电厂循环水泵性能曲线采用陡降式的原因
一般水泵性能曲线为随水泵流量增加,扬程缓慢下降!消耗功率会缓慢增加!所以配用功率要以最大流量点配置,但是如果一般在小流量点工作,则造成电机浪费!
陡降型性能曲线为随水泵流量增加,扬程很快下降!消耗功率基本不变!所以配用功率不用以最大流量点配置,配用电机较小!
一般水泵性能曲线为随水泵流量增加,扬程缓慢下降!消耗功率会缓慢增加!所以配用功率要以最大流量点配置,但是如果一般在小流量点工作,则造成电机浪费!
陡降型性能曲线为随水泵流量增加,扬程很快下降!消耗功率基本不变!所以配用功率不用以最大流量点配置,配用电机较小!
水泵选型的基本原则有以下几点:
1)必须根据生产的需要,充分满足生产过程中流量和扬程(或压力)的要求。
2)选用性能良好,并与工程要求的流量、扬程变化具有较强适应性与保证性的泵型。首先应在已定型的系列产品中,选用效率高、吸人性能好、使用范围广的水泵。当有多种泵型可供选择时,应进行技术经济分析,择优采用。在系列产品不能满足选型要求时,可按规定程序设计、试制新产品。在工程要求的扬程变化较大时,宜选用曲线陡降型的泵;在工程要求的流量变化较大时,宜选用H-Q曲线平缓型的泵。
3)应尽量使所选泵在其髙效区范围内即设计(额定)工况点附近运行。在设计标准的各种工况泵机组能正常安全运行,即不发生汽蚀、振动和超载等现象。
4)所选泵在长期运行中平均装置效率较高,能量消耗低,运行费用较低。
5)所选泵的型号、台数使整个系统的投资(设备费和土建及安装工程投资的总合)最省。
6)易于施工,便于运行、管理和维护。
7)对梯级运行的泵,泵型号和台数应满足上下级泵之间的流量协调要求,尽量避免、减少因流量配合不当而导致的下级泵流量不足或流量过大。
8)对大型轴流泵和双吸泵,应有装置模型试验资料;当原型作较大更改时,应重新进行装置模型试验。
9)在农业排灌工程的泵选型中,应尽量兼顾到水利综合开发的要求。
泵的选型的基本原则:
1、必须根据生产的需要,充分满足生产过程中流量和扬程(或压力)的要求。
2、选用性能良好,并与工程要求的流量、扬程变化具有较强适应性与保证性的泵型。首先应在已定型的系列产品中,选用效率高、吸入性能好、使用范围广的水泵。当有多种泵型可供选择时,应进行技术经济分析,择优采用。在系列产品不能满足选型要求时,可按规定程序设计、试制新产品。在工程要求的扬程变化较大时,宜选用H-Q曲线陡降型的泵;在工程要求的流量变化较大时,宜选用H-Q曲线平缓型的泵。
3、应尽量使所选泵在其高效区范围内即设计(额定)工况点附近运行。在设计标准的各种工况泵机组能正常安全运行,即不发生气蚀、振动和超载等现象。
4、所选泵在长期运行中平均装置效率较高,能量消耗低,运行费用较低。
5、所选泵的型号、台数使整个系统的投资(设备费和土建及安装工程投资的总合)最省。
6、易于施工,便于运行、管理和维护。
7、对梯级运行的泵,泵型号和台数应满足上下级泵之间的流量协调要求,尽量避免、减少因流量配合不当而导致的下级泵流量不足或流量过大。
8、对大型轴流泵和混流泵,应有装置模型试验资料;当原型作较大更改时,应重新进行装置模型试验。
9、在农业排灌工程的泵选型中,应尽量兼顾到水利综合开发的要求。
二级泵变流量系统用旁通管将冷水系统划分为冷水制备和冷水输送两个部分,形成一次环路和二次环路。一次环路由冷水机组、一级泵,供回水管路和旁通管组成,负责冷水制备,按定流量运行。二次环路由二级泵、空调末端设备、供回水管路和旁通管组成,负责冷水输送,按变流量运行。设置旁通管的作用是使一次环路保持定流量运行。旁通管上应设流量开关和流量计,前者用来检查水流方向和控制冷水机组、一级泵的起停;后者用来检测管内的流量。旁通管将一次环路和二次环路两者连接在一起。就整个水系统而言,其水路是相通的,但两个环路的功能互相独立。一级泵与冷水机组采取“一泵对一机”的配置方式,而二级泵的配置不必与一级泵的配置相对应,它的台数可多于冷水机组数,有利于适应负荷的变化。
二次环路的变流量可采取以下两种方式来实现:一是多台并联水泵分别投人运行方式,即台数调节;一是采用变频调速水泵调节转速方式。
2.二级泵变流量系统的控制方法
目前有二级泵采用压差控制、一级泵采用流量盈亏控制法;和二级泵采用流量控制,一级泵采用负荷控制法等。
(1)二级泵采用压差控制、一级泵采用流量盈亏控制。
①多台二级泵并联分别投入运行时,若水泵并联后具有陡降型的合成特性曲线,常采用压差控制。当空调负荷变化时,负荷侧所需的水流量也要改变,供、回水管之间的压差随之发生变化。此时,压差控制器将压差信号传给负荷侧调节阀,驱动该阀动作,同时传给程序控制器来控制二级泵的运行台数。
通常利用水泵并联后的合成特性曲线,设定某个压力作为上限,而另一个压力为下限。当负荷减小时,系统所需水量减少,使工作压力超过上限值,原先并联运行的水泵开始减少(关闭)一台泵;当负荷增大时,所需水量增多,其工作压力低于下限值,开始增加(开起)一台泵。在二级泵进行台数控制过程中,负荷侧调节阀始终要参与系统压力的协调工作。
二级并联水泵应尽量采用相同规格和类型的水泵。如采用不同型号或规格时,则设定压力值会有较大的不同。此时应采用分组开起或关闭泵的上、下限压力值的办法来解决,这样会使系统的控制变得更加复杂。
②当负荷侧二级泵系统的流量减少时,一级泵的流量过剩。盈余的水量经旁通管从A流向B返回一级泵的吸入端,这种状态称为“盈”。当流过旁通管的流量相当于一级泵单台流量110%左右时,流量计触头动作,通过程序控制器自动关闭一台水泵和对应的冷水机组。
在一级泵仅部分台数运行的情况下,当要求二级泵系统的流量增大时,就会出现一级泵水量供不应求的情况。这时二级泵将使部分回水经旁通管从B流向A,直接与一级泵输出的水相混合,以满足二级泵系统对水量增大的需要。这种状态称为“亏”。当出现的水量亏损达到相当于一级泵单台水泵流量的20%左右时,旁通管上的流量开关将动作,将信号输入程序控制器,自动起动一台水泵和对应的冷水机组。
采用流量盈亏来控制一级泵和冷水机组的运行台数,存在一个水力工况和热力工况的协调问题。因为流量的变化与空调负荷的变化不成线性关系。当流量减少到关闭一台水泵时,实际上并不意味着系统的需冷量也应减少到一台冷水机组的制冷量。这个问题也只有通过冷水机组自身的能量调节系统来解决。
(2)二级泵采用流量控制、一级泵采用负荷控制当多台二级泵并联分别投入运行时,若水泵并联后的合成特性曲线较平坦(缓),采用前面提到的压差控制较为困难,此时,二级泵可采用流量控制。流量控制既适用于具有平坦型特性曲线的水泵,也适用于具有陡降型特性曲线的水泵;一级泵采用负荷控制(也称热量控制),它可以较好地解决流量盈亏控制中产生的水力工况和热力工况之间协调的问题。
1、 循环水泵容量过大的问题
循环水泵容量过大在我国是普遍存在的问题,其容量常常达到实际需要的2-4倍,造成工程投资和运行费用的严重浪费。
1.1 、 设计冷负荷偏大
设计冷负荷是选择设备的主要依据,所以正确地计算建筑冷负荷对整个空调系统的设计十分重要。目前,教科书及设计手册中提供的空调负荷计算方法不论是计算围护结构的墙壁负荷,还是门窗负荷,其计算结果都是针对某一具体房间而言。然而,空调系统设备容量是依据整个建筑的冷负荷确定。由于建筑内各房间的朝向、位置、使用功能及其发热源等因素的不同,往往造成各房间最大冷负荷出现的时间并不相同。因此,建筑冷负荷的最大值应为每个房间逐时负荷叠加的最大值。据调查在我国有部分设计人员在计算建筑冷负荷时只是简单地将每个房间的最大冷负荷进行叠加,导致计算结果远大于实际需求负荷。所以我们必须对此给予足够的重视,使设计负荷的确定更加合理正确。
1.2 、 系统循环阻力偏大
在计算系统循环阻力时,由于设计人员经验不足,使得一些计算参数取值过于保守,造成循环阻力计算值偏大,更有甚者,在施工图设计阶段采用估算方法确定循环阻力,致使计算循环阻力比实际值大一倍以上。
1.3、 系统静压问题
空调系统充满水才能运行,水泵的进、出口承受相同的静水压力。因此,所选水泵的扬程只克服管道系统阻力即可。然而,有的设计者却把静水压力也计入该循环阻力之内,这当然会使循环水泵的容量增大很多。
1.4 、 系统水力平衡问题
由于设计时不认真进行系统的水力平衡计算,工程竣工后又未按要求进行全面调试,往往造成系统水力失调,系统出现冷热不均的现象。有些技术人员错误地认为造成此现象的原因是循环水泵的容量太小,结果只简单地采用加大水泵的方法解决了之,自然也就使水泵容量增大。
2、 水泵特性曲线及最佳工作点
2.1 、 水泵的流量——扬程特性曲线
水泵的流量——扬程特性曲线一般有三种类型:平坦型、陡降型、驼峰型(如图 2.1所示)。用于空调水循环系统的水泵应具有平坦特性,其零流量与最大流量之间的扬程变化范围不应大于10%-15%;陡降特性的水泵由于其最大流量与最小流量间的扬程变化太大,故不宜选用;驼峰特性的水泵也不可采用,因为在两台水泵并联运行时可能引起负荷和扬程的周期变化,而当这一变化的频率等于系统的自振频率时便产生危险的“振荡现象”,而此现象将对系统的正常运行造成一定影响。
2.2 、最佳工作点
在水泵工作点向右偏移时,循环水泵所产生的扬程降低,这对系统的正常运行是极其不利的,尤其是系统中最不利环路,将促使该环路的流量进一步减少,影响正常使用功能。
造成工作点右移的原因主要有两个方面:首先是设计中水力计算采用过大的安全系数及不实际的压降计算方法,其次是设计的系统未进行认真的水力平衡计算,而施工后又未进行严格的系统调试。因此,为使系统按设计工况运行,除应认真仔细地进行相关计算外,还应在选择水泵时将水泵的工作点选择在最佳工作点左侧适当的位置,以防水泵实际工作点超出一定范围处于不经济的运行状况,影响系统正常运行。
3 、 循环水泵的技术经济分析
3.1 、循环水泵的台数选择
《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87,2001年版)第6.1.11条规定:冷水泵(一次泵)的台数及流量,应与制冷机的台数及设计工况下的流量相对应。二次泵的设置,应根据冷水系统的大小、各并联环路压力损失的差异程度、使用条件和调节要求等通过技术经济比较确定。然而在实际工作中,设计人员往往未对空调系统各种设备的综合配置进行全面的技术经济分析,结果造成工程初投资增加及“大马拉小车”等浪费资源的现象。为避免发生该现象,广大设计人员在方案设计阶段应依据使用功能、高低峰负荷时间、系统特征以及其它条件,针对空调系统中的冷水机组、循环泵、冷却塔等设备的综合配置进行全面充分的技术经济分析,以期在满足使用功能的前提下降低工程造价和运行费用。
3.2 、工程寿命周期成本
笔者认为在进行循环水泵、冷水机组等设备的技术经济分析时应引入一个概念——工程寿命周期成本。工程寿命周期成本是工程设计、开发、建造、使用、维修和报废等过程发生的费用,也即该项目在其确定的寿命周期内或在预定的有效期内所需支付的设计费、建安费、运行维修费、报废回收费的总和。在不同项目和不同项目阶段寿命周期成本也大不相同(如图 3.1 所示)。通常情况下,运营及维护成本往往大于项目建设的一次性投资。因此在进行技术经济分析时,应明确寿命周期成本包括的费用项目、各项费用的内容和范围以及它们在费用构成体系中的相互关系,这对我们进行技术经济比较十分重要。
3.3、 价值工程
价值工程是以提高产品或作业价值为目的,通过有组织的创造性工作寻求用最低的寿命周期成本可靠地实现使用者所需功能的一种管理技术,其表达式如式3.3.1。
V = F/C (3.3.1)
式中 V——研究对象的价值
F——研究对象的功能
C——研究对象的成本
价值工程技术已广泛运用于研发、设计、建造等各行各业,其核心思想是以最低的寿命周期成本使产品具备它所必须具备的功能。在空调设备选型及技术经济分析时,设计者应充分运用价值工程理念,力争以最低工程投资达到必须的使用功能。当然就目前情况看,要达到这样的设计水平尚需时日,但广大设计人员应朝这个方向努力,以期取得良好的社会效益和经济效益。
4 、结论
① 在空调设计中应客观准确地计算冷负荷和系统阻力,避免因此而造成设备选型偏大;
② 选择循环水泵时,注意水泵工况点向右偏移现象,以保障水泵扬程变化在系统正常运行的允许范围之内;
③ 工程寿命周期成本和价值工程都是工程经济评价的良好工具,在做技术经济分析时应充分运用它们。
2 泵能力的25﹪。原则上可以购买两台新水泵,再使用一台旧水泵进行排水,但因管路、阀门等选择不同,机运科建议购买三台同等能力的水泵进行排水。
从理论上来说是要一条一条地计算的,个人体会,消火栓出口需要0.2Mpa的压力,然后选一个地理位置最远最高的栓口作为最不利点,按流量计算阻力(一般也有估算值),加上余量后再确定水泵的扬程。
在根据水泵的特性曲线选择水泵,一般要取在效率最高的那一段。
不同的水泵有着不同的特性曲线,消防水泵要选择平坦型曲线的水泵,而不能选陡降型的水泵。
不同的建筑要求不一样,主要是看要求的充实水柱是多少,然后查表,看达到这个水柱所需的压力是多少,就知道最不利的压力是多少了。
另外,水泵流量、扬程曲线的陡峭程度也需要参照物,比例的大小决定了陡峭程度。
循环水泵大多都是离心泵,离心泵的曲线一般扬程高低点差别并不大。