概要: 通過(guò)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)工程中因循環(huán)水泵揚(yáng)程選擇不當(dāng),導(dǎo)致工程失敗事例的分析,強(qiáng)調(diào)合理選擇循環(huán)水泵揚(yáng)程的重要性,并提出了一些選擇的方法,對(duì)中央空調(diào)設(shè)計(jì)有參考價(jià)值。 1問題的提出 在中央空調(diào)系統(tǒng)中,循環(huán)水泵夏季輸送冷凍水,冬季輸送熱水至空調(diào)末端裝置。工程設(shè)計(jì)應(yīng)按照空調(diào)系統(tǒng)水流量和系統(tǒng)阻力選擇性能良好的水泵。有關(guān)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)都有詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
通過(guò)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)工程中因循環(huán)水泵揚(yáng)程選擇不當(dāng),導(dǎo)致工程失敗事例的分析,強(qiáng)調(diào)合理選擇循環(huán)水泵揚(yáng)程的重要性,并提出了一些選擇的方法,對(duì)中央空調(diào)設(shè)計(jì)有參考價(jià)值。
1問題的提出
在中央空調(diào)系統(tǒng)中,循環(huán)水泵夏季輸送冷凍水,冬季輸送熱水至空調(diào)末端裝置.工程設(shè)計(jì)應(yīng)按照空調(diào)系統(tǒng)水流量和系統(tǒng)阻力選擇性能良好的水泵.有關(guān)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)都有詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算方法.問題在于實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí),某些工程師未按照計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,而是憑經(jīng)驗(yàn)想當(dāng)然,對(duì)系統(tǒng)以及某些空調(diào)設(shè)備、配件等新產(chǎn)品缺乏認(rèn)真研究,結(jié)果導(dǎo)致所選擇的水泵不能滿足要求,或者造成運(yùn)行費(fèi)用增加,甚至水泵不能正常工作,這不得不引起空調(diào)設(shè)計(jì)者的高度重視.{HotTag}
2理論分析
空調(diào)系統(tǒng)水流量的大小由負(fù)荷及供回水溫差確定,系統(tǒng)阻力通過(guò)水力計(jì)算求得.按流量和阻力選擇的水泵,運(yùn)行時(shí)應(yīng)處于高效區(qū),其工作點(diǎn)為水泵性能曲線和管路特性曲線的交點(diǎn),如圖1中A點(diǎn)[1].而工程中選擇的水泵常常出現(xiàn)兩種不正常情況.
1) 設(shè)計(jì)時(shí)比較保守,水系統(tǒng)實(shí)際流速取值較低,估算系統(tǒng)阻力較大,導(dǎo)致選水泵時(shí)揚(yáng)程加大,使所選擇的循環(huán)水泵揚(yáng)程比設(shè)計(jì)流量下的系統(tǒng)阻力大得多.
流量QA是系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量,在此流量下水泵揚(yáng)程為HB即可。實(shí)際選擇的水泵揚(yáng)程為HS。為了保證QA,則要改變管路特性,即通過(guò)關(guān)小水泵進(jìn)出口的閥門,使管路特性曲線由Ⅰ變?yōu)棰?顯然,ΔP=HB-HA完全通過(guò)閥門節(jié)流,這是非常不經(jīng)濟(jì)的,也是工程中需避免出現(xiàn)的情況,如果冬季運(yùn)行采用同一套泵工作,由于流量變小,節(jié)流更嚴(yán)重,就更不經(jīng)濟(jì),甚至造成水泵工作點(diǎn)不穩(wěn)定[2].
2) 設(shè)計(jì)過(guò)于自信,對(duì)空調(diào)系統(tǒng)阻力估算偏小,所選泵揚(yáng)程小于設(shè)計(jì)流量下系統(tǒng)阻力.如圖3所示:
3水泵管路特性曲線及實(shí)際工作點(diǎn)
設(shè)計(jì)工作點(diǎn)為A,水泵流量為QA,揚(yáng)程為HA.水泵實(shí)際HA.水泵實(shí)際運(yùn)行時(shí)管路特性曲線不是Ⅰ,而是Ⅱ,運(yùn)行工作點(diǎn)為B,流量QBA,且B點(diǎn)不在水泵高效區(qū). 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(shí)例
例1 甲工程為一單體高層建筑,建筑高度29m,泵房設(shè)在主樓地下室. 設(shè)計(jì)選用進(jìn)口開利離心式冷凍機(jī)一臺(tái),制冷量為1163 kW,配用2臺(tái)循環(huán)水泵,1用1備,水泵參數(shù)見表1.
表1水泵銘牌參數(shù)
水泵型號(hào)
參 數(shù)
H/MPa
Q/m3.h-1
N/kW
I/A
IS150-125-400
50
200
45
84
剛開始調(diào)試運(yùn)動(dòng)時(shí),發(fā)現(xiàn)水泵電機(jī)電流過(guò)大,水泵出水管振動(dòng)厲害,且有異常聲音. 水泵揚(yáng)程僅為0.28MPa,電機(jī)電流I=115A. 分析原因,為分集水器壓差僅為0.13MPa,所選水泵揚(yáng)程偏大.此時(shí)水泵工作點(diǎn)為低揚(yáng)程大流量,電機(jī)嚴(yán)重超載[3];水泵氣蝕嚴(yán)重,管路抖動(dòng)厲害,聲音異常;關(guān)小水泵和冷凍機(jī)蒸發(fā)器進(jìn)、出口閥門,保證蒸發(fā)器進(jìn)出口要求的壓差Δp=(92±5)kPa,使水泵恢復(fù)正常工作. 此時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)如表2(原泵).
表2水泵測(cè)試數(shù)據(jù)
測(cè)試項(xiàng)目
進(jìn)口壓力/MPa
出口壓力/MPa
集水器壓力/MPa
分水器壓力/MPa
電機(jī)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(yáng)程為0.48MPa,分集水器壓差為0.10MPa,蒸發(fā)器壓差為0.1MPa,系統(tǒng)阻力并不大,而水泵大部分壓頭完全消耗在關(guān)小的閥門上.
解決辦法:更換一臺(tái)低揚(yáng)程水泵,測(cè)試數(shù)據(jù)如表2(新泵).對(duì)比表2數(shù)據(jù),電機(jī)電流由82A降為40A,其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不言而喻.
例2 乙工程為一區(qū)域空調(diào),制冷加熱站集中向多幢建筑物供冷、供熱.設(shè)計(jì)2907kW冷凍機(jī)2臺(tái),循環(huán)水泵3臺(tái),2用1備. 系統(tǒng)調(diào)試時(shí)開一臺(tái)冷凍機(jī),一臺(tái)循環(huán)水泵.幾分鐘后,水泵出水管振動(dòng)厲害且伴有異常聲音,冷凍機(jī)不能啟動(dòng),故障顯示冷凍水循環(huán)水量不夠.檢查系統(tǒng)閥門已全部打開,水過(guò)濾器全部清洗干凈,系統(tǒng)排氣較徹底.銘牌參數(shù):Q為500m3.h-1, H為0.475MPa,N為90kW;測(cè)試數(shù)據(jù):蒸發(fā)器進(jìn)出口壓差0.02MPa, 水泵進(jìn)出口壓差0.14 MPa,集水器壓力0.27MPa,分水器壓力0.40 MPa.據(jù)該水泵性能曲線,當(dāng)揚(yáng)程H=0.14MPa時(shí),在系統(tǒng)閥門全開情況下,流量Q應(yīng)大于500m3.h-1才對(duì),而此時(shí)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(shí)上,如此大的系統(tǒng),水泵揚(yáng)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(jìn)口刷式水過(guò)濾器,過(guò)濾器網(wǎng)孔太小,導(dǎo)致水泵入口阻力太大,產(chǎn)生嚴(yán)重氣蝕,水泵性能變壞; ② 泵的流量和揚(yáng)程都非常小, 系統(tǒng)阻力較大.將刷式過(guò)濾器濾網(wǎng)拆下運(yùn)行,分、集水器壓差達(dá)0.45MPa,水泵揚(yáng)程為0.52MPa.如兩臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行,循環(huán)流量增大,系統(tǒng)阻力還要增大.顯然水泵不能保證系統(tǒng)正常運(yùn)行.
解決方法:更換水過(guò)濾器濾網(wǎng);對(duì)系統(tǒng)重新進(jìn)行水力計(jì)算,更換水泵.這既造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失,又影響了空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行,教訓(xùn)是深刻的.
4結(jié)論
1) 空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水泵的選取并不難,但要引起設(shè)計(jì)人員足夠的重視,經(jīng)驗(yàn)要與理論計(jì)算相結(jié)合.
2) 對(duì)水泵揚(yáng)程的選取不能認(rèn)為越大越保險(xiǎn),而要重視運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性.
3) 目前空調(diào)產(chǎn)品更新?lián)Q代較快,選用時(shí)要十分慎重,對(duì)其性能要認(rèn)真研究。