供熱循環(huán)系統(tǒng)中的阻力即循環(huán)泵的選擇

1、供熱循環(huán)系統(tǒng)中的阻力分析及循環(huán)泵選擇劉兆軍 摘要：本文分析了供熱系統(tǒng)中最不利環(huán)路中的各種阻力狀況，并根據多年的工作實際提出了各種阻力的正常阻力范圍，指出了在實際工作中，各種阻力元件阻力增大的原因、對供熱系統(tǒng)的影響及解決的方法，并在此基礎上提出了循環(huán)泵的選泵方法，具有比較強的實用性。關鍵詞：阻力分析，熱源的阻力，除污器的阻力，用戶系統(tǒng)阻力，水泵進出口的阻力，水泵的揚程，水泵的流量，怎樣選泵供熱循環(huán)系統(tǒng)的阻力主要來自兩個方面，一是熱水在輸送管道中流動產生的阻力，叫做沿程阻力；二是由于各種水利元件和供熱設備對水的流動產生的阻力，叫做局部阻力。對于沿程阻力，根據規(guī)范中規(guī)定：最不利環(huán)路的比摩阻應在30-

2、60Pa/m，其它環(huán)路的比摩阻應小于等于300 Pa/m，同時循環(huán)水的流速小于等于3/。對于各種供熱設備的局部阻力，不同的產品有不同的標準。供熱系統(tǒng)最不利環(huán)路中的局部阻力和沿程阻力的大小決定了選用循環(huán)水泵揚程的大小，循環(huán)水泵揚程的大小直接影響著水泵電耗的大小，因此，有必要對供熱系統(tǒng)中，涉及最不利環(huán)路的各種阻力進行仔細的分析。一、 熱力站的阻力供熱系統(tǒng)的熱力站有兩種主要形式，一種是熱水鍋爐直接供暖的形式，另一種是換熱器換熱間接供暖的形式。、 鍋爐供熱系統(tǒng)中使用的鍋爐大多是熱水鍋爐，根據其額定發(fā)熱量的大小分為7Mw、14 Mw、29 Mw、58 Mw等多種規(guī)格，根據其熱媒參數(shù)可分為95/70

3、76;C、115/70°C、150/90°C等，其中95/70°C、115/70°C的兩種參數(shù)的鍋爐應用比較多。鍋爐在通過額定水量的情況下，鍋爐的阻力應在40-80Kpa之間。在供暖實際中，造成鍋爐阻力增大的原因主要是鍋爐通過的實際水量大于其額定的循環(huán)水量。在鍋爐的銘牌參數(shù)里，并沒有提供額定循環(huán)水量的數(shù)據，具體到一臺鍋爐具體的循環(huán)水量是多少呢？可以通過下面的公式進行計算：G860*Q/（tgth）G：鍋爐的額定循環(huán)水量，單位/Q：鍋爐的額定發(fā)熱量，單位M.tgth：鍋爐的額定進水溫度與出水溫度之差，單位°C。對于鍋爐的循環(huán)水量允許有一定的波動，

4、波動的范圍應小于20。當實際流量超過額定流量過多時，大大增加鍋爐的阻力；當實際流量低于額定流量過多時，會使鍋爐內的部分管束流量發(fā)生偏流，造成局部汽化或爆管。我國的鍋爐標準最低熱媒參數(shù)是95/70°C，供回水溫差是25°C，而實際供熱運行中，供回水的溫度一般在10-20°C之間，即使是20°C的供回水溫差，與鍋爐的額定溫差相比還差5°C，當鍋爐滿負荷運行時，根據鍋爐產熱和熱用戶散熱的平衡關系可以計算出鍋爐的循環(huán)水量為：對于14，95/70°C的鍋爐，在溫差25°C和20 °C時的相應流量是：額定流量：860*14/2

5、5482/實際流量：860*14/20602/對于14，115/70°C的鍋爐，在溫差45°C和20 °C時的相應流量是：相應流量：860*14/45268/實際流量：860*14/20602/假如鍋爐在額定水量下運行，其阻力是50pa，在上述實際流量下運行時的阻力是：對于14M，95/70°C的鍋爐實際阻力是：（50/482）*602*60279pa對于14，115/70°C的鍋爐實際阻力是：（50/268）*602*602252pa兩種不同參數(shù)的鍋爐阻力分別增長了29pa和202pa。鍋爐阻力的增加也就是增加了循環(huán)泵的負擔，增加了電耗，因此

6、要把鍋爐的阻力降低到合理的程度，具體的方法是根據鍋爐流量增加的程度，增加一條與鍋爐并聯(lián)的分流管道，分流的管徑應通過合理的水力計算確定，分流管道上安裝的閥門應該使調節(jié)閥、平衡閥或自力式流量控制閥，不應是閘板閥。應用時使用流量計測定鍋爐的實際水量來決定閥門的開啟程度。、 換熱器供熱系統(tǒng)中常用的換熱器是板式換熱器，換熱器對于熱媒參數(shù)和循環(huán)流量的要求不向鍋爐那樣嚴格，但過高的流量同樣會大大增加換熱器的阻力，影響水泵出力。換熱器的阻力一般是20-50Kpa。如吉林省鍋爐房，兩臺循環(huán)泵流量600m3/h，揚程55m，電機功率132Kw，三臺7Mw熱水鍋爐。運行中發(fā)現(xiàn)水泵的流量僅370 m3/h，通過仔細查

7、找，發(fā)現(xiàn)因為只運行一臺鍋爐，370 m3/h的循環(huán)水全部通過鍋爐，而根據計算鍋爐的額定水量僅僅是240 m3/h，由于實際流量達到額定流量的154，使得鍋爐的實際阻力達到160Kpa。為減少鍋爐阻力將第二臺鍋爐打開進行分流，同時打開兩臺鍋爐后，鍋爐阻力下降到60Kpa，水泵的流量增加到550 m3/h，每臺鍋爐通過的水量為275 m3/h，是額定流量的115.8，系統(tǒng)工作良好。二、 除污器在循環(huán)泵的進口前，都安裝有除污器，目的是清除管道中的雜質，保證水泵和鍋爐的安全運行。除污器的阻力一般在10-20Kpa之間。出現(xiàn)除污器阻力增大的原因有以下幾個方面：第一，除污器堵塞，這種原因在現(xiàn)場見到的比較多

8、，第二，非正常原因，如用原有的兩個小型號的除污器并聯(lián)安裝在大一號的管道上；使用自制的除污器在制作當中流道或流通面積制作不合理。如吉林省某鍋爐房，回水母管管徑是DN500，采用原來以倆的兩臺DN350的除污器，在供熱面積近70時，發(fā)現(xiàn)除污器阻力已達50Kpa，第二年供熱面積要達到100，根據計算，其阻力將達到102Kpa。三、循環(huán)泵進出口的阻力水泵進出口阻力的大小取決于水泵進出口各種水利元件的阻力和進出口管道的阻力，正常情況下，從水泵進水管與回水母管連接處到水泵出水管與系統(tǒng)供水母管的連接處，之間的阻力損失在30-60Kpa之間，而實際在供熱系統(tǒng)中，這個阻力多達到50-100Kpa之間，只是由于這

9、段阻力在現(xiàn)場不容易發(fā)現(xiàn)而被人忽略。-3m/s以上，出口管道的水流速度一般2/s以上，這樣的流速對于管道來講比摩阻將達到200Pa/m-300Pa/m以上，所以無論對于管道還是對于水利元件，都將產生巨大的阻力。如：某單位水泵，型號SBZL250-200-340A，進水管DN200，出水管DN250，流量800 m3/h，揚程32米，電機功率90Kw，泵的效率86，轉速1450轉/分。先按進水管DN250，出水管DN200擴一號也是DN250進行計算。進水管的水利元件有三通一個，閘閥一個，軟連接一個。局部阻力系數(shù)：出水管的水利元件有大小頭一個，軟連接一個，止回閥一個，閘閥一個，三通一個，局部阻力系

10、數(shù)：當水的流量是800 m3/h時，流速為/s，水泵進出口連接母管的管道DN250的比摩阻是796Pa/m，按水泵進出口管道總長度20米計算：796*20/1000016Kpa進水管的阻力：PS*V/23.5*4.145*4.145/2*9.831Kpa出水管的阻力：PS*V/27.3*4.145*4.145/2*9.864Kpa進出口阻力合計為31+64+16111Kpa再按進水管和出水管都擴大到DN300進行計算：水的流速為/s.水泵進出口連接母管的管道DN300的比摩阻是294Pa/m，按水泵進出口管道總長度20米計算，294*20/100006Kpa。進水管的阻力：PS*V/23.5*

11、2.927*2.927/2*9.815Kpa出水管的阻力：PS*V/27.3*2.927*4.145/2*9.832Kpa進出口阻力合計為1.5+3.2+0.653Kpa規(guī)范中規(guī)定：供熱系統(tǒng)最不利環(huán)路中的比摩阻為30pa/m-60pa/m，其它環(huán)路的比摩阻不能大于300Pa/m，同時水的流速不能高于3m/s。對于供熱循環(huán)泵的進出口的管道，屬于供熱系統(tǒng)中所有環(huán)路包括最不利環(huán)路中的一部分，它的比摩阻如何取規(guī)范中沒有明確規(guī)定。在上面的分析中，當管道比摩阻294Pa/m時，水泵進出口的阻力是53Kpa，比上例減少了58Kpa。因此，我個人觀點，在條件許可的情況下，水泵進出口的管道管徑還應適當加大。四、

12、 熱用戶對于熱用戶，一般情況下以熱用戶的入口閥門井為界，閥門井以里屬于熱用戶系統(tǒng)，這里的熱用戶指的是一般住宅。根據熱用戶室內系統(tǒng)的不同形式，其阻力大小也不同。傳統(tǒng)的上給下回單管串聯(lián)系統(tǒng)，它的阻力大小是5Kpa-20Kpa，新建的立管在樓梯間的分戶控制一戶一環(huán)系統(tǒng)，它的阻力一般是20Kpa-40Kpa，原上給下回式單管串聯(lián)系統(tǒng)改造成的一戶一環(huán)分戶控制系統(tǒng)，它的阻力一般是20Kpa-60Kpa。以上給出的都是根據多個熱力公司的實際得出的數(shù)據。五、 閥門井傳統(tǒng)的閥門井里面的水力元件有供、回水閥門和除污器，其中供回水閥門的阻力小于10Kpa，除污器的阻力略大，一般10Kpa左右。多數(shù)熱力公司，除污器在

13、經過一個采暖期運行之后，都會拆除不用。隨著集中供熱的發(fā)展，供熱面積越來越大，“近熱遠冷”的水力失調現(xiàn)象很是嚴重，為此，很多熱力公司在閥門井里安裝了自力式流量控制閥，用以解決水力失調現(xiàn)象的發(fā)生。而自力式流量控制閥是一個阻力可變的水力元件，根據生產廠家的不同、閥體大小的不同，其阻力值也不相同，好的產品其最低阻力不到30Kpa，質量差的低檔產品其最低阻力達到70Kpa?，F(xiàn)在供熱系統(tǒng)的外網壓差一般才1015Kpa，因此，這個阻力對系統(tǒng)有很大影響。在選擇該產品時，一定要選擇阻力比較小的產品，雖然價格高一點，但不增加水泵的電耗。如我公司，在一個小區(qū)里同時安裝了“愛能牌”自力式流量控制閥和另一廠家生產的自力

14、式流量控制閥，使用中發(fā)現(xiàn)安裝“愛能牌”自力式流量控制閥的用戶熱，安裝另一廠家自力式流量控制閥的用戶不熱，究其原因是由于兩個廠家的產品阻力不同所致。由于自力式流量控制閥的阻力比較大，我們一般不在最不利環(huán)路上進行安裝，而只將其安在前端和中端用戶，這樣安裝自立式流量控制閥不會增加循環(huán)泵的揚程，但具體哪些地方需要安裝、那些地方不需要安裝需要根據水利計算進行確定。六、 管道的阻力管的的阻力，包括管道本身的沿程阻力和管道中間拐彎、變徑、三通、分支、補償器等形成的局部阻力。沿程阻力的值等于管道的比摩阻和管道長度的乘積。根據規(guī)范的要求，管道的比摩阻應在3060Pa/m之間。根據管道通過的流量，通過查水利計算表

15、可以得出管道的比摩阻，再計算出管道的實際長度，就可以知道管道的阻力。局部阻力計算起來相當麻煩，一般的設計手冊上面都給除了估算比例，一般2050。根據經驗，設計手冊上面局部阻力的估算比例過高，實際中1020比較準確。七、 循環(huán)泵的選擇對于供熱系統(tǒng)而言，循環(huán)泵需要選擇的參數(shù)有兩個，一個是流量，一個是揚程。流量參數(shù)是由供熱系統(tǒng)的需要決定的，經驗數(shù)據是每平米小時2.5。對于使用高檔次自力式流量控制閥的系統(tǒng)不需增加富裕量，沒有使用自力式流量控制閥增加15，使用低檔自力式流量控制閥的系統(tǒng)增加7，間歇供暖系統(tǒng)增加20，分戶改造系統(tǒng)增加15。對于全部是地熱的供熱系統(tǒng)系統(tǒng)，流量應該增加30或更多。循環(huán)泵的揚程實

16、際作用是克服供熱系統(tǒng)中的各種阻力。根據前面的論述，對于鍋爐房鍋爐的阻力40-80Kpa，換熱器的阻力20-50Kpa，水泵的進出口阻力30-50Kpa，除污器的阻力10-20Kpa，對于最不利環(huán)路閥門井里的阻力10Kpa，用熱戶的阻力40Kpa，管道的比摩阻3060Pa/m另加1020的局部阻力。根據這些數(shù)據，參考設備的具體情況可以計算出合適的水泵揚程，揚程參數(shù)可以增加5的富裕量。循環(huán)泵廠家的選擇，現(xiàn)在的泵廠多如牛毛，在選泵時，第一要選擇流量和揚程與自己的需要向接近。第二要選擇效率高的泵，泵的效率越高越省電，有些泵的效率高達8387%。最后，在泵實際運行時，對泵的實際運行工況進行測試，看是否能達到說明書的說明數(shù)據。通過上面的論述，對供熱系統(tǒng)中的各種阻力進行了仔細地分析，并對供熱循環(huán)泵流量、揚程的選擇方法和經驗數(shù)據進行了簡要地介紹，僅做供熱企業(yè)的