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中央空调:循环水泵扬程的选择

水泵选型 卧泉泵业 438浏览 0评论

1 问题的提出

在中央空调系统中,循环泵夏季输送冷冻水,冬季输送热水至空调末端装置.工程设计应按照空调系统水流量和系统阻力选择性能良好的水泵.有关暖通空调设计手册都有详细设计计算方法.问题在于实际工程设计时,某些工程师未按照计算方法进行设计计算,而是凭经验想当然,对系统以及某些空调设备、配件等新产品缺乏认真研究,结果导致所选择的水泵不能满足要求,或者造成运行费用增加,甚至水泵不能正常工作,这不得不引起空调设计者的高度重视.

2 理论分析

空调系统水流量的大小由负荷及供回水温差确定,系统阻力通过水力计算求得.按流量和阻力选择的水泵,运行时应处于高效区,其工作点为水泵性能曲线和管路特性曲线的交点,如图1中A点[1].而工程中选择的水泵常常出现两种不正常情况.

水泵工作点示意图1)设计时比较保守,水系统实际流速取值较低,估算系统阻力较大,导致选水泵时扬程加大,使所选择的循环水泵扬程比设计流量下的系统阻力大得多.如图2:

不同水泵的工作点变化图  流量QA是系统设计流量,在此流量下水泵扬程为HB即可。实际选择的水泵扬程为HS。为了保证QA,则要改变管路特性,即通过关小水泵进出口的阀门,使管路特性曲线由Ⅰ变为Ⅱ.显然,ΔP=HB-HA完全通过阀门节流,这是非常不经济的,也是工程中需避免出现的情况,如果冬季运行采用同一套泵工作,由于流量变小,节流更严重,就更不经济,甚至造成水泵工作点不稳定[2].

2) 设计过于自信,对空调系统阻力估算偏小,所选泵扬程小于设计流量下系统阻力.

设计工作点为A,水泵流量为QA,扬程为HA.水泵实际运行时管路特性曲线不是Ⅰ,而是Ⅱ,运行工作点为B,流量QBA,且B点不在水泵高效区.显然这比第一种情况更为不利.解决的唯一办法只能更换水泵.

3 工程实例

例1 甲工程为一单体高层建筑,建筑高度29m,泵房设在主楼地下室. 设计选用进口开利离心式冷冻机一台,制冷量为1163kW,配用2台循环水泵,1用1备,水泵参数见表1.

刚开始调试运动时,发现水泵电机电流过大,水泵出水管振动厉害,且有异常声音.水泵扬程仅为0.28MPa,电机电流I=115A.分析原因,为分集水器压差仅为0.13MPa,所选水泵扬程偏大.此时水泵工作点为低扬程大流量,电机严重超载[3];水泵气蚀严重,管路抖动厉害,声音异常;关小水泵和冷冻机蒸发器进、出口阀门,保证蒸发器进出口要求的压差Δp=(92±5)kPa,使水泵恢复正常工作.此时测试数据如表2(原泵)。

水泵扬程为0.48MPa,分集水器压差为0.10MPa,蒸发器压差为0.1MPa,系统阻力并不大,而水泵大部分压头完全消耗在关小的阀门上.

解决办法:更换一台低扬程水泵,测试数据如表2(新泵).对比表2数据,电机电流由82A降为40A,其运行经济性不言而喻.

例2 乙工程为一区域空调,制冷加热站集中向多幢建筑物供冷、供热.设计2907kW冷冻机2台,循环水泵3台,2用1备.系统调试时开一台冷冻机,一台循环水泵.几分钟后,水泵出水管振动厉害且伴有异常声音,冷冻机不能启动,故障显示冷冻水循环水量不够.检查系统阀门已全部打开,水过滤器全部清洗干净,系统排气较彻底.铭牌参数:Q为500m3.h-1,H为0.475MPa,N为90kW;测试数据:蒸发器进出口压差0.02MPa, 水泵进出口压差0.14MPa,集水器压力0.27MPa,分水器压力0.40MPa.据该水泵性能曲线,当扬程H=0.14MPa时,在系统阀门全开情况下,流量Q应大于500m3.h-1才对,而此时水流指示器自锁,显示流量不足.由此可见,水泵工作异常.事实上,如此大的系统,水泵扬程H=0.14MPa也是不可能的.最终查明原因有二:① 水泵入口安装了进口刷式水过滤器,过滤器网孔太小,导致水泵入口阻力太大,产生严重气蚀,水泵性能变坏; ②泵的流量和扬程都非常小,系统阻力较大.将刷式过滤器滤网拆下运行,分、集水器压差达0.45MPa,水泵扬程为0.52MPa.如两台泵同时运行,循环流量增大,系统阻力还要增大.显然水泵不能保证系统正常运行.

解决方法:更换水过滤器滤网;对系统重新进行水力计算,更换水泵.这既造成了较大的经济损失,又影响了空调系统正常运行,教训是深刻的.

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