一级泵变流量空调系统部分负荷下循环水泵运行工况分析

第16卷第3期湘潭矿业学院学报VoL 16 No. 3Sep. 20012001年9 月J. XIANGTAN MIN. INST.Sep.2001文章编号:1000.93002001)03-0028 04-级泵变流量空调系统部分负荷下循环水泵运行工况分析刘何清'，刘传聚2(1.湘潭工学院资源工程系，潮南湘潭41120112. 同济大学热能工程系，上海200092)摘要:围绕空调系统循环水乘在部分负荷下运行常见故障，将空调系统负荷变化分为负荷渐变和负荷突变2种情况,对一级系变流量系统循环水乘运行工作点的变化进行了分析,结果是:在负荷渐变情况下,只要水裘选型合理,不会出现循环水策运转异常;在负荷突变情况下,循环水系过载或不能启动的原因是由于系鱿阻力特性系教变化与水系设计扬程下联合运转工作点对应的阻力特性系数不匹配，造成水系实际工作点发生偏移，超出水乘的合理工作范围引起的并提出了为保证部分负荷下水系正常运转.对系统设计和水乘选型的要求，图3,表1,参6.关键调:部分负荷:椭环水泵;运行工作点r阻力特性系数中图分类号:TU831文献标识码:A空调系统的负荷计算、设备选型及水系统管径确定，都是以最不利情况进行的,水系统循环水泵亦不例1空调系统循环水泵在部分负荷下外对于双管制系统(目前,大多数中央空调系统均采运行常见故障用双管制系统)循环水泵通常冬夏合用，设计选型时，又以夏季设计水流量、设计水阻力进行但是,空调系(1)供冷期或供热期部分负荷下,只需开一台泵或统冷热负荷年四季均在变化,全年95%以上的时间二台泵时水泵过载，或不能启动,造成电机发热，甚至是在部分负荷下运行,对于-级泵系统,为保证空调房烧毁电机间温湿度要求,在末端装置前或后没有电动二通阀(等(2)由于冬季设计热负荷较夏手冷负荷小，冬季设百分比二通阀或双控二通阀)，以改变通过末端装置的计循环水流量一般只有夏季循环水流量的40%~冷东水量(或热水量)，负荷侧水系统是在变流量下运70%左右，致使供暖转换期水泵可能不能启动行;而冷源侧为适应负荷侧的变流量，通常采用台数控2变流量空调系统部分负荷下制法，目前,常见的有代表性的-级泵变流量系统的典型布置形式如图1所示如图1所示，为了保证冷水机组的定沉量,在负荷0-侧与冷源侧之间设有带旁通阀的旁通管，当负荷侧水流量减小，旁通管的旁通水流量增加,使冷源侧水流量保持不变,保证循环水泵和冷水机组的水量不变(在定的流量范围内).又根据水泵的特性曲线,水泵定亮量其提供的扬程亦为定值又冷源侧水流量不变,其水阻力不变因此,虽然负荷侧的电动二通阀的开度关小但由于旁通管的作用,负荷侧的水阻力在一定的流0温度传感元件量范围内保持某一定值，其大小等于水泵提供的扬程级泵变流量系统减去冷源侧的水阻九又如图1所示，负荷侧水系统与Fig.1 Variable Aow system of the one - stage pump旁通管之间中国煤化工量之和等于水1YHCN MHG收稿目期200102121修订日期: 2001-04-28作者葡介:刘河清(1964-),男山东荣城入,湘潭工学院酬教授,主婴从事爱酒空测研究第16卷第3期刘何清等:一级系变流量空调系统部分负荷下循环水泵运行工况分析9泵提供流量”关系，根据此关系可在水泵性能曲线图上S:=Sn+R= s.表示出任一时刻的负荷侧阻力特性曲线和系统总阻力特性曲线，如图2,图中绘出了旁通水量达一台泵水流由此式可得,2台泵的联合工作点为(2Ls/3,H ).量,旁通控制装置动作前的负荷侧阻力特性曲线Srz、(3)随着系统负荷继续减小，旁通阀再次逐渐开Sy,和旁通控制装置刚动作,旁通阀恢复关闭状态,水大，此时系统冷源侧的水阻力稳定在huz=RI/4=RL/泵联合台数发生变化时的总阻力特性曲线S,Sz、S3.9,负荷侧水阻力稳定在hp= H:-hy2.当旁通流量又达到一台泵流量时,旁通控制装置动作前,负荷侧系统阻力特性系数为合理工作范围上限Srz=4(S2R)= 9(S, - R.2/ 7(4)旁通控制装置再次动作，停止第二台泵和对应'合理工作范園F限的冷水机组,转换为一台泵工作，旁通阀恢复关闭状态,此时整个系统的总阻力特性系数为S =Spr+R= 4S: = 9Ss由此式可得，一台泵的工作点为(Ls/3,Hs).上述分析表明,系统负荷若逐渐变化，系统水流量靠电动二通阀自动调节,则水泵的工作点在某等压线图2一 鹱泵系眺台教控制法循环水聚工作点变化上变化，即:H=H2=H，说明只要水泵设计选择合Fig.2 The change of working point of the set controled理,联合工作点落在合理范围内,在负荷逐渐变化的情circulating pump in the one-stage pump system况下是不会出现水泵运转异常的2.1负荷逐渐变 化的情况下面以3台泵联合工作的空调系统进行水泵运行对于4台、5台等更多台水泵联合工作的系统，当水泵采用台数控制法时,旁通控制装置动作前后(水泵工祝分析，设通过系统最不利情况的设计计算得,水泵设计联合台数发生变化前后)负荷侧和系统总阻力特性系联合工作点为(L,H,),系统总阻力特性系数为Ss,数可采用下式计算.负荷侧阻力特性系数:冷源侧各分支通路的阻力特性系数均为R.(1)随系统负荷的减小负荷侧循环水流量减小Sr(e1)告(s. - R)，旁通阀打开旁通流量逐渐增加，但冷源侧水阻力稳定系统总阻力特性系数:在hus= RL:/9,负荷侧的水阻力稳定在hy=(Hs-S. = S..hu).随着系统负荷的继续减小，旁通水流量增加到一台泵流量时,在旁通控制装置动作前,负荷侧的水流量只有式中: 为系统设计状态水泵联合运转总台数;k为负2L/3,由此可得此状态下负荷侧的阻力特性系数为:荷变化后水泵联合运转台数;S_为设计状态下系统总阻力特性系数:S,为负荷变化后k台泵联合工作时系Sp -号(s,- R统总阻力特性系数1Scu-)为系统转换为k台泵联合工(2)旁通控制装置动作,停止一台泵和相应的冷水作旁通控制装置动作前负荷侧系统总阻力特性系数;机组，转换为2台泵联合工作,旁通阀恢复关闭状态，R为冷源侧各分支阻力特性系数.此时整个系统的总阻力特性系数为对于3、4.5、6 台水泵不同运转台数系统总阻力特性系数见表1:表1不同这特台数系 统总阻力特性系敷Tab.1 Overall characteristic coefficient of the obstruction in the system with different running sets3台台I中国煤化工YHDCNMHGSH- .o0SSo 1600.S工30湘潭矿业学院学报2001年9月S"=R2.2系统负荷突变情况<9空调系统设计常根据建筑物平面房间使用时间、,.-(1+医:+)末端装置的类型等将空调水系统分为几个分支系统，此阻力特性系数的比值表明:当只有最小阻力特以便分区控制另外，一般民用建筑物空调系统多冬夏性系数分支水系统运行时如图2,阻力特性系数S于合用,而冬季设计热负荷较夏季冷负荷小，冬季设计循设计扬程下一台泵工作对应的阻力特性系数Sr,水泵环热水量般只有夏季循环水量的40%~70%左右.的工作点1将位于中工作点1的右下方,特别当R较因此，实际空调水系统常常人为控制在部分负荷下运R2、R:小较多时，水泵的工作点有可能超出合理工作行，只衢部分系统、部分水泵投人运行下面讨论系统范围，出现水泵过载或不能启动等现象.负荷突变情况下的水泵运行工祝2.2.2冬季只需开部分水泵的情况2.2.1部分 系统运行情况冬季由于热水量较小，只需开启部分水泵,水系统如图3,以3条分支水系统进行分析.全部运行,特别当系统处在冬季设计状态下运行，此时系统总阻力特性系数将远小于夏季设计扬程下部分水泵联合工作阻力特性系数,造成部分水泵联合工作时工作点超出合理工作范围，出现水泵过载或不能启动R等现象.2.3实际工作点偏移状况分水器集水器对于一次泵变流量系统，当系统负荷逐渐变化，菲R一系统各分支阻力特性系数二通阀自动调节时，只要水泵设计选型合理,则不会出图3空气调节系统现运转异常;当人为控制水系统大幅度变化，系统阻力Fig.3 Air - conditional aystem特性系数变化与水泵设计扬程下联合运转工作点对应设系统各分支阻力特性系数分别为RR:R,其的阻力特性系数不四配时,水泵的实际工作点发生偏中R