熱水供暖系統(tǒng)中循環(huán)水泵的選擇和使用

1、熱水供暖系統(tǒng)中循環(huán)水泵摘 要：本文就循環(huán)水泵的選擇原則、 參數(shù)確定和選擇中的幾個問題進行分 析，指出泵的特性與熱網(wǎng)特性不相匹配的原因和解決的方法。 對并聯(lián)泵的效果和 管路聯(lián)接方式進行了分析計算后，提出一些建設性意見和建議。關鍵詞：循環(huán)水泵 并聯(lián) 管路聯(lián)接1 前言 由熱源設備、熱網(wǎng)和室內(nèi)采暖系統(tǒng)組成的熱水供暖系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程、 一個整體，忽略任何一部分都會嚴重影響系統(tǒng)的供暖效果。 循環(huán)水泵是聯(lián)接熱源、 熱網(wǎng)和室內(nèi)采暖系統(tǒng)的樞紐設備， 通過它把溫暖送給千家萬戶， 所以，循環(huán)水泵 的性能和參數(shù)的合理性， 就顯得格外重要。 因此合理選擇和正確安裝使用循環(huán)水 泵，是取得較為滿意的供暖效果的關鍵。 作者

2、在近幾年的實踐中， 遇到因循環(huán)水 泵選擇和使用不當而影響供暖效果的現(xiàn)象有以下幾種： 1 循環(huán)水泵出口端的閥門 不能百分之百打開， 只能按電動機的允許額定電流控制閥門的開度， 否則會引起 電動機的實際運行電流超過其允許的額定電流而燒壞電動機。 2 循環(huán)水泵的使用 往往不是一臺，而是二臺、三臺、多臺并聯(lián)使用，更有七臺泵同時并聯(lián)使用的先 例，而且多臺并聯(lián)使用， 有的是同型號、 同性能，也有型號不同、 性能也不相同。 1管道系統(tǒng)與泵的聯(lián)接方式各異， 不在同一位置、不在同一平面， 造成系統(tǒng)不順、 阻力增加。 4循環(huán)水泵的出力達不到設計參數(shù)等。在排除循環(huán)水泵因制造原因而 達不到實際參數(shù)不可預見外， 我們應

3、根據(jù)供暖系統(tǒng)提供的參數(shù)， 合理選擇適用本 系統(tǒng)的循環(huán)水泵的型號和參數(shù)，最大可能地滿足系統(tǒng)要求。2 循環(huán)水泵的選擇21 選擇的原則 循環(huán)水泵在供暖系統(tǒng)中所占比例，無論是容量還是設備數(shù)量都是很大的， 運行中的問題也比較多。因此，正確選擇、合理使用和管理，確保正常供暖和提 高經(jīng)濟效益是十分重要的。選擇的原則是：設備在系統(tǒng)中能夠安全、高效、經(jīng)濟 地運行。選擇的內(nèi)容主要是確定它的型式、臺數(shù)、規(guī)格、轉(zhuǎn)速以及與之配套的電 動機功率。選擇時應具體考慮以下幾個原則： 1 所選的循環(huán)泵應滿足系統(tǒng)中所需的最 大流量和揚程，同時要使循環(huán)水泵的最佳工況點， 盡可能接近系統(tǒng)實際的工作點， 且能長期在高效區(qū)運行，以提高循環(huán)

4、水泵長期運行的經(jīng)濟性。 2 力求選擇結(jié)構(gòu)簡 單、體積小、重量輕、效率相對比較高的循環(huán)水泵。 1 力求運行時安全可靠、平 穩(wěn)、振動小、噪音低、抗汽蝕性能好。 4 選擇適用于流量變化大而揚程變化不大 的水泵，即 GH 特性曲線趨于平坦的水泵。22 循環(huán)水泵的參數(shù)221 流量 1 根據(jù)設計熱負荷計算流量； 2 根據(jù)室內(nèi)采暖系統(tǒng)形式，在 沒有任何調(diào)節(jié)手段時， 計算因重力或溫降引起的垂直失調(diào)， 并由此能克服或基本 上克服這種垂直失調(diào)所需的最佳流量值； 3 根據(jù)室內(nèi)采暖系統(tǒng)形式，在具備有調(diào) 節(jié)功能手段且行為節(jié)能意識尚未具備時， 可暫按 2 條確定流量。 待行為節(jié)能意識 到位或基本上到位后，屆時再采用調(diào)速泵

5、的調(diào)節(jié)實現(xiàn)節(jié)能，為時不晚。必須指出， 最佳循環(huán)流量值的概念不是 “大流量”，而是建立在目前的室內(nèi) 系統(tǒng)尚不具備調(diào)節(jié)手段的前提下，把垂直失調(diào)率控制在15以內(nèi)，層間室內(nèi)溫度的差值控制在0. 2 0. 4C之間的最小流量值。222 揚程 1 確定熱源設備系統(tǒng)或換熱設備系統(tǒng)的阻力： 鍋爐房系統(tǒng)應 控制在 15mH2O 以內(nèi)，換熱設備系統(tǒng)應控制在 10mH2O 以內(nèi)。 2 熱力管網(wǎng)的最 不利環(huán)路阻力，主干線按經(jīng)濟比摩阻 30. 70pa m 進行計算，局部阻力可考慮 1. 15 1. 20的附加。3室內(nèi)系統(tǒng)的阻力：一般為23 mH2O，水平單管串聯(lián)在八組 以上和共用立管分戶控制系統(tǒng)應考慮 35mH2O。

6、 4 系統(tǒng)富裕壓力一般為 3 5mH2O。2. 2. 3 熱水供暖系統(tǒng)的介質(zhì)溫度和工作壓力，應根據(jù)設計計算而定，而 不是鍋爐的額定溫度和壓力。為獲得上述參數(shù)，新建供暖系統(tǒng)可通過計算求得，對擴建和改建的供暖系 統(tǒng)，最好是對系統(tǒng)管路進行實際地測定，最后用理論計算校核，這樣比較可靠。2. 3 選擇方法 利用“水泵性能表”選擇水泵，目前市場水泵型號、品種繁多，適合于供暖 系統(tǒng)的水泵有單級單吸或單級雙吸立式管道泵、 單級單吸臥式離心泵、 直聯(lián)單級 單吸臥式離心泵、軸開式單級雙吸臥式離心泵和單級雙吸中開蝸殼式離心泵等。選擇步驟：1 原有計算的流量和揚程可不再進行附加。2 在已定的水泵系列表中找某一型號的泵

7、，查找的流量和揚程與“水泵性能 表”列出的代表性（一般為中間一行）的流量和揚程一致，或者雖不一致，但在 上下兩行工作范圍內(nèi)。 如果有兩種以上型號的泵都能滿足要求， 那就要權衡分析， 通常應選其中比轉(zhuǎn)速（ns）較高的、結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕的泵。3 具體選定了泵的型號后，要檢查泵在該系統(tǒng)中運行時的工作情況，觀察它 的流量和揚程變化范圍， 是否處在高效區(qū)內(nèi)工作。 如果運行工況點偏離高效區(qū)很 遠，則說明泵在該系統(tǒng)中工作經(jīng)濟性差，最好另行選擇。24 循環(huán)水泵特性與熱網(wǎng)特性的匹配 循環(huán)水泵的工作特性曲線能否與熱網(wǎng)特性曲線相交在設計點上是很重要的， 實踐中，常出現(xiàn)熱網(wǎng)特性曲線右移， 表現(xiàn)在泵出口端的閥門不能全

8、開， 促使出口 端的閥門長期處在節(jié)流狀態(tài)， 水流不斷沖刷閥芯， 一旦閥芯被沖刷變形， 輕者失 去關斷功能，重者會失去節(jié)流作用，致使電機被過流燒壞，釀成事故。再說，水 泵出口端的閥門主要作用是關閉， 不允許長期大關度節(jié)流使用。 造成這種狀況的 原因，有以下幾方面： 1 憑經(jīng)驗過大的估算管網(wǎng)阻力，而不是進行系統(tǒng)的計算。 2 新建管網(wǎng)按規(guī)劃負荷計算阻力，而實際運行負荷差距很大。 3 原有舊管網(wǎng)的管 徑比正常偏大，或利用二次網(wǎng)的管道改做一次管網(wǎng)使用。 4 水泵配用電機功率偏 小，市場經(jīng)濟后，廠家只按泵的最高效率點的流量值配用電機功率。為達到目的，針對上述的情況，采用以下四種措施組織實施：1 換水泵：重

9、新選擇循環(huán)水泵，滿足熱網(wǎng)所需流量和揚程的需要。2 換電動機，更換比原功率大一級的電動機，如原為 90kw 的電動機可更換 為 110kw 或 132kw 的電動機。3 改變運行方式：如果原來系統(tǒng)配備的循環(huán)水泵是一開一備或二開一備，則 應將備用泵開起來，就有可能滿足系統(tǒng)要求。4 切削葉輪：切削葉輪直徑后的水泵特性曲線與熱網(wǎng)特性曲線應盡可能匹 配。葉輪允許切削量為 1520，即（ D1 一 D2） D1=0 15020，當葉輪 外徑切削到 09D1 范圍內(nèi)，泵的效率幾乎不變， 當切削葉輪直徑至 0809D1 時，泵的效率下降 1左右。葉輪切削后泵的性能按下式計算：G2=G1 D2 / D1H2=H

10、1 （D2D1） 2N2= N1（D2 D1）3式中 ： D1 、 D2 分別 為 葉輪 切 削前、 后 的 葉輪直徑（mm） G1、H1、N2分別為葉輪直徑切削前泵的流量（m3/h）、揚程（m）和功率（kw）G2、H2、N2 分別為葉輪直徑切削后泵的流量（m3/h）、揚程（m）和功率（ kw）。上述四項措施， 最可取的方法就是切削葉輪， 促使水泵特性曲線與熱網(wǎng)特性 曲線相匹配。這樣可以既經(jīng)濟又快捷的滿足供暖系統(tǒng)的要求。25 幾點建議251 設有二臺（含二臺）以上循環(huán)水泵的供暖系統(tǒng)可不設備用泵，目 前市場上較好的水泵，其連續(xù)運行時數(shù)均在 1 0000小時以上，且安全可靠。252 直聯(lián)單級單吸離

11、心泵，適宜選用功率在 200kw 以下為好，流量在 400m3/h 以上時，應選用雙渦室果殼水泵，因為它可以很好地消除葉輪在泵殼 中工作的徑向力， 提高泵組的使用可靠性和壽命， 同時可以降低因大流量而引起 的噪聲，該泵體積小、重量輕、效率高、不需設地腳螺栓，在同型號水泵中，推 薦 SB（ R） ZL 型系列水泵。253 流量在 800m3/h 以上時，宜選用軸開式或中開式單級雙吸離心 泵，特別是流量大于1200m3/h、揚程大于50 mH2O的泵，應選用單級雙吸離 心泵為好。因為雙吸泵在同比轉(zhuǎn)速時的效率比單吸泵高出46，并且運行平穩(wěn)。軸開式單級雙吸離心泵，推薦 SBR 型系列水泵，中開式單級雙

12、吸離心泵和 中開式大容量單級雙吸離心泵，推薦 SLO （w）系列和Omega系列水泵。254 立式單級單吸管道泵和 BA 系列單級單吸泵，宜在功率 45kw 以下 選用，由于泵的效率相對比較低，經(jīng)濟性差，宜慎選用。255 選用機械密封水泵，因為機械密封比填料密封的密封性能好，泄漏 量少，軸與軸套不易損壞。機械密封的機械損失功率較小，約為填料密封的 1O 15，所以近幾年，機械密封被廣泛使用在離心式水泵上。256 循環(huán)水泵的揚程必須認真計算，決不是越大越好，揚程偏高不僅軸 功率急劇增加， 浪費電能， 重要的是泵的特性曲線與熱網(wǎng)特性曲線不能匹配， 嚴 重影響供暖效果，但這種現(xiàn)象在行業(yè)中時有發(fā)生，望

13、引以為戒。3 循環(huán)水泵的并聯(lián)效果3 1 同性能（同型號）泵并聯(lián)311 并聯(lián)后的流量是單臺泵額定流量的迭加： 在供暖的特定密閉循環(huán)系 統(tǒng)中，當網(wǎng)路特性曲線較平坦時（圖 1 中 2線），即系統(tǒng)內(nèi)管道實際阻力偏小， 運行一臺泵時泵出口端的閥門不能全部打開， 二臺泵并聯(lián)后， 泵出口端的閥門能 全部打開， 此時兩臺泵并聯(lián)后的總流量可接近于兩臺泵額定流量的迭加數(shù)。 如果 二臺泵并聯(lián)后， 泵出口端的閥門還不能打開， 須啟動第三臺泵并聯(lián)后， 泵出口端 的閥門才能全部打開時， 此時三臺泵并聯(lián)后的總流量可接近于三臺泵額定流量的 迭加數(shù)。3 1 2 不適宜采用并聯(lián)：在供暖的特定密閉循環(huán)系統(tǒng)中，當網(wǎng)路特性曲線 較陡時

14、（圖 1 中 3線），說明系統(tǒng)內(nèi)管道的實際阻力偏大，并聯(lián)泵的效果特別 差，此時應對管網(wǎng)阻力進行分析計算， 找出阻力特別大的管段， 采用泵串聯(lián)的方 式，可有效克服該管段的阻力，改善供暖效果。313 并聯(lián)泵數(shù)量不宜超過三臺：在供暖的特定密閉循環(huán)系統(tǒng)中，當網(wǎng)路特性 曲線屬正常時（圖 1 中 1線），即管道比摩阻按規(guī)范 3070pam 計算，單臺 泵運行時泵出口端的閥門能全部打開， 此時如果啟動第二臺泵， 二臺泵并聯(lián)后的 總流量是單臺泵額定流量的 157 倍，損失 215，如果繼續(xù)啟動第三臺泵， 那么三臺泵并聯(lián)后的總流量是單臺泵額定流量的 18 倍，損失 40，若是再增 加并聯(lián)泵數(shù)量，其效果必然越來越

15、差，因此，在正常的網(wǎng)路系統(tǒng)中，我們推薦單 臺泵運行，必要時最多不宜超過三臺泵并聯(lián)運行。32 不同性能泵的并聯(lián)兩臺不同性能泵的并聯(lián)時， 當網(wǎng)路特性曲線較平坦 （圖 1 中 2線）即系統(tǒng)內(nèi)管道的實際阻力偏小，其總流量接近于兩臺泵額定流量之 和；當網(wǎng)路特性曲線較陡時（圖 1 中 3線），說明系統(tǒng)管道內(nèi)實際阻力偏大， 大小兩臺泵并聯(lián)后， 小容量的泵就沒有效果。 同樣，當網(wǎng)路特性曲線屬正常時 （圖 1 中 1線），大小兩臺泵并聯(lián)后，小容量泵的作用也是微不足道的。4 循環(huán)水泵與系統(tǒng)的管路聯(lián)接41 水的高流速引起泵出入口管段附件阻力驟增熱網(wǎng)系統(tǒng)中主干線的水流速 是遵照規(guī)范要求比摩阻在 3070Pa m 范圍

16、內(nèi)進行計算的，那么水泵出入口管 段的水流速應該如何控制，依據(jù)管段附件（閥門、彎頭等）的阻力與水流速平方 成正比的關系，即，R= Z V2/2g。泵的生產(chǎn)廠家要求把泵的出入口管段水流 速控制在22. 5m/s最大不得超過3. Om/s的規(guī)定，并要求在水泵的出入口 段按計算的水流速配置擴散管。 擴散管一般由廠家隨機配給， 如果自行加工配置， 需符合圖2要求，a角度不能太大，太大容易產(chǎn)生渦流，a角度也不能太小，太 小會增加阻力，因此，需控制在 7° < a <12。為好。在實際操作中，由于忽視水流速對泵出入口管段附件的阻力影響，對擴散 管選用和管路附件的配置不夠重視；促使泵的出

17、入口管段內(nèi)的附件因水流速偏 高，產(chǎn)生較大的阻力， 致使熱網(wǎng)系統(tǒng)不能得到足夠的流量和資用壓頭而影響供暖 效果?，F(xiàn)舉例說明：某工程熱水供暖系統(tǒng)選用一臺 SBZL25O2OO37OA 型泵，參數(shù)為 G=8OOm3 / h、H=32m、N=90km、n =86%、轉(zhuǎn)速=1450r/ min。首先按泵的進口管 DN25O 和出口管加擴散管后 DN25O 計算水流速：V250=3.69X 10 4=4.72m/s查熱水網(wǎng)路局部阻力當量長度表得： 計算泵出入口管段的附件阻力損失：刀 R250= X Z = X （0.5 X 2 + 0.3 + 0.5 + 7.0 + 1.5 + 2.0）=13.98 mH2

18、O如果按泵的進口管DN300 （加擴散管后）出口管0N300 （即擴二級的擴散管后）計算水流速：V300=3.69X 104=3.28 m/s再計算管段內(nèi)的附件阻力損失：刀 R300= X (0.5 X 2 + 0.3 X 2 + 0.5 + 7.0 + 1.5 + 2.0)=6.92mH2O由此看來水流速對循環(huán)水泵出入口管段內(nèi)的附件阻力損失較大，尤其是止回閥，阻力損失分別為 R250=7. 96mH2O和R300=3. 84mH2O。為此，我們?nèi)ザ?在北京中紡局供熱系統(tǒng)、天津武清供熱站、山東膠州熱力公司（一次網(wǎng)） 、和青 島海洋大學供熱中心的系統(tǒng)中， 將原有止回閥取消后進行供熱， 取得了很好

19、效果。如天津武清供熱站使用一臺132km軸開式單級雙吸離心泵供暖 43萬m2,效果 良好；青島海洋大學在相對位差 60米的坡形地理上，使用一臺 132km 中開式單 級雙吸離心泵供暖 25 萬 m 地取得很好的供暖效果。關于止回閥的作用，主要是防止水倒流而引起泵的葉輪倒轉(zhuǎn)，特別是突然 停電會造成這種現(xiàn)象。 按規(guī)范要求： 水泵的正常啟動和停止， 須關閉泵出口閥后， 才能操作泵的啟停。據(jù)泵業(yè)專家和廠方介紹，泵的葉輪在短時間內(nèi)倒轉(zhuǎn)（ 10 分 鐘以內(nèi)），對泵沒有影響，即使是單吸離心泵的葉輪螺母，也不會因短時間倒轉(zhuǎn) 而松動。至于可否取消止回閥，還有待商討。但在泵的出入口段增加擴散管，降 低水流速，減少

20、阻力損失，提高泵的運行效率，應必須做好，為此，建議在泵的 入口管段，水流速控制在 2ms 以內(nèi)；在泵的出口管段，水流速控制在 2.5m/s 以內(nèi)。4 2 管路的聯(lián)接方式 循環(huán)水泵的進出口管道與系統(tǒng)母管的聯(lián)接，習慣做法為 T 字形接口，這樣 既不合理，又增加阻力，按 41 節(jié)的例題計算 T 字形接管的阻力，分別為 R250=3. 98mH2O和R300=1. 9mH2O。如果充分利用文丘里的引流原理，把管 路聯(lián)接方式改為如圖 3 的接口，那么就可以把原來并聯(lián)運行的流體干擾的不利因 素，轉(zhuǎn)換為引流的有利因素，這樣可把這部分的局部阻力降到0. 5mH2O 左右。實踐證明，這種管路的聯(lián)接方式，雖然會給

21、施工安裝帶來一些不便，但 長期的運行效果，其經(jīng)濟性是非?？少F的。另外，在安裝管路附件，如軟接頭、止回閥、蝶閥及過濾器等，要注意將 這些附件裝在泵進出口的擴散管后的大口徑上， 不要裝在小口徑管上， 否則會增 加更大的阻力。附件之間的安裝要留有足夠的距離，特別是蝶閥和止回閥之間， 常常因距離太小， 影響蝶閥和止回閥的開啟， 致使系統(tǒng)中的流量和揚程不足， 影 響供暖效果，這樣的教訓還時有發(fā)生， 望引以為戒。再有聯(lián)接的所有管道和附件， 不允許將重量作用于水泵上，應另設支架固定為好。5 循環(huán)水泵的運行管理5. 1 安裝調(diào)試供暖用的循環(huán)水泵， 一般為單級單吸或單級雙吸離心泵， 水泵由泵廠整裝 出廠，即水泵

22、、電機與底板組成整體設備， 所以安裝比較簡單， 根據(jù)安裝的場合， 遵照水泵安裝的要求，進行就位安裝。調(diào)試前必須徹底清除管道內(nèi)水中的垃圾、雜物，包括銹屑、焊渣、泥漿等， 否則在運轉(zhuǎn)時，大雜物吸入水泵體內(nèi)會損壞葉輪、主軸變形；水中的細塵，特別 是硬質(zhì)的微粒， 會使機械密封摩擦環(huán)摩毛而損壞。 所以，必須嚴格清除水中的垃 圾，使水清澈后才能投入運行。采用機械密封的水泵， 切忌在斷水的情況下運轉(zhuǎn)， 校正轉(zhuǎn)向時， 也只可作 瞬間點動。機械密封的二個光滑摩擦面，是靠水膜潤滑的，由于二端有壓差，所 以運轉(zhuǎn)中會有微滲水， 并從軸承套下面的小孔流出， 微量的水滴不到地上就會被 蒸發(fā)，如果發(fā)現(xiàn)滴水連續(xù)不斷， 說明機械密封已經(jīng)被摩毛或裂開； 必須檢修更換 新的機械密封件。開泵前，只允許在泵出口端閥門關閉的狀態(tài)下才能進行，當水泵轉(zhuǎn)速達到 最高值時，才可以慢慢開啟閥門；直至開足。停泵前，須關閉泵出口端的閥門后 才能實行停泵操作，但不允許較長時間地在泵進出口管路閥門關閉的狀態(tài)下運 行。在試運