中央空調系統循環水泵揚程的合理選擇|資料
摘要：通過對中央空調系統工程中因循環水泵揚程選擇不當，導致工程失敗事例的分析，強調合理選擇循環水泵揚程的重要性，并提出了一些選擇的方法，對中央空調設計有參考價值。
關鍵詞：中央空調,水泵揚程,合理選擇
Abstract This article analyzes the cases of engineering failures resulted from the improper selection of circulating water pump head in central air conditioning system, emphasizes the importance of reasonable selection, and further advances approaches for the selection.
Keywords central air conditioning; water pump head; proper selection
1 問題的提出
在中央空調系統中，循環水泵夏季輸送冷凍水，冬季輸送熱水至空調末端裝置.工程設計應按照空調系統水流量和系統阻力選擇性能良好的水泵.有關暖通空調設計手冊都有詳細設計計算方法.問題在于實際工程設計時，某些工程師未按照計算方法進行設計計算，而是憑經驗想當然，對系統以及某些空調設備、配件等新產品缺乏認真研究，結果導致所選擇的水泵不能滿足要求，或者造成運行費用增加，甚至水泵不能正常工作，這不得不引起空調設計者的高度重視.
2 理論分析
空調系統水流量的大小由負荷及供回水溫差確定，系統阻力通過水力計算求得.按流量和阻力選擇的水泵，運行時應處于高效區，其工作點為水泵性能曲線和管路特性曲線的交點，如圖1中A點［1］.而工程中選擇的水泵常常出現兩種不正常情況.
圖1 水泵工作點示意圖
1) 設計時比較保守，水系統實際流速取值較低，估算系統阻力較大，導致選水泵時揚程加大，使所選擇的循環水泵揚程比設計流量下的系統阻力大得多.如圖2：
圖2 不同水泵的工作點變化圖
流量QA是系統設計流量，在此流量下水泵揚程為HB即可。實際選擇的水泵揚程為HS。為了保證QA，則要改變管路特性，即通過關小水泵進出口的閥門，使管路特性曲線由Ⅰ變為Ⅱ.顯然，ΔP=HB-HA完全通過閥門節流，這是非常不經濟的，也是工程中需避免出現的情況，如果冬季運行采用同一套泵工作，由于流量變小，節流更嚴重，就更不經濟，甚至造成水泵工作點不穩定［2］.
2) 設計過于自信，對空調系統阻力估算偏小，所選泵揚程小于設計流量下系統阻力.如圖3所示：
圖3 水泵管路特性曲線及實際工作點
設計工作點為A，水泵流量為QA，揚程為HA.水泵實際運行時管路特性曲線不是Ⅰ，而是Ⅱ，運行工作點為B，流量QBA，且B點不在水泵高效區. 顯然這比第一種情況更為不利.解決的唯一辦法只能更換水泵.
3 工程實例
例1 甲工程為一單體高層建筑，建筑高度29m，泵房設在主樓地下室. 設計選用進口開利離心式冷凍機一臺，制冷量為1163 kW，配用2臺循環水泵，1用1備，水泵參數見表1.
表1 水泵銘牌參數
水泵型號
參 數
H/MPa
Q/m3.h-1
N/kW
I/A
IS150-125-400
50
200
45
84
剛開始調試運動時，發現水泵電機電流過大，水泵出水管振動厲害，且有異常聲音. 水泵揚程僅為0.28MPa，電機電流I=115A. 分析原因，為分集水器壓差僅為0.13MPa，所選水泵揚程偏大.此時水泵工作點為低揚程大流量，電機嚴重超載［3］；水泵氣蝕嚴重，管路抖動厲害，聲音異常；關小水泵和冷凍機蒸發器進、出口閥門，保證蒸發器進出口要求的壓差Δp=(92±5)kPa，使水泵恢復正常工作. 此時測試數據如表2（原泵）.
表2 水泵測試數據
測試項目
進口壓力/MPa
出口壓力/MPa
集水器壓力/MPa
分水器壓力/MPa
電機電流/A
原泵
新泵
0.3
0.3
0.78
0.53
0.31
0.31
0.41
0.41
82
40
由表2可知，水泵揚程為0.48MPa，分集水器壓差為0.10MPa，蒸發器壓差為0.1MPa，系統阻力并不大，而水泵大部分壓頭完全消耗在關小的閥門上.
解決辦法：更換一臺低揚程水泵，測試數據如表2(新泵).對比表2數據，電機電流由82A降為40A，其運行經濟性不言而喻.
例2 乙工程為一區域空調，制冷加熱站集中向多幢建筑物供冷、供熱.設計2907kW冷凍機2臺，循環水泵3臺，2用1備. 系統調試時開一臺冷凍機，一臺循環水泵.幾分鐘后，水泵出水管振動厲害且伴有異常聲音，冷凍機不能啟動，故障顯示冷凍水循環水量不夠.檢查系統閥門已全部打開，水過濾器全部清洗干凈，系統排氣較徹底.銘牌參數：Q為500m3.h-1, H為0.475MPa,N為90kW;測試數據：蒸發器進出口壓差0.02MPa, 水泵進出口壓差0.14 MPa,集水器壓力0.27MPa,分水器壓力0.40 MPa.據該水泵性能曲線,當揚程H=0.14MPa時，在系統閥門全開情況下，流量Q應大于500m3.h-1才對，而此時水流指示器自鎖，顯示流量不足.由此可見,水泵工作異常.事實上，如此大的系統，水泵揚程H=0.14MPa也是不可能的. 最終查明原因有二：① 水泵入口安裝了進口刷式水過濾器，過濾器網孔太小，導致水泵入口阻力太大，產生嚴重氣蝕，水泵性能變壞; ② 泵的流量和揚程都非常小, 系統阻力較大.將刷式過濾器濾網拆下運行，分、集水器壓差達0.45MPa,水泵揚程為0.52MPa.如兩臺泵同時運行，循環流量增大，系統阻力還要增大.顯然水泵不能保證系統正常運行.
解決方法：更換水過濾器濾網；對系統重新進行水力計算，更換水泵.這既造成了較大的經濟損失，又影響了空調系統正常運行，教訓是深刻的.
4 結論
1) 空調系統循環水泵的選取并不難，但要引起設計人員足夠的重視，經驗要與理論計算相結合.
2) 對水泵揚程的選取不能認為越大越保險，而要重視運行的經濟性.
3) 目前空調產品更新換代較快，選用時要十分慎重，對其性能要認真研究.
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