一級泵變流量空調系統部分負荷下循環(huán)水泵運行工況分析

第16卷第3期湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報VoL 16 No. 3Sep. 20012001年9 月J. XIANGTAN MIN. INST.Sep.2001文章編號:1000.93002001)03-0028 04-級泵變流量空調系統部分負荷下循環(huán)水泵運行工況分析劉何清'，劉傳聚2(1.湘潭工學(xué)院資源工程系，潮南湘潭41120112. 同濟大學(xué)熱能工程系，上海200092)摘要:圍繞空調系統循環(huán)水乘在部分負荷下運行常見(jiàn)故障，將空調系統負荷變化分為負荷漸變和負荷突變2種情況,對一級系變流量系統循環(huán)水乘運行工作點(diǎn)的變化進(jìn)行了分析,結果是:在負荷漸變情況下,只要水裘選型合理,不會(huì )出現循環(huán)水策運轉異常;在負荷突變情況下,循環(huán)水系過(guò)載或不能啟動(dòng)的原因是由于系魷阻力特性系教變化與水系設計揚程下聯(lián)合運轉工作點(diǎn)對應的阻力特性系數不匹配，造成水系實(shí)際工作點(diǎn)發(fā)生偏移，超出水乘的合理工作范圍引起的并提出了為保證部分負荷下水系正常運轉.對系統設計和水乘選型的要求，圖3,表1,參6.關(guān)鍵調:部分負荷:橢環(huán)水泵;運行工作點(diǎn)r阻力特性系數中圖分類(lèi)號:TU831文獻標識碼:A空調系統的負荷計算、設備選型及水系統管徑確定，都是以最不利情況進(jìn)行的,水系統循環(huán)水泵亦不例1空調系統循環(huán)水泵在部分負荷下外對于雙管制系統(目前,大多數中央空調系統均采運行常見(jiàn)故障用雙管制系統)循環(huán)水泵通常冬夏合用，設計選型時(shí)，又以夏季設計水流量、設計水阻力進(jìn)行但是,空調系(1)供冷期或供熱期部分負荷下,只需開(kāi)一臺泵或統冷熱負荷年四季均在變化,全年95%以上的時(shí)間二臺泵時(shí)水泵過(guò)載，或不能啟動(dòng),造成電機發(fā)熱，甚至是在部分負荷下運行,對于-級泵系統,為保證空調房燒毀電機間溫濕度要求,在末端裝置前或后沒(méi)有電動(dòng)二通閥(等(2)由于冬季設計熱負荷較夏手冷負荷小，冬季設百分比二通閥或雙控二通閥)，以改變通過(guò)末端裝置的計循環(huán)水流量一般只有夏季循環(huán)水流量的40%~冷東水量(或熱水量)，負荷側水系統是在變流量下運70%左右，致使供暖轉換期水泵可能不能啟動(dòng)行;而冷源側為適應負荷側的變流量，通常采用臺數控2變流量空調系統部分負荷下制法，目前,常見(jiàn)的有代表性的-級泵變流量系統的典型布置形式如圖1所示如圖1所示，為了保證冷水機組的定沉量,在負荷0-側與冷源側之間設有帶旁通閥的旁通管，當負荷側水流量減小，旁通管的旁通水流量增加,使冷源側水流量保持不變,保證循環(huán)水泵和冷水機組的水量不變(在定的流量范圍內).又根據水泵的特性曲線(xiàn),水泵定亮量其提供的揚程亦為定值又冷源側水流量不變,其水阻力不變因此,雖然負荷側的電動(dòng)二通閥的開(kāi)度關(guān)小但由于旁通管的作用,負荷側的水阻力在一定的流0溫度傳感元件量范圍內保持某一定值，其大小等于水泵提供的揚程級泵變流量系統減去冷源側的水阻九又如圖1所示，負荷側水系統與Fig.1 Variable Aow system of the one - stage pump旁通管之間中國煤化工量之和等于水1YHCN MHG收稿目期200102121修訂日期: 2001-04-28作者葡介:劉河清(1964-),男山東榮城入,湘潭工學(xué)院酬教授,主嬰從事愛(ài)酒空測研究第16卷第3期劉何清等:一級系變流量空調系統部分負荷下循環(huán)水泵運行工況分析9泵提供流量”關(guān)系，根據此關(guān)系可在水泵性能曲線(xiàn)圖上S:=Sn+R= s.表示出任一時(shí)刻的負荷側阻力特性曲線(xiàn)和系統總阻力特性曲線(xiàn)，如圖2,圖中繪出了旁通水量達一臺泵水流由此式可得,2臺泵的聯(lián)合工作點(diǎn)為(2Ls/3,H ).量,旁通控制裝置動(dòng)作前的負荷側阻力特性曲線(xiàn)Srz、(3)隨著(zhù)系統負荷繼續減小，旁通閥再次逐漸開(kāi)Sy,和旁通控制裝置剛動(dòng)作,旁通閥恢復關(guān)閉狀態(tài),水大，此時(shí)系統冷源側的水阻力穩定在huz=RI/4=RL/泵聯(lián)合臺數發(fā)生變化時(shí)的總阻力特性曲線(xiàn)S,Sz、S3.9,負荷側水阻力穩定在hp= H:-hy2.當旁通流量又達到一臺泵流量時(shí),旁通控制裝置動(dòng)作前,負荷側系統阻力特性系數為合理工作范圍上限Srz=4(S2R)= 9(S, - R.2/ 7(4)旁通控制裝置再次動(dòng)作，停止第二臺泵和對應'合理工作范園F限的冷水機組,轉換為一臺泵工作，旁通閥恢復關(guān)閉狀態(tài),此時(shí)整個(gè)系統的總阻力特性系數為S =Spr+R= 4S: = 9Ss由此式可得，一臺泵的工作點(diǎn)為(Ls/3,Hs).上述分析表明,系統負荷若逐漸變化，系統水流量靠電動(dòng)二通閥自動(dòng)調節,則水泵的工作點(diǎn)在某等壓線(xiàn)圖2一 鹱泵系眺臺教控制法循環(huán)水聚工作點(diǎn)變化上變化，即:H=H2=H，說(shuō)明只要水泵設計選擇合Fig.2 The change of working point of the set controled理,聯(lián)合工作點(diǎn)落在合理范圍內,在負荷逐漸變化的情circulating pump in the one-stage pump system況下是不會(huì )出現水泵運轉異常的2.1負荷逐漸變 化的情況下面以3臺泵聯(lián)合工作的空調系統進(jìn)行水泵運行對于4臺、5臺等更多臺水泵聯(lián)合工作的系統，當水泵采用臺數控制法時(shí),旁通控制裝置動(dòng)作前后(水泵工祝分析，設通過(guò)系統最不利情況的設計計算得,水泵設計聯(lián)合臺數發(fā)生變化前后)負荷側和系統總阻力特性系聯(lián)合工作點(diǎn)為(L,H,),系統總阻力特性系數為Ss,數可采用下式計算.負荷側阻力特性系數:冷源側各分支通路的阻力特性系數均為R.(1)隨系統負荷的減小負荷側循環(huán)水流量減小Sr(e1)告(s. - R)，旁通閥打開(kāi)旁通流量逐漸增加，但冷源側水阻力穩定系統總阻力特性系數:在hus= RL:/9,負荷側的水阻力穩定在hy=(Hs-S. = S..hu).隨著(zhù)系統負荷的繼續減小，旁通水流量增加到一臺泵流量時(shí),在旁通控制裝置動(dòng)作前,負荷側的水流量只有式中: 為系統設計狀態(tài)水泵聯(lián)合運轉總臺數;k為負2L/3,由此可得此狀態(tài)下負荷側的阻力特性系數為:荷變化后水泵聯(lián)合運轉臺數;S_為設計狀態(tài)下系統總阻力特性系數:S,為負荷變化后k臺泵聯(lián)合工作時(shí)系Sp -號(s,- R統總阻力特性系數1Scu-)為系統轉換為k臺泵聯(lián)合工(2)旁通控制裝置動(dòng)作,停止一臺泵和相應的冷水作旁通控制裝置動(dòng)作前負荷側系統總阻力特性系數;機組，轉換為2臺泵聯(lián)合工作,旁通閥恢復關(guān)閉狀態(tài)，R為冷源側各分支阻力特性系數.此時(shí)整個(gè)系統的總阻力特性系數為對于3、4.5、6 臺水泵不同運轉臺數系統總阻力特性系數見(jiàn)表1:表1不同這特臺數系 統總阻力特性系敷Tab.1 Overall characteristic coefficient of the obstruction in the system with different running sets3臺臺I中國煤化工YHDCNMHGSH- .o0SSo 1600.S工30湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報2001年9月S"=R2.2系統負荷突變情況<9空調系統設計常根據建筑物平面房間使用時(shí)間、,.-(1+醫:+)末端裝置的類(lèi)型等將空調水系統分為幾個(gè)分支系統，此阻力特性系數的比值表明:當只有最小阻力特以便分區控制另外，一般民用建筑物空調系統多冬夏性系數分支水系統運行時(shí)如圖2,阻力特性系數S于合用,而冬季設計熱負荷較夏季冷負荷小，冬季設計循設計揚程下一臺泵工作對應的阻力特性系數Sr,水泵環(huán)熱水量般只有夏季循環(huán)水量的40%~70%左右.的工作點(diǎn)1將位于中工作點(diǎn)1的右下方,特別當R較因此，實(shí)際空調水系統常常人為控制在部分負荷下運R2、R:小較多時(shí)，水泵的工作點(diǎn)有可能超出合理工作行，只衢部分系統、部分水泵投人運行下面討論系統范圍，出現水泵過(guò)載或不能啟動(dòng)等現象.負荷突變情況下的水泵運行工祝2.2.2冬季只需開(kāi)部分水泵的情況2.2.1部分 系統運行情況冬季由于熱水量較小，只需開(kāi)啟部分水泵,水系統如圖3,以3條分支水系統進(jìn)行分析.全部運行,特別當系統處在冬季設計狀態(tài)下運行，此時(shí)系統總阻力特性系數將遠小于夏季設計揚程下部分水泵聯(lián)合工作阻力特性系數,造成部分水泵聯(lián)合工作時(shí)工作點(diǎn)超出合理工作范圍，出現水泵過(guò)載或不能啟動(dòng)R等現象.2.3實(shí)際工作點(diǎn)偏移狀況分水器集水器對于一次泵變流量系統，當系統負荷逐漸變化，菲R一系統各分支阻力特性系數二通閥自動(dòng)調節時(shí)，只要水泵設計選型合理,則不會(huì )出圖3空氣調節系統現運轉異常;當人為控制水系統大幅度變化，系統阻力Fig.3 Air - conditional aystem特性系數變化與水泵設計揚程下聯(lián)合運轉工作點(diǎn)對應設系統各分支阻力特性系數分別為RR:R,其的阻力特性系數不四配時(shí),水泵的實(shí)際工作點(diǎn)發(fā)生偏中R