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浅谈供热系统循环水泵的选择与运行工况

2018年12月27日 13:24:18来源:泵管家作者:泵管家关键词:循环泵设备
    在机械循环热水供热系统中,循环水泵承担着将热源热能通过供热管网输送至热用户的动力驱动作用,是供热系统耗费电能最多的设备。

    合理地选择供热系统循环水泵,关系到供热系统能否正常稳定和经济运行,对降低电能消耗具有十分重要的意义。
    比较合理地循环水泵流量为每平方米建筑面积2-3kg/h,而现在的供热系统流量大多为4-5kg/h,甚至更多,也就是目前国内常采用的“大流量,小温差”的运行方式,即靠安装大水泵,增加水泵并联台数或增设加压泵等方式来提高系统循环流量(公众号:泵管家),有时系统实际运行流量甚至比设计流量高出好几倍。
    这种“大流量”的运行方式是我国供热系统运行人员从多年的实践中总结出来的经验,是针对由于设计施工安装和运行等因素造成的供热系统普遍存在的冷热不均现象所采取的一些措施,在一定程度上能够缓解供热系统的热力工况水平失调和垂直失调的发生。并可适当减少沿程热损失,因此得到了广泛的应用。
    但是,大流量的运行方式,治标不治本,并没有从根本上消除供热系统的水力失调问题,即各用户流量分配不均的问题并未解决,这是因为系统流量增加末端用户愈接近设计流量,散热器散热愈充分;而靠近始端的热用户流量超过设计流量愈多,散热器的散热能力愈接近饱和。
    供热系统大流量的运行方式,是靠提高末端热用户散热器的散热能力,抑制靠近始端热用户散热器的散热能力的办法来达到消除供热系统热力工况水平失调的目的。
    而系统垂直热力失调的消除则是通过大流量的运行后,供回水温差的缩小、散热器的热媒平均温度更趋近于接近来达到目的。循环水量的增加必然要相应地配置大功率的循环水泵。由于水泵轴功率与流量成三次方的关系、流量的增加,将带来电能的更大消耗。
    供热系统热力失调的根本原因是水力失调,即流量分配不均所致。
    当然,引起热力供暖水力失调的原因是多方面的,在设计上,网路各分支环路或用户系统各立管环路之间,其阻力损失未能在设计流量分配下达到平衡,开始运行时没有进行很好的调整,运行过程中热用户的流量发生变化等等,这些情况是难以避免的。
    因此热水供热系统中的水力失调问题,应通过系统平衡调整来解决,而不应盲目增加循环泵流量或并联循环水泵的台数。同时,“大流量”的运行方式,还阻碍了连续供热(低温常烧)运行方式的实际推广。
    所以,从提高供热系统运行效率出发,依靠增加循环流量,改善供热效果的方法是不可取的,“大流量”运行是一种落后的运行方式,应该逐渐摒弃。在循环水泵的扬程选择上,一直存在着一种错误观点,即认为循环水泵的扬程,应满足建筑物最高处的扬程高度需要。
    实际上,循环水泵的扬程只要满足管网,热源、热用户等水流经的设备在额定流量下所消耗的阻力即可。静压的稳定则是补水泵或定压泵来完成的。因此,循环水泵的扬程,应按管道系统最不利环路的水力计算的压力损失来确定。
    当然,外网管道的比摩阻值应按技术经济指标比较确定。尽量使初投资运行费之和最小。应该强调说明的是,循环水泵的选择应优先考虑运行效率高的类型,并使其工作点在最高效率区内,泵的特性曲线与管网的流量扬程曲线的交点就是水泵的实际工作点。
    循环水泵的实际运行工况是由管网的总阻力系数S值决定的。S值越大,泵的流量越小,扬程也就越大;S值越小,泵的流量也就大,扬程就越小。选择合适的循环水泵,使其工作点在最佳工作点附近(效率最高点),并运行稳定,对提高供热管网的运行效率,降低电能消耗,增加经济效益,具有十分重要的意义。
    循环水泵两台或多台运行时,其运行工况并不是单台水泵流量扬程的算术叠加,而是远远低于该值,只比单台水泵略有增加,且联合运行时单台水泵工作效率低,工作条件差,电能消耗大。因此,最好选择单台水泵运行,不宜采用多台并联运行,不同型号的泵并联运行更不足取。
    实际选择循环泵时,还应附加一定的安全系数,一般循环流量附加10%,扬程附加10%-20%,对在近期内扩建的管道系统,还应考虑扩建部分的流量。
    在循环水泵实际运行中,可利用超声波流量计等设备和压力表来检测水泵的实际运行工况,并通过调节阀门开度,改变管网总阻力系数S值,使水泵的工作点处在高效率工作区内。
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