循环水泵变流量控制分解

供热系统循环水泵选型及变流量控制策略

（中国矿业大学建筑环境与设备工程09级李豪）

【摘要】对于集中供热系统和分户计量供热系统，合理选择循环水泵型号并且合理搭配，同时采用正确合理的变流量控制方法，是实现供热系统节能的有效途径。对于计量供热系统，采用二次泵系统，并且对水泵采用变频调速的方法，是最为合理的。

【关键词】循环水泵，双级泵，变流量，变转速，变频调速

循环水泵是供热系统中最主要的动力设备和耗能设备。当循环水泵的设计及选型不合理或不符合供热系统实际运行工况时，就需要对循环水泵进行调节，主要方法有：（1）改变循环水泵的开启台数，这种调节方法可以快速而有效地调节供热系统的流量与压力，但调节范围太大，不能根据需要进行小范围调节，易造成大量的能源损耗；（2）改变循环水泵出口的调节阀门开度，这种调节方法可以中小幅度的增加或减小供热循环系统的阻力，从而改变循环水泵的压头和流量。但调节阀并不能改变其他管路的阻力特性，所以，这种调节方法中调节阀会引起大量的能量损耗，同时会引起循环水泵工作点的偏移，对系统的稳定运行造成不良影响；（3）改变循环水泵的出流量。其中对循环水泵的变频调速时最优方法。

所以，要实现供热系统循环水泵节能：（1）合理进行循环水泵选型；（2）合理进行循环水泵布置；（3）合理选择选择循环水泵调节方法

（一）循环水泵选型

循环水泵选型的目的是选择合适型号的循环水泵以满足供热循环系

统的压力和流量要求，同时尽量减小能耗。

循环水泵的选用原则：

（1）循环水泵的流量和扬程能满足使用工况下的要求，并且应有10%—20%

的富裕量；

（2）应使工作状态点经常处于较高的效率值范围内；

（3）当流量较大时，宜考虑多台水泵并联运行；但并联台数不宜过多，并且尽可能采用同型号水泵并联；

（4）选择水泵时必须考虑系统静压对泵体的作用，注意工作压力应在泵壳体和填料的承受范围之内1

对于供热循环系统来说，当系统负荷较小而采用单级泵系统时，循环水泵的流量要满足循环系统总流量，扬程要满足热源循环系统

的压力损失和热网循环系统的压力损失之和；当系统负荷较大而选

用双级泵系统时，就要有针对性，热源循环水泵的扬程和流量只要

满足热源循环系统的压力损失和流量，热网循环水泵的扬程和流量

只要满足热网循环系统的压力损失和流量。当供热循环系统需要进

行工况调节时，可根据需要对热源循环水泵和热网循环水泵分别进

行调节，消除了调节时两个系统之间的关联影响，减小了能源的损

耗

（二）循环水泵的布置

对于供热系统，可以选择单级泵系统，也可以选用双级泵系统，这主要取决于供热系统的负荷和供热系统负荷的变化幅度

（1）当供热循环系统总负荷较小时，可以选择单级泵系统。这样可以节省初投资，并且减少运行成本。当负荷改变时，由于总负荷较小，所以负荷

改变量也较小，对单级泵进行工况调节不会造成很大的关联影响或能量

损耗

（2）当供热循环系统总负荷较大时，但负荷波动幅度较小时可以选择单级泵系统。这样可以节省初投资，并且在负荷改变时，通过对循环水泵的小

幅度调节就可以完成对整个供热循环系统的运行工况调节而不会造成

太大的能源浪费

（3）当供热循环系统总负荷较大，而且系统总负荷波动幅度较大时，最好选用双级泵系统，从而分别对热源循环系统和热网循环系统进行工况调节

而互不影响，讲二者之间的关联影响及其带来的能量损耗减小到最低

（三）循环水泵变流量控制策略

（1）调节阀门开度。但是，

调节阀门开度来改变水泵运行参数，是以消耗水泵运行能耗为代价，浪费能源2

GilAvery．P．E在文献中提到：在变流量系统中，建议不使用手动调节装置．3（2）调节循环水泵的性能。包括变速调节，进口导流器调节，切削叶轮调节。（3）进口导流器调节比阀门调节消耗功率小，结构比较简单，可以用装在外壳上的手柄进行调节，可以在水泵运行状态下进行调节，操作方便灵活，

但从节能的角度对比，相对变速调节能量损失过大。切削叶轮调节不增

加额外的能量损失，设备的效率下降很少，是一种节能的调节方法，但

每次调节都要停机换装叶轮4

（4）变速调节包括调换皮带轮调节，液力耦合器调节，变频调节。

（4-1）调换皮带轮调节不增加额外的能量损失，但调节范围小，而且调节时要停机换轮。

（4-2）液力联轴器调节：液力耦合器是一种液力传动装置一般情况下安装在水泵和电机之间，通过液体的动能和装置的机械能的转换，实现水泵的变

转速的目的。其工作原理与结构见下图。

液力偶合器与电机连接的泵轮以及与负载(水泵)连接的涡轮都有许多

径向叶片,电机带动泵轮转动后,泵轮工作通道中的油就由内缘流向外

缘,油流通过两轮之间的间隙进人涡轮,当油流从涡轮的叶片外缘流向

中心时,就将油流的动能转变为机械能,推动涡轮旋转,然后油又通过冷

却器、油箱、油泵再返回泵轮重复循环。液力偶合器有一个径向移动的

导管,在控制器的作用下,导管可作径向移动。导管口的径向位置决定了

导管室里油环的厚度,即决定了工作腔里的油量,而功率传递的多少,就

是由油量决定的。当导管向里伸时,旋转着的油环就从导管将油排出,

直到导管口与油面齐平为止,这样就减少了油环厚度,使输出的转轴转

速下降;反之,当导管外提时,减少排油量,可增加油环厚度,工作腔保持

较多油量,输出转轴的转速增加。这样,就可以通过对导管位置的控制,

达到水泵调速的目的5。

优点是适用功率范围较大，达到10-10000KW，运行较为可靠，价

格合理，维修比较方便。缺点是较大的转差功率损耗，水泵转速

较高时，调节效率也较高，但是随着水泵转速降低，调节效率也

随之线性下降。变频调节是通过变频器改变循环水泵电机的供电

频率来改变循环水泵的转速。

(4-3) 变极调速

异步电动机的定子旋转磁场的转速(或称同步转速)。由下式确定

【1】式中： n为转子转速，

f为电源频率，

s为定子与转子之间的转差率，

m为电动机绕组的极对数