采暖系統(tǒng)中循環(huán)水泵存在的幾大問題分析

發(fā)布時(shí)間：2020-07-14 瀏覽次數(shù)：0

采暖系統(tǒng)的循環(huán)水泵是向各用戶輸送熱媒的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)當(dāng)合理選擇。下面從水泵的容量、臺(tái)數(shù)、連接方式等幾方面進(jìn)行分析與探討。供同仁參考～歡迎留言探討！
PART1

容量過大問題
循環(huán)水量過大，在我國(guó)是普遍存在的問題，其容量常常達(dá)到實(shí)際需要的2～4倍，浪費(fèi)非常嚴(yán)重。其原因是多方面的：
1、設(shè)計(jì)熱負(fù)荷偏大：設(shè)計(jì)上存在著不健全的計(jì)算方法和保守思想，往往使熱負(fù)荷偏大50%～99.9%以上。例如：建筑熱指標(biāo)達(dá)到80W/㎡～90W/㎡（70kcal/㎡·h～80kcal/㎡·h）或更大一些，而實(shí)際上只需要Q=50W/㎡～60W/㎡（40kcal/㎡·h～50kcal/㎡·h），這樣就使水泵的流量偏大很多。
2、管網(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)阻力采用估計(jì)的方法，往往比實(shí)際大一倍以上。
3、采暖系統(tǒng)中的靜水壓力問題：采暖系統(tǒng)是只有充滿水才能運(yùn)行的。因此，循環(huán)壓力只需克服管網(wǎng)阻力即可；但有的設(shè)計(jì)卻把靜水壓力也計(jì)入循環(huán)阻力之內(nèi)，這當(dāng)然會(huì)使循環(huán)水泵的容量加大。
4、管網(wǎng)系統(tǒng)的水力平衡問題：由于設(shè)計(jì)時(shí)不認(rèn)真進(jìn)行室內(nèi)外管網(wǎng)的水力平衡計(jì)算，施工后又進(jìn)行初調(diào)節(jié)，往往會(huì)造成水力失調(diào)及前熱后不熱的現(xiàn)象。不少工程單位認(rèn)為是水泵的力量達(dá)不到，而采用加大水泵壓力的方法。
5、循環(huán)水泵的節(jié)能問題：為克服循環(huán)水泵容量過大，國(guó)家《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》有具體規(guī)定。
PART2

出口無需安裝逆止閥？
循環(huán)水泵的出口不應(yīng)當(dāng)安裝逆止閥。逆止閥的造價(jià)和電力消耗雖然不算太大，但也應(yīng)該節(jié)省下來。這是因?yàn)檠h(huán)水泵是在充滿水的狀態(tài)下運(yùn)行的，沒有倒灌的現(xiàn)象。在水泵出口關(guān)斷閥背后的逆止閥是很實(shí)用的，正確的操作能夠避免水的沖擊和對(duì)水泵的損害，所以逆止閥的需求一直存在。
另一方面，如果發(fā)生短路或在操作者沒有預(yù)先關(guān)閉出口閥門而停止水泵的電動(dòng)機(jī)時(shí)，突然停運(yùn)而停止水泵電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生危險(xiǎn)。
1、進(jìn)口閥門；2、撓性拉頭；3、彎管；4、基礎(chǔ)5、壓力表；6、直管；7、撓性接頭；8、出口閥門
此外，操作者知道有逆止閥保護(hù)水泵后，當(dāng)他將某臺(tái)水泵停止運(yùn)行時(shí)，就根本不會(huì)去關(guān)閉水泵的出口閥門。這可能是關(guān)鍵的誤操作之一，會(huì)發(fā)生損壞水泵和管路的事件。因此，不宜采用逆止閥，利少弊多。
PART3

水泵的臺(tái)數(shù)選用問題
我國(guó)通常為普遍選擇方法的是，在強(qiáng)制循環(huán)熱水系統(tǒng)中至少應(yīng)選用兩臺(tái)相同型號(hào)的循環(huán)水泵（特別是中、小型采暖系統(tǒng)），一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。備用系數(shù)為99.9%以上。這種做法顯然存在缺點(diǎn)。采暖系統(tǒng)務(wù)必在任何時(shí)候都滿負(fù)荷運(yùn)行，在部分負(fù)荷下進(jìn)行流量調(diào)節(jié)以節(jié)約電能。
對(duì)水泵系統(tǒng)來說，務(wù)必安裝兩臺(tái)不同的水泵，一臺(tái)供給水流量，另一臺(tái)能供給75%的計(jì)算水流量，后者供室外氣溫較高時(shí)使用。當(dāng)水泵以75%的計(jì)算水流量進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其所需水頭減少至計(jì)算水頭的56%，而水泵主機(jī)的功率減少至多42%。
在大的區(qū)域性熱水系統(tǒng)中，這種階梯狀的水流量不應(yīng)小于三個(gè)：60%、80%、99.9%以上，相應(yīng)能供給這樣的水流量水泵功率為22%、51%、99.9%以上。
所有水泵在通常程度上均可相互代替，因此無需安裝備用水泵。如果同時(shí)安裝兩臺(tái)水泵，每一臺(tái)都能承擔(dān)滿負(fù)荷，另一臺(tái)純備用。另一方法是：每一臺(tái)水泵都按水泵足夠容量的2/3或3/4選用。
所以，在平常的天氣情況下，一臺(tái)水泵足夠，而在嚴(yán)寒天氣時(shí)可使用兩臺(tái)水泵。同樣，如果安裝三臺(tái)水泵，其中兩臺(tái)能承擔(dān)設(shè)計(jì)負(fù)荷就足夠了。
除了很小的系統(tǒng)外，務(wù)必安裝兩臺(tái)容量不同的循環(huán)水泵，其中一臺(tái)為設(shè)計(jì)負(fù)荷的容量。這樣，在采暖季的大部分時(shí)間可使用70%，新系列幾乎每差一種尺寸，其效率平均相差10.6%。多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行，占地面積較大，造價(jià)也較高。應(yīng)當(dāng)綜合考慮工程的具體條件，不能盲目采用多臺(tái)水泵并聯(lián)。
PART4

工作點(diǎn)向右偏移的問題
我國(guó)《工廠熱水采暖操作規(guī)范》中說明：“在熱水采暖系統(tǒng)中，系統(tǒng)的水力工況不可能持續(xù)平衡，尤其是在用戶入口裝置沒有自動(dòng)的情況下，熱水采暖系統(tǒng)的水力失調(diào)不可能就此避免。由于系統(tǒng)的水力失調(diào)，系統(tǒng)的實(shí)際流量將大于計(jì)算流量。其結(jié)果是設(shè)計(jì)的工作點(diǎn)向G-H特性曲線的右方偏移，工作點(diǎn)偏移程度與系統(tǒng)水力失調(diào)的大小有關(guān)?！?br/> 水泵的工作點(diǎn)選擇在恰當(dāng)工作點(diǎn)的左面，這是為了允許工作點(diǎn)向右偏移（實(shí)際運(yùn)行中不可避免），以防止水泵實(shí)際工作點(diǎn)越出水泵制造廠給定的工作范圍，處于不經(jīng)濟(jì)的工作條件下。
水泵所產(chǎn)生的壓力降低對(duì)熱水采暖系統(tǒng)的環(huán)路（一般為處于網(wǎng)絡(luò)末端的用戶）是不利的，這將促使該環(huán)路的流量進(jìn)一步降低。因此，循環(huán)水泵在流量變化很大時(shí)，壓力的變化越小越好。
如果選用具有陡降的G-H特性曲泵，當(dāng)工作點(diǎn)向右偏移時(shí)，因水泵所產(chǎn)生的壓力下降很多，處于系統(tǒng)不利環(huán)路的網(wǎng)路末端熱用戶中的流量將大大減少，這對(duì)熱水采暖系統(tǒng)水力工況的平衡是不利的。BA型、SH型和SA型水泵的G-H特性曲線比較平坦，在熱水采暖系統(tǒng)中，宜選用這種型號(hào)的水泵作為網(wǎng)路循環(huán)水泵。
PART5

循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵的選擇依據(jù)
1、選擇循環(huán)水泵的依據(jù)
流量依據(jù)：
式中：Q為熱負(fù)荷，W；tg-tn為供回水溫差，℃；Cp為水的比熱，一般取4.1868kJ·℃。
揚(yáng)程選擇：
式中：H1為鍋爐房?jī)?nèi)系統(tǒng)壓力損失；H2為外管網(wǎng)供、回水壓力損失；H3為不利環(huán)路系統(tǒng)用戶內(nèi)壓力損失，一般為2m～4m。

2、選擇補(bǔ)水泵的主要依據(jù)
流量選擇依據(jù)——閉式系統(tǒng)：外網(wǎng)循環(huán)水量的3%～5%；開式系統(tǒng)：熱水用戶耗水量與滲透量之和。
揚(yáng)程選擇依據(jù)：
式中：H為補(bǔ)水泵揚(yáng)程，m；Hj為系統(tǒng)靜壓值，可按系統(tǒng)特定高度加2m計(jì)算；ΔHb為補(bǔ)水系統(tǒng)管路壓力損失，m；h為補(bǔ)水箱位置與水泵位置高度差，m。
3、單臺(tái)水泵的特性曲線
通?？捎孟铝泻瘮?shù)式表示：
式中：a、b、c、d為根據(jù)水泵的特性曲線數(shù)據(jù)擬會(huì)的數(shù)值。
熱網(wǎng)壓降公式ΔP=SV2，與水泵的特性曲線公式ΔP=a+bv+cv2……聯(lián)立，即：
可求得：ΔP和V。也可用曲線求得ΔP和V（如下圖），即A為工作點(diǎn)。

4、變頻調(diào)速
（1）變頻與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：
式中：n為水泵轉(zhuǎn)速，r/min；f為電流頻率，Hz；P為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)。SN為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)差，即定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差比值，一般為5%。
（2）水泵流量、揚(yáng)程和功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系（比例定律）：
（3）相似拋物線：
5、水泵的并聯(lián)特性曲線（兩臺(tái)規(guī)格處處相同）
兩臺(tái)同規(guī)格的循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其特性曲線由每個(gè)揚(yáng)程相對(duì)應(yīng)單臺(tái)水泵流量的兩倍（2GB’=GB）為工作點(diǎn)組成。但實(shí)際運(yùn)行時(shí)水泵工作點(diǎn)與熱網(wǎng)有關(guān)系，針對(duì)某一熱網(wǎng)，單臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)其工作點(diǎn)在A點(diǎn)；當(dāng)兩臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)流量增加（GB>GA），揚(yáng)程增加（HB>HA），造成了水泵工作點(diǎn)的左移，每臺(tái)水泵工作點(diǎn)在B’點(diǎn)（GB’<GA）。因此兩臺(tái)泵運(yùn)行的流量小于單臺(tái)泵運(yùn)行流量的兩倍，而非效率所致。