中央空调系统循环水泵扬程的合理选择|资料

　　摘要：通过对中央空调系统工程中因循环水泵扬程选择不当，导致工程失败事例的分析，强调合理选择循环水泵扬程的重要性，并提出了一些选择的方法，对中央空调设计有参考价值。
关键词：中央空调,水泵扬程,合理选择
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　问题的提出
　　在中央空调系统中，循环水泵夏季输送冷冻水，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.


图1　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：


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.如图3所示：


图3　水泵管路特性曲线及实际工作点

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1163 kW，配用2台循环水泵，1用1备，水泵参数见表1.

表1　水泵铭牌参数

水泵型号
参　　数

H/MPa
Q/m3.h-1
N/kW
I/A

IS150-125-400
50
200
45
84


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）.

表2　水泵测试数据

测试项目
进口压力/MPa
出口压力/MPa
集水器压力/MPa
分水器压力/MPa
电机电流/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0.14 MPa,集水器压力0.27MPa,分水器压力0.40 MPa.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.

4　结论
　　1) 空调系统循环水泵的选取并不难，但要引起设计人员足够的重视，经验要与理论计算相结合.
　　2) 对水泵扬程的选取不能认为越大越保险，而要重视运行的经济性.
　　3) 目前空调产品更新换代较快，选用时要十分慎重，对其性能要认真研究.