对于总循环流量失调,即以“大流量小温差”运行的采暖系统的循环水泵,根据系统的总体流量失调程度,循环水泵的调节措施有节流、切削水泵叶轮、变频调速、电机变极调速及更换水泵等等。
对于循环流量失调很小,即实际流量比设计循环流量大的不多,用增加节流孔板或关小阀门的开度,就能使循环水泵在高效点长期工作,可采用节流调节方法。
当系统的总体流量失调严重,即实际流量比设计循环流量大很多时,可用切削水泵叶轮的方法。切削水泵叶轮就是用车床将叶轮直径车小到一定程度。采用这个方法后本质上是改变了整个水泵的性能。相当于换了一台新的水泵。
一、基本知识简介:
1. 叶轮切削量C:
DC=D0(100%-C%) (1)
式中:D0、DC----切削前、后的叶轮直径,mm;
C----切削量,%。
2.切削后水泵的参数:
水泵的流量: GC=G0(100%-C%) m3/h (2)
水泵的扬程: HC=H0(100%-C%)2 mH2O (3)
水泵的轴功率: NC=N0(100%-C%)3 kw (4)
水泵的效率:
一般C每增加3%,水泵效率降低1%,最大切削量不得超过20%。
式中:G0、GC----水泵切削前、后的流量,m3/h;
H0、HC----水泵切削前、后的扬程,mH2O;
N0、NC----水泵切削前、后的轴功率,kw。
工程举例8:某市某小区锅炉房2.8MW锅炉一台。采暖面积33000M2,面积热指标qf=46.51。循环水泵型号 is100-80-160。热网最低静压值HD=0.27MPa,循环水泵的供水压力Pc=0.5MPa,回水压力Px=0.27MPa。采用切削水泵叶轮的调节,对比水泵切削前后的工作参数。
一、is100-80-160循环水泵实际工况:
⑴ is100-80-160实际运行工况:
水泵的实际工作点向右偏出高效区,流量远远大于水泵的额定流量,低效重载工作。
①.实际流量(m3/h): GS= 133.27
②.实际扬程(mH2O): HS= 23
③.实际效率( % ): ηS= 63.01
④.轴功率(kw): NS= 13.25
⑵ is100-80-160高效点调节运行工况:
通过关小水泵出口阀门的开度,节流调节使水泵的工作点在水泵额定工作点工作。
①.额定流量(m3/h): Ge =100
②.额定扬程 (mH2O): He =32
③.额定效率(%): ηe=75
④.额定轴功率(KW ) Ne=11.2
二、is100-80-160循环水泵叶轮切削量的推敲:
循环水泵的实际流量就是系统的循环流量,循环水泵的实际扬程就是系统的阻力。即,系统循环流量为133.27m3/h时阻力为23mH2O。由此可求得:
系统流量 流量数值 阻力数值
水泵额定流量 100 m3/h He= 12.94 mH2O
锅炉额定流量 96 m3/h Hg= 11.93 mH2O
设计循环流量 52.62 m3/h Hj= 3.58 mH2O
按系统的设计循环流量校核,系统的水力失调度X=133.27/52.62=2.35;
按锅炉的额定循环流量核定,系统的水力失调度X=133.27/96=1.39
按水泵的额定流量核定,系统的水力失调度X=133.27/100=1.33
推敲一:如果系统的采暖规模已经定型,供热量(或采暖面积)不再增加,即系统在设计条件下的循环流量为52.62m3/h,阻力为3.58mH2O。若真能选出这样一台循环水泵,其额定流量和扬程分别等于该计算值,将它安上运行时,系统在设计条件下供水为95℃,回水为70℃,供回水的温差为25℃。按此目标看看能不能用切削叶轮的方法来实现。叶轮的切削量为:
DC=(133.27-52.62)/133.27=60.51%
切削量远远大于20%的规定,这个方案不能成立。
推敲二:如果系统的采暖规模基本定型,供热量还有增加的需要,锅炉最大的出力只能达到其额定能力。在这种条件下,系统的循环流量为96m3/h,阻力为 11.93 mH2O,按此考虑,叶轮的切削量为:
DC=(133.27-96)/133.27=27.96%
切削量比上一个方案减少了很多,但还是大于20%的规定,这个方案还不能成立。
推敲三:根据以上的推敲,用切削的方法一步到位看来不行,拟定切削量取10%,看看效果后再进一步处理。
三、is100-160型水泵切削叶轮、节流调节运行方案:
⑶ is100-80-160切削后不调的运行工况:
切削叶轮后的水泵的额定流量和扬程:
GC=G0(100%-C%) m3/h
=100(100%-10%)=100*90=90
HC=H0(100%-C%)2 mH2O
=32(100%-10%)2=32*0.81=25.92
因切削后水泵在流量为90m3/h时的扬程25.92mH2O还大于系统设计循环流量52.62m3/h时的阻力3.58mH2O,不进行节流调节运行时,系统流量增加,阻力增加,水泵流量增加,扬程降低,最终达到平衡后:
水泵叶轮切削量(%): D%=10
①.叶轮切后流量(m3/h): Gq= 100
②.叶轮切后扬程(mH2O): Hq= 23.71
③.叶轮切后泵效率(%): ηq= 71.39
④.叶轮切后轴功率(kw): Nq= 9.05
⑷ is100-80-160切削后调节运行工况:
为了消除切削叶轮后的水泵扬程还大于系统的总阻力,进行人为关小阀门开度的节流调节,使系统按设计循环流量 52.62m3/h运行:
水泵叶轮切削量(%): D%=10
①.叶轮切调后流量(m3/h): Gq=52.62
②.叶轮切调后扬程(mH2O): Hq=40.38
③.叶轮切调后泵效率(%): ηq= 64.79
④.叶轮切调后轴功率(kw): Nq= 8.93
四、小结及说明:
⑴ 采暖系统的总体流量失调主要是循环水泵的扬程过高形成的,采用切削叶轮从泵的性能上减小流量的同时大辐度地降低扬程,是从根本上治理总体流量失调的十分有效的措施。
⑵ 循环水泵采取了方案⑷后,水泵轴功率值从原来的13.25kw降至8.93kw,电能消耗降低了(13.25-8.93)/13.25=32.6%,节能的效果显著。
⑶ 本工程的实际条件从上分析中可看出,采用切削叶轮的调节方法并不是最佳的选择。
⑷ 本文中所用的水泵工况的各种数据均择自《采暖锅炉智能化管理》软件运行结果。
⑸ 错误和不中之处请批评指正。