有效功率可用（1）[3]式得出：

N = γQH（1）

    式中，γ 为水的容重（γ = ρ g， ρ 为水的密度），单位为 N/m³；Q 为体积流量，单位为 m³/s；H 为扬程，单位为 m。由于未能测得冷冻水泵的轴功率，故未能获得相应的电机效率η _d与冷冻水泵的效率η_p ，只能计算电机和冷冻水泵的综合效率。各效率可根据效率的定义（即输出功率与输入功率之比）分别确定如下：

    变频冷冻水泵机组的总效率（或全效率）[1]

    变频器的效率由其输出与输入功率之比确定，即

    电机和冷冻水泵的综合效率由水泵的输出功率与电机的输入功率之比确定，即