近几年来，变频调速技术以其显著的节能效果和可靠的控制方式在空调系统中水泵和风机应用较多，并且其技术也比较成熟，但在地下水源热泵空调系统中深井泵供水应用，目前还很少见，但是却相当有必要。对沈阳地区的地下水源热泵应用试点调查发现，在地下水源热泵空调系统中，当热泵容量不大一台深井泵的供水量能满足两台或更多热泵机组所需的水量。在实际运行中发现，热泵机组大部分时间部分负荷运行，而深井泵一直在满负荷状态运行，结果造成了电费及水费的大量增加。因此深井泵变频调速供水技术在地下水源热泵系统中的应用具有很大的节能潜力。

     目前，在地下水源热泵空调系统中，经常一台深井泵的供水量能满足两台或更多热泵机组所需的水量。但是在实际运行中发现，热泵机组大部分时间都在部分负荷运行，而深井泵一直处于满负荷运行，结果造成了电费及水费的大量增加。针对这个问题，本文以实际工程为例，采用深井泵变频技术变流量供水，既满足热泵对井水的要求，又节省了电能和井水量，介绍了深井泵变频控制方法和原理、变频范围的确定，并根据深井泵运行情况实测结果，分析其节能效果和经济性。

2工程概况

首先我们来介绍一下QJ系列深井泵产品：

QJ深井泵产品概述

     QJ型井用潜水电泵是根据国家标准设计的节能产品，广泛用于农田灌溉、工矿企业的供排水和高原、山区的人、畜用水。该型泵由QJ潜水泵和YqS型潜水电机组成一体潜入水下进行工作。具有结构简单、体积小、重量轻、安装、维修方便，运行安全、可靠、节能等特点。

QJ深井泵型号意义

QJ深井泵产品特点

    1、水泵为离心式或混流式；采用水润滑轴承；与电机的联接采用联轴器刚性联接。泵叶轮在电机带动下旋转产生离心力，使液体能量增加经泵壳的导流作用进行提水。在水泵上端设有逆止阀体，防止电泵停机时，因扬水管中倒流的水损坏工作部件。阀上有泄水孔，可将管路中的水缓缓放掉，防止冬天冻裂管路。  (注：低扬程潜水泵不设逆止阀体)

    2、电机为密闭充水湿式结构。电机定子绕组采用耐水的聚乙烯绝缘，尼龙护套多层结构的电磁线。导轴承及推力轴承均采用水润滑材质。电机内部充满清水，用以冷却电机和润滑轴承。电机底部装有调压膜，用以调整由电机温升引起的机体内清水的胀缩压差。电机的上端轴上装有防砂机构，用来阻止水中泥砂进入机体内部。

    3、管路部分：用以联接电泵使其吊装在机井中，将水输送到地面上去。主要由短输水管、输水管、弯管、夹板等部件组成。短输出管是输水管路与电泵的连接过渡部件。弯管安装在井口处，以改变水流的传送方向。夹板是在电泵的安装过程中吊装和固定输出管路。

QJ深井泵使用条件

1．电源要求：

    (1)额定频率为50赫兹，电机端额定电压应保证为380+5％伏的三相交流电源(若用户电压为660伏时需特殊定货)。

    (2)变压器负载功率不应超过其容量的75％。

    (3)变压器距井较远时，应考虑输电线线压降，对功率大于45KW的电机，要求变压器到井口距离不超过20米，大于20米时，要求输电线规格比配电缆规格大两个等级，并考虑线压降。

 2．水质要求：

    (1)一般无腐蚀性清水。

    (2)水中含砂量不大于0.01％(质量比)。

    (3)酸碱度PH值在6．5-8．5范围内。

    (4)水中氯离子含量不大于400毫克／升。

    (5)硫化氢含量不大于1．5毫克／升。   

    (6)水温不高于20℃。

 3．井筒要求：

    正直、光滑、不得有凸起或井管错位现象，井内径不小于相应的机座号。

QJ深井泵安装示意图 QJ深井泵产品结构 QJ深井泵性能规范 QJ深井泵使用说明 QJ深井泵常见故障及排除方法

深井泵结构、性能、使用维护方法可点上方连接查看 这里不再列出数据了

    本文的分析以实际工程冬季运行为研究对象，工程概况如下：

    某高校新校区办公楼层数五层，建筑面积11030m2，夏季空调设计冷负荷为894kw，冬季空调设计热负荷为1012kw。办公楼冷热源采用两台地下水源热泵机组，制热工况：制热量515kw，输入功率136.02kw，冷水流量65m3／h，热量88.6m3／h，一台抽水泵抽水量160m3／h，功率37kw。冬季运行时问：11月份3月份，每天24小时运行。

3深井泵变频调速供水控制方法

    深井泵采用温差控制法。由于热泵机组在制热工况下，必须保证蒸发器出水温度不能过低，所以在深井泵回水管道上设温度传感器，设定温度为t们井水源侧回水温度大于tjh值时，深井泵控制器向变频器发出降低电流频率信号，变频器将输入电源的频率降低，深井泵的转数相应降低，水泵供水量、轴功率和电动机输入功率也随之降低，从而达到了节能的目的。当水源侧回水温度低于tm值时，增频调节。

4水泵变速调节原理

    改变水泵的转速，可以改变水泵的性能，从而达到调节工况点的目的。根据相似定律，对于同一台水泵以不同转速运行时，水泵的流量、扬程、轴功率与转速的关系，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。—水泵额定转速，r／min；n—实际运行工况下的转速，r／min；

    Q。—水泵额定转速时的流量，m3／h；Q—实际运行工况下的流量，m3／h；

    H。—水泵额定转速时的扬程，m；H—实际运行工况下的扬程，m；

    P。—水泵额定转速时的功率，kw；P—实际运行工况下的功率，kw。

由(1)式和(2)式，可得

H。／Q12=H2／Q22=k(4)

即H=kQ2(5)

    (5)式是以坐标原点为顶点的二次抛物线，线上各点具有相似工况，由相似定律知，当水泵前后的转速变化的时候，水泵效率不变，故相似工况抛物线也称等效率曲线。因此从节能角度考虑，通常采用改变水泵转速的方法来改变水泵的工况点，尽量使其在率范围内工作。

5水泵变频范围的确定

    当热泵机组负荷变化时，深井泵的供水量也随之变化。深井泵的供水量在(Qmin～Q。)之间，即深井泵的变频范围(nmin～n。)，如图1所示。热泵机组所需的zui小流量为40 m3／h(设备要求)，即为深井泵的zui小供水量，则深井泵的zui小转速：得：nmin=Qmin／Qe×n。=40／160×2900=725转／分

冬季制热工况深井泵的变频范围：725转／分～2900转／分。

6不同频率下深井泵供水量和耗电量

    深井泵变频供水设备采用HT微机控制变频调速给水设备，其中变频器型号

为(VFD-F，45KW／60HP，460HP，3phase)。深井泵变频后，在不同频率下，深井泵供水量和耗电量实测结果如图2、图3所示：

  图2不同频率下深井泵供水量情况    图3不同频率下深井泵耗电量情况

    分析图2、图3，可以得出：当电源输入的频率下降时，深井泵的供水量和耗电量也随着逐渐降低。当频率45hz下降到30hz时，深井泵供水量由1 22m3／h下降到54m3／h，与额定转速时的供水量相比分别下降了23.75％、66.25％。而输入功率由26.2kw下降到8.9kw，与额定转速时的输入功率相比分别下降了29.1％、75.9％。由此可见，节能效果相当明显。但是当频率下降到20hz时，虽然深井泵仍在运行，由于扬程不够，供水量接近等于零。

7深井泵变频运行实测及节能效果分析

7.1整个供暖期深井泵运行工况实测和节能效果分析

    通过整个冬季供暖期深井泵实际运行工况跟踪测量，将深井泵不变频和变频日供水量和日耗电量变化如图6、图7所示：

图6冬季供暖期深井泵日供水量情况    图7冬季供暖期深井泵日耗电量情况

由图6、图7，可以得出：深井泵在十一月、十二月、一月、二月、三月与不变频相比分别节省供水量82222m3、80924m3、78942m3、77440m3、84841m3。整个冬季供暖期深井泵采用变频技术后，总共节省供水量404369 m3。同样，深井泵采用变频技术后，耗电量在十一月、十二月、一月、二月、三月与不变频相比分别节省21 136.8 kwh、21284.5 kwh、20813 kwh、20155.4kwh、21858.2 kwh。整个冬季供暖期深井泵采用变频后，总共节省耗电量105247.9kwh。

8结论

    在地下水源热泵空调系统中，根据热泵机组运行负荷情况，深井泵采用变频调速供水技术，可有效地减少耗电量和供量，明显地节省运行费用，带来显著的经济效益。