熱水供暖系統循環(huán)水泵的選擇分析

熱水供暖系統中設置的循環(huán)水泵是向用戶(hù)輸送熱媒的主要設備，也是鍋爐房中耗電量較大的設備，其用電量約占鍋房總用電量的40％一70％。實(shí)際工程中，循環(huán)水泵容量偏大的現象較為普遍，有的甚至達到原參數的2 倍以上，如果循環(huán)水泵的流量和揚程偏大，會(huì )造成電能的嚴重浪費。

1、循環(huán)水泵偏大的原因

造成循環(huán)水泵容量偏大的原因主要有以下幾點(diǎn)：一是有的設計人員沒(méi)有認真計算熱負荷和系統阻力，尤其是外網(wǎng)和鍋爐房的阻力，采用估算方法，為保險起見(jiàn)，估算值過(guò)大，使選的水泵流量和揚程加大很多；二是有的系統運行后沒(méi)有進(jìn)行認真的初調節，一旦系統出現水力失調，有人認為是水泵容量不夠，而盲目換大泵；三是有個(gè)別設計者對循環(huán)水泵揚程的概念不清：對承壓鍋爐采暖系統，定壓點(diǎn)設在循環(huán)水泵吸水側，循環(huán)水泵進(jìn)出口均承受相同的靜水壓力，因此，其揚程不需要考慮用戶(hù)系統的高度，只要克服管網(wǎng)系統的阻力即可。但有的設計者卻將系統高度計入揚程中，這就使循環(huán)水泵揚程大大增加； 四是多層建筑采用常壓在鍋爐供熱系統，使循環(huán)水泵揚程增加。常壓鍋爐系統，由于鍋爐與大氣相通， 壓力很低，供暖水泵進(jìn)口與出口靜水壓力不同，此處的水泵只是起向系統“揚升”供熱水的作用，不起循環(huán)作用，回水則靠系統高差克服回水阻力自流至鍋爐房。水泵的揚程只需克服供水干管阻力，水泵入口處管道阻力及系統高度，將熱水送人系統zui高用戶(hù)略有余量即可，這種場(chǎng)升供暖的水泵應稱(chēng)為供暖給水泵，以區別于閉式系統的循環(huán)水泵，顯然選擇鍋爐的類(lèi)型決定著(zhù)水泵的揚程的大小，以及系統耗能情況。因此，設計人員選擇鍋爐時(shí)要重視常壓鍋爐系統供暖給水泵“揚升”供暖使電耗增加的特點(diǎn)，選擇鍋爐時(shí)要考慮系統的節能。建議三層以上的建筑不要采用常壓鍋爐揚升供暖系統。以免水泵揚程增加使電耗增加；五是選水泵時(shí)，因水泵規格系列所限，很難選到流量，揚程*一致的水泵，一般都選大一號的，這樣層層加碼，致使容量偏大，甚至達2 倍以上。

據調查，現有運行中的鍋爐，其溫差多數在 10 ～ 15℃，個(gè)別溫差僅為8℃，也就證明了水泵容量偏大。水泵容量偏大，一方面破壞了原設計的水力工況，另一方面又增加了水泵運行的耗電量。

2、鍋爐循環(huán)水泵的選擇

2.1 循環(huán)水泵容量的確定循環(huán)水泵的流量是按采暖室外計算溫度下的用戶(hù)耗熱量之和確定的，而在整個(gè)采暖期內室外氣溫達到采暖室計算溫度的時(shí)間很短，使大部分時(shí)問(wèn)水泵流量偏大。選擇水泵之前首先應確定熱網(wǎng)系統的調節方式，然后根據調節方式確定循環(huán)水泵的流量。國家有關(guān)標準中較明確規定：對于采用集中質(zhì)調節的供熱系統，循環(huán)水泵的總流量應不低于系統的總設計流量；揚程不應小于系統的總壓力損失，即循環(huán)泵的流量和揚程不必另加富裕量。集中質(zhì)調的供熱系統，多數處于小溫差，大流量的工況下運行，經(jīng)濟上是不合理的。確定總流量( 循環(huán)量) 應根據鍋爐額定供回水溫差來(lái)決定，比如14MW 熱水鍋爐，供回水溫度120/60，額定循環(huán)量為200 噸/ 小時(shí)而采用分階段改變流量的質(zhì)調節的運行方式，可大量節約循環(huán)水泵的耗電量。將采暖期按室外溫度的高低分為若干階段，根據室外溫度決定需要運行的鍋爐臺數，同時(shí)確定本階段循環(huán)水量及循環(huán)水泵運行方式。在每一個(gè)階段內保持流量不變，以滿(mǎn)足供熱需要。對于采用相同容量鍋爐的情況，當設一臺鍋爐時(shí)，可選2 臺100％流量的水泵；當設2 臺同容量鍋爐時(shí)，選用l 臺100％總流量的水泵，2 臺50％總流量的水泵，當1 臺鍋爐運行進(jìn)，開(kāi)一臺50％總流量的水泵，2臺50％的泵又可同時(shí)運行做為 100％泵的備用；設有了3 臺同容量的鍋鍋爐時(shí)，可造 2 臺33％的總流量的泵、1 臺66％流量的和1 臺 l00％流量的水泵。1 臺鍋爐運行時(shí)，開(kāi)啟33％的水泵，2 臺鍋爐運行開(kāi)啟66％流量的水泵，3 臺鍋爐同時(shí)運行開(kāi)100％流量的水泵。2 臺33％流量的水泵可做為66％泵的備用。也可分別選1 臺33％流量、 1 臺66％流量和1 臺100％流量的水泵分別與1 臺、2 臺、3 臺鍋爐配套運行。顯然采用分階段改變流量的質(zhì)調節具有明顯的節能效果。

2.2 鍋爐本體水流量與電耗： 以熱水鍋爐為熱源的熱水供暖系統，熱源內部阻力主要是鍋爐水流阻力，這一數值應由鍋爐廠(chǎng)家提供。當選用的鍋爐在額定供回水溫度以下降溫運行時(shí)，比如120 ／ '60℃高溫水改為90 ／ 60℃低溫水鍋爐，就要考慮在供出相同的熱量時(shí)， 實(shí)際循環(huán)水量要大于額定流量，使鍋爐水流阻力增大。鍋爐供回水溫差減低一半，相應的循環(huán)量增加一倍。鍋爐循環(huán)泵的流量和揚程、軸功率及葉輪轉速之間存在以下比例關(guān)系：
即: n1/n2=G1/G2

（G1/G2）2=H1/H2

（G1/G2）3=N1/N2

式中n1、n2————水泵轉速

G1、G2————水泵流量

H1、H2————水泵揚程

N1、N2————水泵軸功率

由此可以看出，水泵的揚程與流量的平方成正比，水泵的軸功率與流量的立方成正比。當水泵的流量降低20% 的時(shí)候，電機轉速就降低20%，而水泵的電耗將降低1-.8*0.8*0.8=0.488，即減少48.8%，當水泵流量降低50% 的時(shí)候，電機轉速降低50%，水泵的電耗將降低1-0.5*0.5*0.5=0.875，即減少87.5%。所以，當額定流量增加一倍的時(shí)候，那么它的電耗將是原來(lái)的8 倍。因此在鍋爐運行時(shí)，我們要盡量按額定流量確定循環(huán)泵的運行頻率，盡量做到按設計溫差給定循環(huán)量，盡量避免大流量、小溫差的運行方式。相對于鍋爐總阻力，整個(gè)熱水輸送管道阻力更大，所以減小循環(huán)水量可以大大減小管道阻力，相對的可以減小循環(huán)水泵的揚程，從而達到減少循環(huán)水泵的總電耗。