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水泵工程为一区域空调,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.
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.而工程中选择的水泵常常出现两种不正常情况.


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:

  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) 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.


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。
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