潘卫岗，孙计英
摘要：循环水泵在热力系统中的合理配置至关重要。如何使循环水泵在热力系统中安全经济地运行，宇达到与热力系统的最佳配显是专业技术人员应该积极研究和探讨的问题。
关键词：循环水泵；流童；扬程
中图分类号：TU833+．1文献标识码：B文章编号：1004一7948(2005)10一0028一03
1前言
目前，在很多的热水采暖锅炉房和热力站中，普遍存在循环水泵容量偏大的问题，致使热水循环量和压头过大、电能浪费严重。笔者曾对某供热公司10座满负荷运行的热力站运行情况作过调查与核算，发现均存在不同程度的扬程高于热力系统阻力，造成循环水泵电机容量过大，浪费电能的问题。上述热力站循环水泵实际运行总容量1185kW，如果选用合理扬程，运行容量可降至868kW，仅这10座热力站在一个采暖期内就要浪费电能106万kWh，多支出电费56万元，可见，循环水泵与热力系统配置不合理的弊处之大。据估算，目前存在这种问题的热力系统约占50%。造成这种后果的原因主要有三方面：一是原始设计循环水泵选型不合理或设计人员过于保守；二是水泵制造厂产品规格不齐全；三是有些专业人员对循环水泵在热力系统中的作用认识不清。在我国电力供应紧张、企业经营艰难的形势下，合理配置热力系统循环水泵对节约电能无疑具有重大意义。
2循环水泵与热力系统的合理配置
2.1循环水泵的选择
水泵的流量、扬程以及流量一扬程曲线是选择循环水泵的关键条件。循环水泵的选择原则在于设备在系统中能够安全、经济地运行，达到循环水泵与热力系统的最佳配置。离心式水泵一般均采用后弯式叶轮，后弯式叶轮流量一扬程曲线的总趋势是扬程随着流量的增加而下降。由于水泵内部的结构不同，流量一扬程曲线分陡降形、平坦形和驼峰形三种形式，平坦形曲线有8％～12％的斜度，流量变化很大，压头变化很小，适合作为热力系统的循环水泵。具有平坦形特性曲线的水泵有sh型、LS型、RXL型和IRG型等。
(1)循环水泵流量
循环水泵的总流量应等于系统循环水量的105%～110%，循环水量G可按下式计算：
G=Q"KX"10－3/C"(tg－th)t/h
式中Q一采暖热负荷，kJ/h；
KX一系数，一般取KX=1.05－1.10；
C一水的比热，k1/kg℃；
tg一供水温度，℃；
th一回水温度，℃。
(2)循环水泵的扬程
循环水泵的扬程应不小于设计流量条件下热源、热网和最不利用户环路的压力损失之和，可根据公式计算：
H＝（Hr十Hw＋Hy）Ka
式中H一循环水泵的扬程，Mpa；
Hr一网路循环水通过热源内部的压力损失，MPa。对热力站系统，当采用换热器串联布置时，Hr=0.15～0.20MPa，当换热器并联布置时，Hr=0.10～0.15MPa.
Hw一网路主干线供、回水管的压力损失，Mpa。Hw=∑X"△h。室外管道单位管长沿程压力损失△h对干管、支干管：
Dg≥250mm，△h＝30～60Pa/m；
Dg＜250mm，△h＝60～100Pa/m。
Hy一主干线末端用户系统的压力损失，Mpa。对直接连接的散热器采暖系统Hy=0.01～0.02Mpa。Ka一安全系数，取Ka=1.1～1.2。
从热水网路水压图和上式可见，循环水泵是在全系统都充满水的封闭式的网路中工作，水泵的进出口均在系统中的等压力作用之下。因此，循环水泵的循环压力只克服热源内部、室外管网、用户管道和散热器的阻力。循环水泵的压头不需要考虑用户系统的高度，而只计算热水系统的阻力。
关于循环水泵的扬程选择，虽然有关设计规范上有明确规定，但有些人员或管理人员还往往与开式系统混淆，将建筑物或地形高度计算在内，致使水泵扬程过高于循环系统的阻力，无端造成浪费。根据上述的Hr，Hw和Hy的分析，对供热距离在lkm以内的热力站系统，循环水泵的扬程一般在26～46m。
(3)循环水泵台数的确定
热力系统循环水泵的台数不宜少于两台，其中一台备用。当系统所要求的流量或压力较大，或为运行可靠可以采用两台或两台以上的水泵联合工作。循环水泵并联时要选用同型号、同扬程的水泵，如果选用水泵扬程不同，其中一台水泵的压头比另一台高，公用输水管中的压头也比另一台水泵所产生的压头高，则低扬程的水泵无法将压水管上的止回阀打开进行输水。两台水泵并联工作时，流量一扬程曲线见图1。
从图1中可以看出，两台泵并联工作时，总流量G(1+2)=2G′(1)，它大于一台泵单独工作时的流量G(1)，但小于两台泵单独工作时的流量之和2G(1)。由此可知，增加一台泵，出水量并非增加一倍，并联水泵愈多、增加的流量愈少。因此，当管道的特性曲线已定的情况下，并联水泵过多，并不一定好，这是因为网路中的压力损失随着合成流量的增加而增大，而每台水泵的压头也随着变大的缘故。根据上述分析，合理地配置水泵，必须综合考虑热力系统的流量、阻力和系统特性等几个方面的因素，并结合工程具体实际和投资、运行经济效益来确定。
2.2循环水泵工作点的分析
循环水泵的工作点是泵的流量一扬程曲线与管路特性曲线的交点。在室外热水网路中，水的流动状态大多处于阻力平方区，流体的压降与流量服从二次幂规律：
△P－R×（I＋Id）＝S×G2
式中△P一网路计算管段的压降，Pa；
R一网路计算管段的比摩阻；
I、Id一网路计算管段的长度和局部阻力当量长度；
S一网路计算管段的阻力数；
G一网路计算管段的水流量。
在已知水温参数下，网路各管段的阻力数S代表管段通过lm3/h水流量的压降，只和管段的管径d、长度I、管内壁当量粗糙度K以及管段局部阻力当量长度Id的大小有关。循环水泵的工作点可以利用图解法或计算法求得。水泵与热水网路的特性曲线见图2。
由图2可见，A点即为水泵的工作点。如果在运行期间，热水网路任一管段的阻力数发生变化，则必然使热水网路的总阻力S总值发生变化，工作点的位置也会随之改变到B点，则热水网路的水力工况也就改变了。图3是两台不同功率水泵工作性能对比图。
由图3可见，当循环水泵流量、扬程选择合理时，其特性曲线为1，水泵运行在工作点A。水泵所需的轴功率为JGAAHA阴影中的面积，即PA=GA(HA－J)/1000kW，如果水泵扬程选择高于热力系统阻力时，其流量一扬程特性曲线为2，此时水泵工作在B点，则水泵所需的轴功率为JGBBHB阴影中的面积，即PB=GB(HB－J)/1000kW，PB>PA，由此可见当循环水泵扬程选择过高时，一方面增大了水泵轴功率，浪费电能；一方面由于网路循环水量增大，导致系统供回水温差降低，供热不经济，此外，还有可能造成系统超压。为了保证系统不超压，使泵工作在最佳效率点，往往采用泵出口节流调节，增大网路总阻力S值，将水泵工作点移到C点，此时，节流损失为HC－HA相应多消耗的功率为△N=KepgGA(HC－HA)kW。
通过以上分析可见，循环水泵如果选择不当，不仅会造成系统运行调节上的不便，减小了供回水温差，使运行不经济。单从耗电方面来说，浪费也是很大的。笔者对某供热公司市区内的热力站做过调查，有50％的热力站存在循环水泵扬程过高的问题，耗电量平均增大了30%，扬程最大超出26.5m。其中有11个热力站计算扬程是36～44m，实际选用扬程是63m，电机功率75kW，这些热力站完全可以合理选择水泵扬程，电机功率可降至45kW或55kW。可见，合理配置循环水泵在节能挖潜方面效益是显著的。
3循环水泵合理配置的应用
笔者在盘锦市供暖处建行站的设计中，合理选用了循环水泵，获得了较好的经济效益。该热力站供热面积13万m2，供热半径500m，系统循环水量312t/h，系统阻力30mH2O，设计选用150RXKL33(IRG150—315)水泵，流量200m3/h，扬程32m，电机功率30kW，转速1450r/min。输送介质温度不大于130℃。热力站建筑面积112m2，其中设备间占地面积83.7m2。建行站1996年冬季投入使用，经过3个月的运行检验，立式热水循环泵达到了运行平稳、无泄漏、噪音低，改善值班工人工作环境的目的。该热力站采用立式热水循环泵，与采用常规6sh－9水泵相比，节约电力增容费2.1万元。采暖期节电57456kWh，采暖期节省电费1万元，节电效果非常显著。
4结束语
热力系统循环水泵合理配置的关键是循环水泵的流量、扬程、台数及流量一扬程曲线与热水系统特性配置合理。循环水泵配置合理对降低水泵耗电量节约挖潜成效是显著的，具有重要的推广应用价值。