冷冻水泵扬程实用估算方法

冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成，因为这种系统是量常用的系统。1、冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60~100kPa。2、管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150~200Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。3、空调未端装置阻力：末端装置的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在20~50kPa范围内。4、调节阀的阻力：空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好；若取值小，则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。根据以上所述，可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失，也即循环水泵所需的扬程：1、冷水机组阻力：取80kPa（8m水柱）；2、管路阻力：取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa；取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m，则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa；如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa；系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）；3、空调末端装置阻力：组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45kPa（4.5水柱）；4、二通调节阀的阻力：取40kPa（0.4水柱）。5、于是，水系统的各部分阻力之和为：80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）6、水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。根据以上估算结果，可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围，尤其应防止因未经过计算，过于保守，而将系统压力损失估计过大，水泵扬程选得过大，导致能量浪费。中央空调循环水泵扬程的选择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1163kW，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0.14MPa,集水器压力0.27MPa,分水器压力0.40MPa.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.作者单位：扬州大学水利与建筑工程学院环境工程系,扬州,2250095参考文献［1］周谟仁主编.流体力学泵与风机.北京:中国建筑工业出版社,1985.318［2］李宜浩,勇俊宝,牟灵泉.空调水系统冬季循环水泵的选择.暖通空调,1996,(4):64～67［3］宋蕴玉.上海电信大楼冷却水泵电机超载问题的分析与解决办法.暖通空调,1995,(1):44～47head单位质量液体流经泵后获得的有效能量。是泵的重要工作能参数，又称压头。可表示为流体的压力能头、动能头和位能头的增加，即H=(p2-p1)/ρg+(c2-c1)/2g+z2-z1式中H——扬程，m；p1，p2——泵进出口处液体的压力，Pa；c1，c2——流体在泵进出口处的流速，m／s；z1，z2——进出口高度，m；ρ——液体密度，kg／m3；g——重力加速度，m／s2。