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(gè)問題進(jìn)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(jìn)行了分析計(jì)算后，提出一些建設(shè)性意見和建議。 關(guān)鍵詞：循環(huán)水泵并聯(lián)管路聯(lián)接 1前言 由熱源設(shè)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(gè)系統(tǒng)工程、一個(gè)整體，忽略任何一部分都會嚴(yán)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(shè)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(guān)鍵。作者在近幾年的實(shí)踐中，遇到因循環(huán)

2、水泵選擇和使用不當(dāng)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(dòng)機(jī)的允許額定電流控制閥門的開度，否則會引起電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行電流超過其允許的額定電流而燒壞電動(dòng)機(jī)。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(shí)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(dá)不到設(shè)計(jì)參數(shù)等。在排除循環(huán)水泵因制造原因而達(dá)不到實(shí)際參數(shù)不可預(yù)見外，我們應(yīng)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

3、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(shè)備數(shù)量都是很大的，運(yùn)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(jì)效益是十分重要的。選擇的原則是：設(shè)備在系統(tǒng)中能夠安全、高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)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(dòng)機(jī)功率。 選擇時(shí)應(yīng)具體考慮以下幾個(gè)原則：1所選的循環(huán)泵應(yīng)滿足系統(tǒng)中所需的最大流量和揚(yáng)程，同時(shí)要使循環(huán)水泵的最佳工況點(diǎn)，盡可能接近系統(tǒng)實(shí)際的工作點(diǎn)，且能長期在高效區(qū)運(yùn)行，以提高循環(huán)水泵長期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(yùn)

4、行時(shí)安全可靠、平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪音低、抗汽蝕性能好。4選擇適用于流量變化大而揚(yáng)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(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)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(shí)，計(jì)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(shí)，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(shí)再采用調(diào)速泵的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，為時(shí)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

5、以內(nèi)，層間室內(nèi)溫度的差值控制在0204之間的最小流量值。 222揚(yáng)程1確定熱源設(shè)備系統(tǒng)或換熱設(shè)備系統(tǒng)的阻力：鍋爐房系統(tǒng)應(yīng)控制在15mH2O以內(nèi)，換熱設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)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(jì)比摩阻3070pam進(jìn)行計(jì)算，局部阻力可考慮115120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(yīng)考慮35mH2O。4系統(tǒng)富裕壓力一般為35mH2O。 223熱水供暖系統(tǒng)的介質(zhì)溫度和工作壓力，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算求得，對擴(kuò)建和改建的供暖系統(tǒng)，最好是對系統(tǒng)管路

6、進(jìn)行實(shí)際地測定，最后用理論計(jì)算校核，這樣比較可靠。 23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(jì)算的流量和揚(yáng)程可不再進(jìn)行附加。 2在已定的水泵系列表中找某一型號的泵，查找的流量和揚(yáng)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(yáng)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(quán)衡分析，通常應(yīng)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

7、選定了泵的型號后，要檢查泵在該系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)的工作情況，觀察它的流量和揚(yáng)程變化范圍，是否處在高效區(qū)內(nèi)工作。如果運(yùn)行工況點(diǎn)偏離高效區(qū)很遠(yuǎn)，則說明泵在該系統(tǒng)中工作經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)點(diǎn)上是很重要的，實(shí)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(guān)斷功能，重者會失去節(jié)流作用，致使電機(jī)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(guān)閉，不允許長期大關(guān)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(yàn)過大的估算

8、管網(wǎng)阻力，而不是進(jìn)行系統(tǒng)的計(jì)算。2新建管網(wǎng)按規(guī)劃負(fù)荷計(jì)算阻力，而實(shí)際運(yùn)行負(fù)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(jī)功率偏小，市場經(jīng)濟(jì)后，廠家只按泵的最高效率點(diǎn)的流量值配用電機(jī)功率。 為達(dá)到目的，針對上述的情況，采用以下四種措施組織實(shí)施： 1換水泵：重新選擇循環(huán)水泵，滿足熱網(wǎng)所需流量和揚(yáng)程的需要。 2換電動(dòng)機(jī)，更換比原功率大一級的電動(dòng)機(jī)，如原為90kw的電動(dòng)機(jī)可更換為110kw或132kw的電動(dòng)機(jī)。 3改變運(yùn)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(yīng)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

9、線與熱網(wǎng)特性曲線應(yīng)盡可能匹配。葉輪允許切削量為1520，即（D1一D2）D1=015020，當(dāng)葉輪外徑切削到09D1范圍內(nèi)，泵的效率幾乎不變，當(dāng)切削葉輪直徑至0809D1時(shí)，泵的效率下降1左右。葉輪切削后泵的性能按下式計(jì)算： G2=G1D2D1 H2=H1（D2D1）2 N2= N1（D2D1)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（m3h）、揚(yáng)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(yáng)程（m）和功率（kw）。 上述四項(xiàng)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

10、匹配。這樣可以既經(jīng)濟(jì)又快捷的滿足供暖系統(tǒng)的要求。 25幾點(diǎn)建議 251設(shè)有二臺（含二臺）以上循環(huán)水泵的供暖系統(tǒng)可不設(shè)備用泵，目前市場上較好的水泵，其連續(xù)運(yùn)行時(shí)數(shù)均在10000小時(shí)以上，且安全可靠。 252直聯(lián)單級單吸離心泵，適宜選用功率在200kw以下為好，流量在400m3h以上時(shí)，應(yīng)選用雙渦室果殼水泵，因?yàn)樗梢院芎玫叵~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(shí)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(shè)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800m3h以上時(shí)，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

11、h、揚(yáng)程大于50 mH2O的泵，應(yīng)選用單級雙吸離心泵為好。因?yàn)殡p吸泵在同比轉(zhuǎn)速時(shí)的效率比單吸泵高出46，并且運(yùn)行平穩(wěn)。軸開式單級雙吸離心泵，推薦SBR型系列水泵，中開式單級雙吸離心泵和中開式大容量單級雙吸離心泵，推薦SL0（w）系列和0mega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(jì)性差，宜慎選用。 255選用機(jī)械密封水泵，因?yàn)闄C(jī)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(jī)械密封的機(jī)械損失功率較小，約為填料密封的1015，所以近幾年，機(jī)械密封被廣泛使用在離心式水泵上。256循環(huán)水泵的揚(yáng)程必須認(rèn)真計(jì)算，決不是越

12、大越好，揚(yáng)程偏高不僅軸功率急劇增加，浪費(fèi)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(yán)重影響供暖效果，但這種現(xiàn)象在行業(yè)中時(shí)有發(fā)生，望引以為戒。 3循環(huán)水泵的并聯(lián)效果 31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(dāng)網(wǎng)路特性曲線較平坦時(shí)（圖1中2線），即系統(tǒng)內(nèi)管道實(shí)際阻力偏小，運(yùn)行一臺泵時(shí)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(shí)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(dòng)第三臺泵并聯(lián)后，泵出口端的閥門才能全部打開時(shí)，此時(shí)三臺泵并聯(lián)后的總流量可接近于三臺

13、泵額定流量的迭加數(shù)。 312不適宜采用并聯(lián)：在供暖的特定密閉循環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)網(wǎng)路特性曲線較陡時(shí)（圖1中3線），說明系統(tǒng)內(nèi)管道的實(shí)際阻力偏大，并聯(lián)泵的效果特別差，此時(shí)應(yīng)對管網(wǎng)阻力進(jìn)行分析計(jì)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(dāng)網(wǎng)路特性曲線屬正常時(shí)（圖1中1線），即管道比摩阻按規(guī)范3070pam計(jì)算，單臺泵運(yùn)行時(shí)泵出口端的閥門能全部打開，此時(shí)如果啟動(dòng)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(dòng)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

14、，若是再增加并聯(lián)泵數(shù)量，其效果必然越來越差，因此，在正常的網(wǎng)路系統(tǒng)中，我們推薦單臺泵運(yùn)行，必要時(shí)最多不宜超過三臺泵并聯(lián)運(yùn)行。32不同性能泵的并聯(lián)兩臺不同性能泵的并聯(lián)時(shí)，當(dāng)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(shí)際阻力偏小，其總流量接近于兩臺泵額定流量之和；當(dāng)網(wǎng)路特性曲線較陡時(shí)（圖1中3線），說明系統(tǒng)管道內(nèi)實(shí)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(dāng)網(wǎng)路特性曲線屬正常時(shí)（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3070Pam范圍內(nèi)進(jìn)行

15、計(jì)算的，那么水泵出入口管段的水流速應(yīng)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(guān)系，即，R= V22g。泵的生產(chǎn)廠家要求把泵的出入口管段水流速控制在225ms最大不得超過30ms的規(guī)定，并要求在水泵的出入口段按計(jì)算的水流速配置擴(kuò)散管。擴(kuò)散管一般由廠家隨機(jī)配給，如果自行加工配置，需符合圖2要求，角度不能太大，太大容易產(chǎn)生渦流，角度也不能太小，太小會增加阻力，因此，需控制在712為好。 在實(shí)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(kuò)散管選用和管路附件的配置不夠重視；促使泵的出入口管段內(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

16、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SBZL250200370A型泵，參數(shù)為G=800m3h、H=32m、N=90km、=86、轉(zhuǎn)速=1450rmin。 首先按泵的進(jìn)口管DN250和出口管加擴(kuò)散管后DN250計(jì)算水流速： V250=3.69104=4.72m/s 查熱水網(wǎng)路局部阻力當(dāng)量長度表得： 計(jì)算泵出入口管段的附件阻力損失：R250=(0.520.30.57.01.52.0)=13.98mH2O 如果按泵的進(jìn)口管DN300（加擴(kuò)散管后）出口管ON300（即擴(kuò)二級的擴(kuò)散管后）計(jì)算水流速： V300=3.69104=3.28 m/s 再計(jì)算管段內(nèi)的附件阻力損失： R300

17、=(0.520.320.57.01.52.0)=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=796mH2O和R300=384mH2O。為此，我們?nèi)ザ诒本┲屑従止嵯到y(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(xué)供熱中心的系統(tǒng)中，將原有止回閥取消后進(jìn)行供熱，取得了很好效果。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(xué)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(guān)于止回閥的作用，主要是防止水倒流而引起泵的葉

18、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(dòng)和停止，須關(guān)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(shí)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(shí)間倒轉(zhuǎn)而松動(dòng)。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(kuò)散管，降低水流速，減少阻力損失，提高泵的運(yùn)行效率，應(yīng)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)。 42管路的聯(lián)接方式 循環(huán)水泵的進(jìn)出口管道與系統(tǒng)母管的聯(lián)接，習(xí)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(jì)算T字形接管的阻力，分別為

19、R250=398mH2O和R300=19mH2O。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(yùn)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05mH2O左右。 實(shí)踐證明，這種管路的聯(lián)接方式，雖然會給施工安裝帶來一些不便，但長期的運(yùn)行效果，其經(jīng)濟(jì)性是非常可貴的。 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(jìn)出口的擴(kuò)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(yáng)程不足

20、，影響供暖效果，這樣的教訓(xùn)還時(shí)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(yīng)另設(shè)支架固定為好。 5循環(huán)水泵的運(yùn)行管理 51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、電機(jī)與底板組成整體設(shè)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(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，大雜物吸入水泵體內(nèi)會損壞葉輪、主軸變形；水中的細(xì)塵，特別是硬質(zhì)的微粒，會使機(jī)械密封摩擦環(huán)摩毛而損壞。所以，必須嚴(yán)格清除水中的垃圾，使水清澈后才能投入運(yùn)行。 采用機(jī)械密封的水泵，切忌在斷水的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，校正轉(zhuǎn)向時(shí)，也只可作瞬間點(diǎn)動(dòng)。機(jī)械密封的二個(gè)光滑摩擦面，是靠水膜潤滑的，由于二端有壓差，所以運(yùn)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(jī)械密封已經(jīng)被摩毛或裂開；必須檢修更換新的機(jī)械密封件。 開泵前，只允許在泵出口端閥門關(guān)閉的狀態(tài)下才能進(jìn)行，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速達(dá)到最高值時(shí)，才可以慢慢開啟閥門；直至開足。停泵前，須關(guān)閉泵出口端的閥門后才能實(shí)行停泵操作，但不允許較長時(shí)間地在泵進(jìn)出口管路閥門關(guān)閉的狀態(tài)下運(yùn)行。 在試運(yùn)行的過程中，必須觀察并記錄水泵進(jìn)出口