熱水供暖系統循環水泵的選擇分析

熱水供暖系統中設置的循環水泵是向用戶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％。實際工程中，循環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，如果循環水泵的流量和揚程偏大，會造成電能的嚴重浪費。

1、循環水泵偏大的原因

造成循環水泵容量偏大的原因主要有以下幾點：一是有的設計人員沒有認真計算熱負荷和系統阻力，尤其是外網和鍋爐房的阻力，采用估算方法，為保險起見，估算值過大，使選的水泵流量和揚程加大很多；二是有的系統運行后沒有進行認真的初調節，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；三是有個別設計者對循環水泵揚程的概念不清：對承壓鍋爐采暖系統，定壓點設在循環水泵吸水側，循環水泵進出口均承受相同的靜水壓力，因此，其揚程不需要考慮用戶系統的高度，只要克服管網系統的阻力即可。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高用戶略有余量即可，這種場升供暖的水泵應稱為供暖給水泵，以區別于閉式系統的循環水泵，顯然選擇鍋爐的類型決定著水泵的揚程的大小，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，選擇鍋爐時要考慮系統的節能。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，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、鍋爐循環水泵的選擇

2.1 循環水泵容量的確定循環水泵的流量是按采暖室外計算溫度下的用戶耗熱量之和確定的，而在整個采暖期內室外氣溫達到采暖室計算溫度的時間很短，使大部分時問水泵流量偏大。選擇水泵之前首先應確定熱網系統的調節方式，然后根據調節方式確定循環水泵的流量。國家有關標準中較明確規定：對于采用集中質調節的供熱系統，循環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，即循環泵的流量和揚程不必另加富裕量。集中質調的供熱系統，多數處于小溫差，大流量的工況下運行，經濟上是不合理的。確定總流量( 循環量) 應根據鍋爐額定供回水溫差來決定，比如14MW 熱水鍋爐，供回水溫度120/60，額定循環量為200 噸/ 小時而采用分階段改變流量的質調節的運行方式，可大量節約循環水泵的耗電量。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，同時確定本階段循環水量及循環水泵運行方式。在每一個階段內保持流量不變，以滿足供熱需要。對于采用相同容量鍋爐的情況，當設一臺鍋爐時，可選2 臺100％流量的水泵；當設2 臺同容量鍋爐時，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，開一臺50％總流量的水泵，2臺50％的泵又可同時運行做為 100％泵的備用；設有了3 臺同容量的鍋鍋爐時，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，開啟33％的水泵，2 臺鍋爐運行開啟66％流量的水泵，3 臺鍋爐同時運行開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家提供。當選用的鍋爐在額定供回水溫度以下降溫運行時，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， 實際循環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，相應的循環量增加一倍。鍋爐循環泵的流量和揚程、軸功率及葉輪轉速之間存在以下比例關系：
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候，那么它的電耗將是原來的8 倍。因此在鍋爐運行時，我們要盡量按額定流量確定循環泵的運行頻率，盡量做到按設計溫差給定循環量，盡量避免大流量、小溫差的運行方式。相對于鍋爐總阻力，整個熱水輸送管道阻力更大，所以減小循環水量可以大大減小管道阻力，相對的可以減小循環水泵的揚程，從而達到減少循環水泵的總電耗。