課件4水泵的選擇、復(fù)核及配置

1、 循環(huán)水泵的選擇、復(fù)核及配置 1 水泵基本知識介紹暖通專業(yè)常用水泵有單級單吸清水離心泵和管道泵兩種。流量大時也有采用單級雙吸離心泵。高層建筑的供暖、空調(diào)系統(tǒng)及鍋爐的補水、定壓、給水泵，要求高揚程、小流量，一般采用多級泵。1.1 水泵型號示意1.1.1 單級單吸清水離心泵1.1.2 單級雙吸離心泵1.1.3 多級離心泵1.1.4 管道泵1. 2 單臺水泵的工作特性1.2.1 水泵的性能曲線離心泵的性能曲線（G-H曲線）一般有三種，見圖1-1。（1）平坦型-流量變化很大時能保持基本恒定的揚程。 （2）陡降型-流量變化時，揚程的變化相對較大。（3）駝峰型-當(dāng)流量自零逐漸增大時，相應(yīng)的揚程最初上升，達

2、到最高值時開 始下降。該種泵在一定運行條件下可能出現(xiàn)不穩(wěn)定工作。 圖1-1（三種不同的G-H曲線） 1-平坦型 2-陡降型 3-駝峰型 常用單級單吸離心泵的性能曲線如圖1-2所示。 圖1-2（單級單吸離心泵性能曲線）水泵的流量、揚程、軸功率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系： G/G1=n/n1 (1-1) H/H1=( n/n1)2 (1-2) N/N1=( n/n1)3 (1-3)式中G、H、N-葉輪轉(zhuǎn)速為n(r/min)時的流量（m3/h）、揚程（m）和軸功率（kW）； G1、H1、N1-葉輪轉(zhuǎn)速為n1 (r/min)時的流量、揚程和軸功率。作為一個系列的泵，有其型譜圖，可覆蓋一大片流量、揚程的區(qū)域，如圖1-

3、3所示。 圖1-3（IS型泵系列型譜圖）1.2.2 管路的特性曲線水泵總是與一定的管路系統(tǒng)相連接的，在一定的管路系統(tǒng)中，工作狀況點不僅取決于泵本身的性能，還和管路系統(tǒng)的狀況有關(guān)。圖1-4所示為管路特性和泵的工作點(A點即為泵在系統(tǒng)中的工作點)。 圖1-4（管路特性曲線）G-H-泵的性能曲線R-管路的特性曲線H=H1+h =H1+KG2 (1-1) 式中 H1-整個系統(tǒng)的靜揚程（m） h-總揚程（m） h=(Pm+Pj)/g (1-2)式中 Pm、Pj-（包括吸入管路和壓出管路）的摩擦損失和局部阻力損失，Pa -流體的密度（kg/m3） g-重力加速度（m/s2） h-總揚程（m）1.2.3 泵

4、的軸功率Nz（kW） NZ=GP/ (1-3)式中 G-m3/s p-kN/m2-水泵的效率（當(dāng)水泵流量60m3/h時，水泵平均效率取63%； 當(dāng)60m3/h 200m3/h時，水泵平均效率取71%。）水泵配用電機的容量N (kW) N=KANZ (1-4)式中 KA-電機容量安全系數(shù)，其值見表1-1。 電機容量安全系數(shù)（表1-1）1.2.4 允許吸上真空高度Hs樣本給出的允許吸上真空高度HS，系指標準狀態(tài)下（水溫20、水表面為一個標準大氣壓）運行時，泵可能有的最大值。如果水泵處于非標準狀況下工作，其允許吸上真空高度HS(m）應(yīng)按下式確定： （1-5）Pg水泵安裝地點的大氣壓力，Pa；見表1-

5、2；PZ不同水溫下的汽化壓力，Pa。見表1-3。 不同海拔高度的大氣壓力（表1-2）海拔高度（m）-6000100200300400500600大氣壓力(MPa）0.1130.1030.1020.1010.1000.0980.0970.096海拔高度（m）70080090010001500200030004000大氣壓力(MPa）0.0950.0940.0930.0920.0860.0840.0730.063 不同水溫時的飽和蒸汽壓力（表1-3）水溫（）0510152030405060708090100飽和蒸汽壓力（kPa）0.60.91.21.72.44.37.512.520.231.748

6、.271.4103.31.2.5 允許汽蝕余量NPSH在實際工程中，為確保水泵安全運行，規(guī)定了一個安全的必須汽蝕余量，亦成為允許汽蝕余量，用NOSH表（m）示。允許汽蝕余量NPSH與允許吸上真空高度之間的關(guān)系式為： （1-6）Pa吸入容器內(nèi)的壓力，如敞開容器則為安裝地點的大氣壓力，Pa；Vs水泵吸入口處的流速，m/s。1.2.6 比轉(zhuǎn)數(shù)ns 比轉(zhuǎn)數(shù)是一個無因此相似準則書，是葉片泵葉片的相似特性值，其表達式 為： （1-7）當(dāng)G=0.75m3/s，H=1m時，比轉(zhuǎn)數(shù)在數(shù)值上等于它自身的轉(zhuǎn)速，即ns=n。當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速n一定時，同樣流量的水泵，ns越大，揚程越低。同樣揚程的水泵，ns越大，流量也越大。

7、1.3 多臺水泵的工作特性1.3.1 泵的并聯(lián)（1） 泵并聯(lián)工作的可能性如圖1-5所示。 其工作狀況分析見表1-4。 圖1-5 a（完全并聯(lián)） b（局部并聯(lián)） c（不能并聯(lián)）工作狀況分析（表1-4）（2）并聯(lián)工作的管路特性曲線 a 型號相同水泵的并聯(lián)工作見圖1-6，圖中： 點 1兩臺水泵并聯(lián)工作時的工作點； 點2并聯(lián)工作時，每臺水泵的工作點； 點3一臺水泵單獨工作時的工作點。由圖1-6可以看出： 圖1-6（兩臺相同型號水泵并聯(lián)）這就說明，一臺泵單獨工作時的流量大于并聯(lián)工作時每臺泵的流量。兩臺泵并聯(lián)工作時，其并聯(lián)工作的流量不可能比單臺泵工作時的流量成倍增加。以兩臺相同泵并聯(lián)工作的系統(tǒng)為例：水泵應(yīng)

8、以系統(tǒng)所需揚程和單臺泵需負擔(dān)的流量（2點）為選擇依據(jù)，顯然，這樣確定的泵在并聯(lián)工作時，均處在高效率工作點。如果在管路特性不變的前提下，僅開啟一臺泵，其工作點（3點）則處在較大流量和較低揚程下運行，此時水泵的效率較低，同程消耗功率也會更大。要使單臺泵運行處于高效率工作點（2點），只要改變管路特性曲線R至R（如閥門節(jié)流）。此種情況在多臺泵并聯(lián)時就更為明顯，圖1-7為五臺同型號水泵并聯(lián)的工作特性曲線。 圖1-7（五臺同型號水泵并聯(lián)）并聯(lián)的運行泵臺數(shù)并聯(lián)運行時設(shè)計總流量（m3/h）設(shè)計工況下單臺泵承擔(dān)的流量（m3/h）管路特性不變時啟運臺數(shù)的總流量（m3/h）與選泵工況的流量偏移量（m3/h）1500

9、100167 1167672317 215858.23418 313939.24473 411818.25500 51000反之，對于一個確定的管路系統(tǒng)，其管路特性曲線已定，如果企圖通過增加水泵臺數(shù)的方法來獲取系統(tǒng)流量的提高，顯然是不合理的。如圖1-8，兩臺相同的水泵并聯(lián)運行的系統(tǒng)，當(dāng)管路特性不變時（即R不變），如增加一臺同型號的水泵，則三臺并聯(lián)運行水泵的工作點由兩臺并聯(lián)點（1點）移至（4點）。此時，單臺水泵的工作點（5點）偏離原高效工作點（2點），顯然，三臺水泵并聯(lián)運行的流量(G4)較兩臺水泵并聯(lián)運行的流量(G1)增幅有限，單臺水泵負擔(dān)的流量(G5)較兩臺泵并聯(lián)運行時單臺水泵擔(dān)負的流量(G2

10、)小。 圖1-8（相同的兩臺并聯(lián)水泵增至三臺的特性曲線）b 兩臺不同型號泵的并聯(lián)（圖1-9） 圖1-9（兩臺不同型號泵的并聯(lián)） 由圖可見，當(dāng)工作揚程大于A點時，性能曲線同第1臺泵，只有當(dāng)揚程小于A點時，第2臺泵才能投入工作。圖中點1為并聯(lián)工作時的工作點，點2、點3為2臺水泵在聯(lián)合工作時的工作點，點4、點5為2臺水泵單獨工作時的工作點。 在聯(lián)合工作中泵的流量小于單臺工作時的流量，即1.3.2 泵的串聯(lián) 當(dāng)要求加大揚程時，可采用泵串聯(lián)型式，其特性曲線見圖1-10。 圖1-10（串聯(lián)水泵的特性曲線）串聯(lián)運行水泵的總揚程等于2臺泵在同一流量的揚程之和。圖中點1為串聯(lián)工作點，點2、點3為2臺水泵單獨運行

11、時的工作點，點4、點5為2臺水泵串聯(lián)工作時的工作點。在聯(lián)合工作中泵的揚程小于單臺工作時的揚程。兩臺水泵串聯(lián)工作時應(yīng)注意下列事項：a 兩臺水泵的流量應(yīng)該相近，否則容量較小的一臺會產(chǎn)生嚴重的超負荷。b 串聯(lián)在后面的水泵，構(gòu)造必須堅固，茍澤易遭到損壞。1.4 管道泵 管道泵用于暖通空調(diào)的水系統(tǒng)上，有其特殊優(yōu)點：1.4.1泵的體積小，重量輕，進出水均在同一直線上，可直接安裝在水管道上， 不需設(shè)置混凝土基礎(chǔ)，安裝方便，便于維修，占地少；1.4.2采用機械密封，性能好，運行時不易泄露；1.4.3泵的效率高、耗電少、噪聲低；1.4.4最常用的BG型管道泵的系列型譜見圖1-11。 圖1-11（BG型的管道泵系

12、列型譜） 2 水泵的選擇2.1水泵流量的確定水泵流量G（m3/h）可按下式計算： （2-1）式中 Q擔(dān)負系統(tǒng)的總負荷，W； 系統(tǒng)的供、回水溫差，； 水的密度，（kg/m3）； C水的比熱容，J/kg； 1.1安全系數(shù)。2.2水泵壓力（揚程）h（m）的確定 （2-2）式中 水泵壓力，Pa； 系統(tǒng)摩擦阻力和局部阻力損失的綜合，Pa； 水的密度，（kg/m3）； 1.11.2安全系數(shù)。確定G和h后，可按照水泵特性曲線選擇是泵型號和配套電機。2.3水泵的選擇原則及注意事項（1） 首先要滿足最高運行工況的流量和揚程，并使水泵的工作狀態(tài)點處于高效率范圍。（2） 泵的流量和揚程應(yīng)有10%20%的富裕量。（3

13、） 當(dāng)流量較大時，宜考慮多臺并聯(lián)運行，并聯(lián)臺數(shù)不宜過多，一般不超過3臺。（4） 多臺泵并聯(lián)運行時，應(yīng)選擇同型號水泵。（5） 多臺并聯(lián)運行的泵，應(yīng)考慮部分臺數(shù)運行時，系統(tǒng)工作狀態(tài)點變化對泵工作點的影響，并采取應(yīng)對措施。（6） 選泵時必須考慮系統(tǒng)靜壓對泵體的作用，在選用水泵時應(yīng)注明所承受的靜壓值。3空調(diào)循環(huán)水泵的選配 空調(diào)冷熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵的耗電輸冷（熱）比 耗電輸冷（熱）比反映了空調(diào)水系統(tǒng)中循環(huán)水泵的耗電與建筑冷熱負荷的關(guān)系，對此值進行限制是為了保證水泵的選擇在合理的范圍內(nèi)，降低水泵能耗。 根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計標準，在保證相同的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)條件下，與未采取節(jié)能措施前相比，全年采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)

14、和照明的總能耗應(yīng)減少50%。3.1在選配空調(diào)冷熱水系統(tǒng)的循環(huán)水泵時，應(yīng)計算循環(huán)水泵的耗電輸冷（熱）比EC(H)R，并應(yīng)標注在施工圖的設(shè)計說明中。耗電輸冷（熱）比應(yīng)符合下列要求： (3-1)式中：EC(H)R循環(huán)水泵的耗電輸冷（熱）比； G每臺運行水泵的設(shè)計流量，m3/h； H每臺運行水泵對應(yīng)的設(shè)計揚程，m； 每臺運行水泵對應(yīng)設(shè)計工作點的效率； Q設(shè)計冷（熱）負荷，kW； T規(guī)定的計算供回水溫差，按表1-1選取，； A與水泵流量有關(guān)的計算系數(shù)，按表1-2選??； B與機房及用戶的水阻力有關(guān)的計算系數(shù)，按表1-3選?。?與有關(guān)的計算系數(shù)，按表1-4選取或表1-5選??； 從冷熱機房至該系統(tǒng)最遠用戶的供

15、回水管道的總輸送長度，m； 當(dāng)管道設(shè)于大面積單層或多層建筑時，可按機房出口至最遠端 空調(diào)末端的管道長度減去100m確定。3.2溫差的確定。 對于冷水系統(tǒng)，要求不低于5的溫差是必需的，也是正常情況下能夠?qū)崿F(xiàn)的。對于空調(diào)熱水系統(tǒng)來說，在這里講四個氣候區(qū)分別作了最小溫差的限制，也符合相應(yīng)氣候區(qū)的實際情況，同時考慮到了空調(diào)自動控制與調(diào)節(jié)能力的需要。表3-1 T值（）冷水系統(tǒng)熱水系統(tǒng)嚴寒寒冷夏熱冬冷夏熱冬暖51515105注： 1 對空氣源熱泵、溴化鋰機組、水源熱泵等機組的熱水供回水溫差按機組 實際參數(shù)確定； 2 對直接提供高溫冷水的機組，冷水供回水溫差按機組實際參數(shù)確定。 3.3 A值是反映水泵效率影

16、響的參數(shù)，由于流量不同，水泵效率存在一定的差距，因此A值按流量取值，更符合實際情況。根據(jù)國家標準清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值水泵的系能參數(shù)，并滿足水泵工作在高效區(qū)的要求，當(dāng)水泵水流量60m/h時，水泵平均效率取63%；當(dāng)60m/h水泵水流量200m/h時，水泵平均效率去69%；當(dāng)水泵水流量200m/h時，水泵平均效率取71%。表3-2 A值設(shè)計水泵流量GG60m3/h200m3/hG60m3/hG200m3/hA值0.0042250.0038580.003749注： 多臺水泵并聯(lián)運行時，流量按較大流量選取。3.4 B值反映了系統(tǒng)內(nèi)除管道之外的其他設(shè)備和附件的水流阻力，則反映系統(tǒng)管道長度引起

17、的阻力。 在公共建筑節(jié)能設(shè)計標準第5.2.8條中，這兩部分統(tǒng)一用水泵的揚程H來代替，但是由于在目前，水系統(tǒng)的供冷半徑變化較大，如果用一個規(guī)定的水泵揚程（標準規(guī)定限值為36m）并不能完全反應(yīng)實際情況，也會給實際工程設(shè)計帶來一些困難。因此，本條紋在修改過程中的一個思路就是：系統(tǒng)半徑越大，允許的限值也相應(yīng)增大。 故此把機房及用戶的阻力和管道系統(tǒng)長度引起的阻力分別開來，這也與現(xiàn)行行業(yè)標準嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準第5.2.16條關(guān)于供熱系統(tǒng)的耗電輸熱比EHR的立意和計算公式相類似。 同時也解決了管道長度阻力在不同長度是的連續(xù)性問題，使得條紋的可操作性得以提高。表3-3 B值系統(tǒng)組成四管制 單冷

18、、單熱管道B值二管制 熱水管道B值一級泵冷水系統(tǒng)28熱水系統(tǒng)2221二級泵冷水系統(tǒng)33熱水系統(tǒng)2725 多級泵冷水系統(tǒng)，每增加一級泵，B值可以增加5； 多級泵熱水系統(tǒng)，每增加一級泵，B值可以增加4.表3-4 四管制冷、熱水管道系統(tǒng)的值系統(tǒng)管道長度范圍（m）400m400m1000m1000m冷水=0.02熱水=0.014表3-5 兩管制熱水管道系統(tǒng)的值系統(tǒng)地區(qū)管道長度范圍（m）400m400m1000m1000m熱水嚴寒=0.009寒冷夏熱冬冷=0.0024夏熱冬暖=0.0032注：兩管制冷水系統(tǒng)計算式與表3-4四管制冷水系統(tǒng)相同。3.5在選配集中供暖系統(tǒng)的循環(huán)水泵時，應(yīng)計算循環(huán)水泵的耗電輸熱

19、比（EHR），并應(yīng)標注在施工圖的設(shè)計說明中。循環(huán)泵耗電輸熱比應(yīng)符合下列要求： （3-2）式中：EHR循環(huán)水泵的耗電輸熱比； G每臺運行水泵的設(shè)計流量，m3/h； H每臺運行水泵對應(yīng)的設(shè)計揚程，m水柱； 每臺運行水泵對應(yīng)設(shè)計工作點的效率； Q設(shè)計熱負荷，kW； T規(guī)設(shè)計供回水溫差，； A與水泵流量有關(guān)的計算系數(shù)，按表1-2選??； B與機房及用戶的水阻力有關(guān)的計算系數(shù)，一級泵系統(tǒng)時B=20.4， 二級泵系統(tǒng)時B=24.4； 室外主干線（包括供回水管）總長度，m； 與有關(guān)的計算系數(shù)，按如下選取或計算： 當(dāng)400m時，=0.0015； 當(dāng)400m1000m時，=0.003833+3.067/； 當(dāng)10

20、00m時，=0.0069。3.6冷凝水管的公稱直徑DN，可以根據(jù)空調(diào)器、風(fēng)機盤管或者空調(diào)機組的產(chǎn)冷量Q，按表3-6確定。3-6 冷凝水管徑估算表Q（kW）DN（mm）17.62517.710032101176401775985059910558010561512100151312462125124621503.7各城市的建筑氣候分區(qū)按表3-7確定表3-7 主要城市所處氣候分區(qū)氣候分區(qū)代表性城市嚴寒地區(qū)A區(qū)海倫、博克圖、伊春、呼瑪、海拉爾、滿洲里、齊齊哈爾、富錦、哈爾濱、牡丹江、克拉瑪依、佳木斯、安達嚴寒地區(qū)B區(qū)長春、烏魯木齊、延吉、通遼、通化、四平、呼和浩特、撫順、大柴旦、沈陽、大同、本溪、阜

21、新、哈密、鞍山、張家口、酒泉、伊寧、吐魯番、西寧、銀川、丹東寒冷地區(qū)蘭州、太原、唐山、阿壩、喀什、北京、天津、大連、陽泉、平?jīng)?、石家莊、德州、晉城、天水、西安、拉薩、康定、濟南、青島、安陽、鄭州、洛陽、寶雞、徐州夏熱冬冷地區(qū)南京、蚌埠、鹽城、南通、合肥、安慶、九江、武漢、黃石、岳陽、漢中、安康、上海、杭州、寧波、宜昌、長沙、南昌、株洲、永州、贛州、韶關(guān)、桂林、重慶、達縣、萬州、涪陵、南充、宜賓、成都、貴陽、遵義、凱里、綿陽夏熱冬暖地區(qū)福州、莆田、龍巖、梅州、興寧、英德、河池、柳州、賀州、泉州、廈門、廣州、深圳、湛江、汕頭、?？?、南寧、北海、梧州3.8 管道水力計算 3.8.1 比摩阻管道單位長

22、度的摩擦壓力損失i（kPa/m）；冷水管道 （3-3）熱水管道 （3-4）式中 iL冷水管單位長度摩擦壓力損失，kPa/m； iR熱水管單位長度摩擦壓力損失，kPa/m； dN管道的計算內(nèi)經(jīng)，m； G設(shè)計流量，m3/s。3.8.2 根據(jù)式（7-3）即可編制出表3-8所示的水力計算表。表3-8 空調(diào)水系統(tǒng)用戶PP-R塑鋁穩(wěn)態(tài)管水力計算表（水溫t=10，S3.2管系列）i（Pa/m）不同公稱直徑dN（mm）時的流速v（m/d）和流量G（m3/s）2025324050637590110160200vGvGVGVGVGVGVGVGVGVGvG200.120.070.140.140.160.250.19

23、0.450.220.800.251.480.282.330.313.790.366.400.4517.210.5231.40400.180.101.200.180.240.360.270.650.311.160.362.160.413.400.465.510.529.310.6625.040.7645.66600.220.130.250.230.290.450.340.810.391.450.452.690.514.230.576.860.6411.590.8231.170.9456.85800.250.150.290.270.340.520.400.940.461.690.533.140.5

24、94.940.668.020.7513.540.9536.421.1066.421000.290.170.330.300.390.590.451.060.511.910.603.540.675.570.759.050.8515.281.0841.091.2474.931200.320.190.370.330.430.650.491.170.572.100.663.910.746.150.839.990.9416.861.1945.341.3782.701400.340.200.400.360.470.710.541.280.622.290.724.250.806.680.9010.851.02

25、18.331.2949.281.4989.881600.370.220.430.390.500.760.581.370.662.460.774.570.867.180.9711.671.0919.701.3952.971.6096.611800.390.230.450.420.530.810.611.460.712.620.824.870.927.661.0312.431.1720.991.4856.451.71102.962000.420.250.480.440.570.860.651.550.752.770.875.150.978.101.0913.161.2322.221.5759.76

26、1.81108.992200.440.260.510.460.600.910.691.630.792.920.925.421.028.531.1513.861.3023.401.6562.921.91114.762400.460.270.530.490.620.950.721.710.833.060.965.691.078.941.2014.521.3624.521.7365.952.00120.282600.480.280.550.510.650.990.751.780.863.201.005.941.129.341.2515.171.4225.611.8068.862.09125.6028

27、00.500.290.580.530.681.030.781.860.903.331.046.181.169.721.3115.791.4826.651.8871.682.17130.733000.520.310.600.550.701.070.811.930.933.451.086.411.2110.091.3616.391.5427.671.9574.402.25135.703200.540.320.620.570.731.110.841.990.973.581.126.641.2510.451.4016.971.5928.652.0244.042.33140.523400.560.330.640.590.751.150.872.061.003.701.166.861.2910.801.4517.531.6529.602.0979.612.41145.203600.570.340.660.610.781.180.892.131.033.811.197.081.3311.141.5018.081.7030.532.1582.111.49149.763800.590.350.680.620.801.220.922.191.063.921.237.291.3711.471.5418.621.7531.442.2284.542.56154.204000.6