供熱循環(huán)水泵選型不當(dāng)引起電機(jī)過熱的探討

1、! !" !區(qū)域供熱 "#$%" 期一、 問題的提出隨著集中供熱事業(yè)的飛速發(fā)展,越來越多 的離心水泵被應(yīng)用在供熱系統(tǒng)中,近期耳聞目 睹了幾起離心水泵在運(yùn)行中電機(jī)出現(xiàn)過熱的現(xiàn) 象, 頗有爭議。除了電動(dòng)機(jī)本身故障或電源、 環(huán) 境等客觀原因以外,下面我們來探討一下由于 水泵選型不當(dāng)引起電機(jī)過熱的問題。二、 哪些離心水泵電機(jī)容易過載我們首先來看看離心水泵的流量功率 曲線。圖一中橫坐標(biāo)表示流量 &, 縱坐標(biāo)表示 揚(yáng)程 , (表示水泵的流量揚(yáng)程曲線, 表 示流量功率曲線, ! 表示流量效率曲線。 比轉(zhuǎn)數(shù) *+, $%-.*&#%. / #%0. 1式中 *為水

2、泵的 轉(zhuǎn)數(shù) 2是代表某一系列泵的一個(gè)綜合性能參 數(shù),比轉(zhuǎn)數(shù)大表明其流量大而壓頭小,反之, 表明流量小而壓頭大。由于供熱系統(tǒng)的定壓點(diǎn)常常設(shè)在循環(huán)水泵 入口,使得水泵極限流量往往大于電動(dòng)機(jī)額定功率對應(yīng)下的流量,由圖一離心水泵流量功 率曲線可以看出, 功率隨著流量的增加, 功率曲 線呈上升狀, 當(dāng)實(shí)際流量值增加過大時(shí), 比轉(zhuǎn)數(shù) 較低的離心水泵, 流量增加而壓頭減少不多, 軸 功率上升較快, 曲線較陡, 見公式:電機(jī) , 3" & /! 4! " , 軸 , " & /! 4,式中 電機(jī) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率, 56;軸 電動(dòng)機(jī)傳給泵的功率, 56; 3 電動(dòng)

3、機(jī)容量安全系數(shù); " 流體重度, /7$; & 體積流量, 7$/+; 能頭, 7; ! 4 總效率; ! " 傳動(dòng)機(jī)械效率。 由上式可知,隨著電動(dòng)機(jī)軸功率 軸 上 升, 極易使電動(dòng)機(jī)電流超過額定電流, 引起電 動(dòng)機(jī)過載。 因此, 比轉(zhuǎn)數(shù)低的離心水泵電機(jī)容 易產(chǎn)生過載。三、造成循環(huán)水泵在大功率工況下運(yùn)行 的原因在實(shí)際工作中,常常存在下面幾種情況 造成水泵軸功率過大:42供熱系統(tǒng)管網(wǎng)中的循環(huán)水泵揚(yáng)程是按 最不利環(huán)路的壓力損耗確定的,由于管網(wǎng)水供熱循環(huán)水泵選型不當(dāng)引起電機(jī)過熱的探討石家莊熱力煤氣規(guī)劃設(shè)計(jì)院 張俊 紅 石家莊東方熱電集團(tuán)有限公司韓飛摘 要 :本 文 針 對

4、 由 于 選 型 不 當(dāng) ,引 起 供 熱 系 統(tǒng) 中 離 心 式 循 環(huán) 水 泵 出 現(xiàn) 的 電 機(jī) 過 熱 現(xiàn) 象 進(jìn) 行 了 分 析 , 并 提 出 了 改 善 措 施 。關(guān) 鍵 詞 :比 轉(zhuǎn) 數(shù) 極 限 流 量 水 泵 實(shí) 際 工 作 點(diǎn)區(qū)域供熱 !""#$! 期 %!"%利失調(diào) &近端流量過大, 遠(yuǎn)端流量不足 , 造成 實(shí)際的全管網(wǎng)的阻力系數(shù)遠(yuǎn)小于最不利環(huán)路 的設(shè)計(jì)阻力系數(shù), 使水泵在大軸功率, 低效率 點(diǎn)運(yùn)行, 甚至引起電機(jī)過載。! 在確定水泵揚(yáng)程時(shí),許多人習(xí)慣按經(jīng)濟(jì) 比摩阻上限來估算最不利環(huán)路阻力損失,當(dāng)外 網(wǎng)供熱半徑較大時(shí),易造成估算值偏離

5、實(shí)際值 過大, 造成所選水泵揚(yáng)程過大, 同樣使水泵在大 流量、 小揚(yáng)程、 低效率點(diǎn)運(yùn)行, 當(dāng)軸功率大于電 機(jī)銘牌功率時(shí), 便引起電機(jī)過載。# 在設(shè)計(jì)中,一些人盲目地認(rèn)為 “ 大馬拉 小車 ” 既省事又保險(xiǎn), 有意將水泵容量 (這里 指揚(yáng)程 定大。( 在運(yùn)行中,為了解決熱網(wǎng)工況失調(diào)和 用戶冷熱不均的現(xiàn)象所采取的措施不當(dāng):如 不尊重設(shè)計(jì)擅自調(diào)換大揚(yáng)程循環(huán)水泵;或是 采用了在熱用戶進(jìn)水 (或回水 管道上裝設(shè)增 壓泵等使總環(huán)路阻力系數(shù)減小的措施,造成 水泵在大流量、 小揚(yáng)程、 低效率點(diǎn)運(yùn)行。由上述可知:電機(jī)過載有許多情況是由 循環(huán)水泵選型不當(dāng)造成的。四、借助供熱系統(tǒng)的工作特性曲線圖分 析泵的參數(shù)選大引

6、起電動(dòng)機(jī)過載的情況下面所示圖二 圖四中, *表示水泵的揚(yáng) 程流量曲線, +表示功率流量曲線, ! 表示 效率流量曲線。實(shí)線 , 為實(shí)際管路的阻力特 性曲線。虛線 , -為確定水泵時(shí)按設(shè)計(jì)值確定的 假想管路阻力特性曲線。我們知道水泵的工作 點(diǎn)由實(shí)際管路的阻力特性曲線所決定, 所以, 實(shí) 際管路的阻力特性曲線 , 與水泵的揚(yáng)程流量 曲線 *的交點(diǎn)為水泵實(shí)際運(yùn)行工作點(diǎn) . 。圖中 /為流量 (0#12 , 3為揚(yáng)程 (0 , !為效率,與最高效率對應(yīng)的流量為銘牌流量/0,此流量對應(yīng)的揚(yáng)程為銘牌揚(yáng)程 30。 如果所選水泵的參數(shù) /0、 30與所需要的 流量 /4、 以及流量 /4所對應(yīng)的管路損失 34

7、相一致 (即完全符合管路實(shí)際所需工況 ,則 泵在最高效率狀態(tài)工作,也就是說水泵在圖 中理想狀態(tài)點(diǎn) . 4工作,此時(shí)水泵工況更高 效、 經(jīng)濟(jì)、 合理。實(shí)際上, 上述理想情況很少出現(xiàn), 設(shè)計(jì)所 選泵的參數(shù) /0、 30總是與理想狀態(tài)點(diǎn) . 4對應(yīng)的參數(shù) /4、 34有出入,我們通常是按設(shè)計(jì) 參數(shù)來確定水泵參數(shù) /0、 30的, 它們也就是圖中交點(diǎn) . -所對應(yīng)的參數(shù) /-、 3-,即 /-5/0、 3-530,而交點(diǎn) . 恰恰為離心水泵實(shí)際運(yùn)行 工作點(diǎn),該點(diǎn)對應(yīng)的流量 /為循環(huán)水泵運(yùn)行 時(shí)泵提供的實(shí)際流量 &工作流量 ,對應(yīng)的 3為循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)泵提供的實(shí)際揚(yáng)程。為了明了起見,下面分三種情

8、況來分析 泵的參數(shù)選大引起電動(dòng)機(jī)過載的情況:當(dāng)管 路的阻力特性曲線一定時(shí),- 當(dāng)所選水泵的銘牌揚(yáng)程 30(34,而銘牌 流量 /06/4時(shí), 從圖二我們可以看出:水泵的銘 牌流量選的越大,水泵的設(shè)計(jì)工作點(diǎn)向右偏離 實(shí)際工作點(diǎn)越遠(yuǎn),這時(shí)水泵的工作流量 /將小于設(shè)計(jì)流量 /-(/-就是銘牌流量 /0, 功率 +將 小于銘牌功率 +0,水泵便不會(huì)出現(xiàn)超載運(yùn)行情 況。但是, 水泵的效率將大大降低。! 當(dāng)所選水泵的銘牌流量 /0(/4, 而銘 牌揚(yáng)程 30634時(shí) 7參見圖三:水泵銘牌揚(yáng)程 偏離理想值越高,就會(huì)使水泵的設(shè)計(jì)工作點(diǎn) 向左偏離實(shí)際工作點(diǎn)越遠(yuǎn),也就是說實(shí)際工 作點(diǎn)向右偏離高效工作點(diǎn)越遠(yuǎn),易造成

9、實(shí)際 流量過大,超過水泵最大限制流量引起電動(dòng) 機(jī)過載現(xiàn)象發(fā)生。# 當(dāng)所選水泵的銘牌流量 /06/4,揚(yáng)程 30634時(shí),從圖四我們可以看出:8$當(dāng)所選水泵銘牌揚(yáng)程 30小于實(shí)際管路 系統(tǒng)阻力損失 3時(shí) 7水泵所提供流量介于理想 流量與銘牌流量之間,水泵工作點(diǎn)總是處于. -的左方,就不會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過載現(xiàn)象; 9$當(dāng)所選水泵銘牌揚(yáng)程 30高于實(shí)際管! !" !區(qū)域供熱 "#$%" 期圖三圖四 &圖四 路系統(tǒng)阻力損失 (時(shí) 水泵所提供流量 *將 大于水泵銘牌流量 *+, (+越大越易出現(xiàn)電動(dòng) 機(jī)過載現(xiàn)象。五、 結(jié)論,%比轉(zhuǎn)數(shù)低的離心水泵電機(jī)容易過載。 "

10、;%水泵銘牌揚(yáng)程 (+高于實(shí)際管路系統(tǒng)阻力損失越多, 越易出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過載現(xiàn)象。所以離心水泵選型不當(dāng)會(huì)引起電機(jī)過載。 六、 改善措施,%最根本的措施是在設(shè)計(jì)時(shí)要注意,設(shè) 計(jì)工況盡可能地與實(shí)際工況相符,也就是要 精心計(jì)算供熱管網(wǎng)阻力, 不能圖省事估算, 使 設(shè)計(jì)管網(wǎng)的水利特性曲線盡可能與實(shí)際運(yùn)行 工況相符。"%使用單位要尊重設(shè)計(jì),不能擅自改變 水泵型號(hào),如果確須改變,要經(jīng)過認(rèn)真計(jì)算 后, 根據(jù)實(shí)際水力工況進(jìn)行水泵選型。$%正在運(yùn)行的水泵電機(jī)出現(xiàn)過載現(xiàn)象, 如果是短時(shí)間過載還尚能維持,如果時(shí)間過 長,超載的電機(jī)將從電網(wǎng)吸收大量的有功功 率使電流迅速增大,超過了電機(jī)允許的額定 電流, 致使絕

11、緣過熱老化甚至燒毀。為此, 運(yùn) 行人員可根據(jù)具體情況采取下述措施:, -對外網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié),使熱網(wǎng)達(dá)到阻力平 衡, 從而增大了外網(wǎng)阻力特性系數(shù), 使水泵工 作點(diǎn)向左偏移, 來避免電機(jī)出現(xiàn)過載現(xiàn)象。" -關(guān)小水泵出口閥門或定壓點(diǎn)前回水管 路閥門開啟度, 即采用增加管路阻力的辦法, 使水泵工作點(diǎn)向左偏移來避免過載。雖然這 種方法,由于節(jié)流引起了能量損失、不經(jīng)濟(jì), 但簡便易行。$-如果條件允許,采用變速調(diào)節(jié), 它比節(jié) 流調(diào)節(jié)所消耗的功率小, 所以更節(jié)電、 經(jīng)濟(jì)。. -可采取適當(dāng)切割水泵葉輪的方法。 /-對于上述分析中,容量選擇較大但不會(huì) 引起電動(dòng)機(jī)過載的離心水泵來說,如果不采取 措施, 由 01* 2可知, 當(dāng)熱負(fù)荷 0一定時(shí), 外 網(wǎng)將以大流量低參數(shù)運(yùn)行,如果采取增大管網(wǎng) 阻力的措施, 水泵效率將下降, 電動(dòng)機(jī)在不滿載 的情況下運(yùn)行,效率和功率因數(shù)都較低。此時(shí), 若電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)荷小于