课件4水泵的选择、复核及配置

循环水泵的选择、复核及配置1 水泵基本知识介绍暖通专业常用水泵有单级单吸清水离心泵和管道泵两种。

流量大时也有采用单级双吸离心泵。

高层建筑的供暖、空调系统及锅炉的补水、定压、给水泵，要求高扬程、小流量，一般采用多级泵。

1.1 水泵型号示意1.1.1 单级单吸清水离心泵1.1.2 单级双吸离心泵1.1.3 多级离心泵1.1.4 管道泵1. 2 单台水泵的工作特性1.2.1 水泵的性能曲线离心泵的性能曲线（G-H曲线）一般有三种，见图1-1。

（1）平坦型--流量变化很大时能保持基本恒定的扬程。

（2）陡降型--流量变化时，扬程的变化相对较大。

（3）驼峰型--当流量自零逐渐增大时，相应的扬程最初上升，达到最高值时开始下降。

该种泵在一定运行条件下可能出现不稳定工作。

图1-1（三种不同的G-H曲线）1-平坦型2-陡降型3-驼峰型常用单级单吸离心泵的性能曲线如图1-2所示。

图1-2（单级单吸离心泵性能曲线）水泵的流量、扬程、轴功率和转速的关系：G/G1=n/n1 (1-1)H/H1=( n/n1)2 (1-2)N/N1=( n/n1)3 (1-3)式中G、H、N--叶轮转速为n(r/min)时的流量（m3/h）、扬程（m）和轴功率（kW）；G1、H1、N1--叶轮转速为n1 (r/min)时的流量、扬程和轴功率。

作为一个系列的泵，有其型谱图，可覆盖一大片流量、扬程的区域，如图1-3所示。

图1-3（IS型泵系列型谱图）1.2.2 管路的特性曲线水泵总是与一定的管路系统相连接的，在一定的管路系统中，工作状况点不仅取决于泵本身的性能，还和管路系统的状况有关。

图1-4所示为管路特性和泵的工作点(A点即为泵在系统中的工作点)。

图1-4（管路特性曲线）G-H-----泵的性能曲线R---------管路的特性曲线H=H 1+h =H 1+KG 2 (1-1)式中 H1---整个系统的静扬程（m ）h-----总扬程（m ）h=Σ(ΔP m +ΔP j )/ρg (1-2)式中 ΔP m 、ΔP j---（包括吸入管路和压出管路）的摩擦损失和局部阻力损失，Pa ρ---流体的密度（kg/m 3）g---重力加速度（m/s 2）h-----总扬程（m ）1.2.3 泵的轴功率N z （kW ）N Z =GP/ŋ (1-3)式中 G---m 3/sp---kN/m 2ŋ---水泵的效率（当水泵流量≤60m 3/h 时，水泵平均效率取63%；当60m 3/h <水泵流量≤200m 3/h 时，水泵平均效率取69% ；当水泵流量>200m 3/h 时，水泵平均效率取71%。

）水泵配用电机的容量N (kW)N=K A N Z (1-4)式中 K A ---电机容量安全系数，其值见表1-1。

电机容量安全系数（表1-1）1.2.4 允许吸上真空高度H s样本给出的允许吸上真空高度H S ，系指标准状态下（水温20℃、水表面为一个标准大气压）运行时，泵可能有的最大值。

如果水泵处于非标准状况下工作，其允许吸上真空高度H S ’(m ）应按下式确定：)24.0()33.10('gP g P H H Z gS S ⋅-+⋅--=ρρ （1-5） P g ——水泵安装地点的大气压力，Pa ；见表1-2；P Z ——不同水温下的汽化压力，Pa 。

见表1-3。

海拔高度（m ） -600 0 100 200 300 400500 600 大气压力(MPa ） 0.113 0.103 0.102 0.101 0.100 0.0980.097 0.096 海拔高度（m ） 700 800 900 1000 1500 20003000 4000 大气压力(MPa ） 0.095 0.094 0.093 0.092 0.086 0.0840.073 0.063 不同水温时的饱和蒸汽压力（表1-3）水温（℃） 0 5 10 15 20 30 40 50 60 7080 90 100 饱和蒸汽压力（kPa ） 0.6 0.9 1.2 1.7 2.4 4.3 7.5 12.5 20.2 31.7 48.2 71.4 103.31.2.5 允许汽蚀余量NPSH在实际工程中，为确保水泵安全运行，规定了一个安全的必须汽蚀余量，亦 成为允许汽蚀余量，用NOSH 表（m ）示。

允许汽蚀余量NPSH 与允许吸上真空高度之间的关系式为： g v NPSH r P P H s Z a S 22+--= （1-6） P a ——吸入容器内的压力，如敞开容器则为安装地点的大气压力，Pa ；V s ——水泵吸入口处的流速，m/s 。

1.2.6 比转数n s比转数是一个无因此相似准则书，是叶片泵叶片的相似特性值，其表达式 为：75.065.3H G n n s ⋅= （1-7） 当G=0.75m 3/s ，H=1m 时，比转数在数值上等于它自身的转速，即n s =n 。

当水泵转速n 一定时，同样流量的水泵，n s 越大，扬程越低。

同样扬程的水 泵，n s 越大，流量也越大。

1.3 多台水泵的工作特性1.3.1 泵的并联（1）泵并联工作的可能性如图1-5所示。

其工作状况分析见表1-4。

图1-5a （完全并联）b （局部并联）c （不能并联）工作状况分析（表1-4）（2）并联工作的管路特性曲线a 型号相同水泵的并联工作见图1-6，图中：点1——两台水泵并联工作时的工作点；点2——并联工作时，每台水泵的工作点；点3——一台水泵单独工作时的工作点。

由图1-6可以看出：1 11 12 1 '2'2GGG GG＜＜=+图1-6（两台相同型号水泵并联）这就说明，一台泵单独工作时的流量大于并联工作时每台泵的流量。

两台泵并联工作时，其并联工作的流量不可能比单台泵工作时的流量成倍增加。

以两台相同泵并联工作的系统为例：水泵应以系统所需扬程和单台泵需负担的流量（2点）为选择依据，显然，这样确定的泵在并联工作时，均处在高效率工作点。

如果在管路特性不变的前提下，仅开启一台泵，其工作点（3点）则处在较大流量和较低扬程下运行，此时水泵的效率较低，同程消耗功率也会更大。

要使单台泵运行处于高效率工作点（2点），只要改变管路特性曲线R至R’（如阀门节流）。

此种情况在多台泵并联时就更为明显，图1-7为五台同型号水泵并联的工作特性曲线。

图1-7（五台同型号水泵并联）并联的运行泵台数并联运行时设计总流量（m3/h）设计工况下单台泵承担的流量（m3/h）管路特性不变时启运台数的总流量（m3/h）与选泵工况的流量偏移量（m3/h）1500 100 167 1×167672 317 2×15858.23 418 3×13939.24 473 4×11818.25 500 5×1000反之，对于一个确定的管路系统，其管路特性曲线已定，如果企图通过增加水泵台数的方法来获取系统流量的提高，显然是不合理的。

如图1-8，两台相同的水泵并联运行的系统，当管路特性不变时（即R不变），如增加一台同型号的水泵，则三台并联运行水泵的工作点由两台并联点（1点）移至（4点）。

此时，单台水泵的工作点（5点）偏离原高效工作点（2点），显然，三台水泵并联运行的流量(G4)较两台水泵并联运行的流量(G1)增幅有限，单台水泵负担的流量(G5)较两台泵并联运行时单台水泵担负的流量(G2)小。

图1-8（相同的两台并联水泵增至三台的特性曲线）b 两台不同型号泵的并联（图1-9）图1-9（两台不同型号泵的并联）由图可见，当工作扬程大于A 点时，性能曲线同第1台泵，只有当扬程小 于A 点时，第2台泵才能投入工作。

图中点1为并联工作时的工作点，点2、 点3为2台水泵在联合工作时的工作点，点4、点5为2台水泵单独工作时的工作点。

''2121G G G +=+在联合工作中泵的流量小于单台工作时的流量，即21212211','G G G G G G G ++＜＜＜1.3.2 泵的串联当要求加大扬程时，可采用泵串联型式，其特性曲线见图1-10。

图1-10（串联水泵的特性曲线）串联运行水泵的总扬程等于2台泵在同一流量的扬程之和。

图中点1为串联 工作点，点2、点3为2台水泵单独运行时的工作点，点4、点5为2台水 泵串联工作时的工作点。

''2121H H H +=+在联合工作中泵的扬程小于单台工作时的扬程。

两台水泵串联工作时应注意下列事项：a 两台水泵的流量应该相近，否则容量较小的一台会产生严重的超负荷。

b 串联在后面的水泵，构造必须坚固，苟泽易遭到损坏。

1.4 管道泵管道泵用于暖通空调的水系统上，有其特殊优点：1.4.1泵的体积小，重量轻，进出水均在同一直线上，可直接安装在水管道上， 不需设置混凝土基础，安装方便，便于维修，占地少；1.4.2采用机械密封，性能好，运行时不易泄露；1.4.3泵的效率高、耗电少、噪声低；1.4.4最常用的BG 型管道泵的系列型谱见图1-11。

图1-11（BG 型的管道泵系列型谱）2 水泵的选择2.1水泵流量的确定水泵流量G （m 3/h ）可按下式计算：ρ⋅⋅∆=c t QG 1.1（2-1） 式中 Q ——担负系统的总负荷，W ；t ∆——系统的供、回水温差，℃；ρ——水的密度，（kg/m 3）；C ——水的比热容，J/kg ·℃；1.1——安全系数。

2.2水泵压力（扬程）h （m ）的确定∑∆+∆=∆);()2.1~1.1(j m P P Pg Ph ρ∆=（2-2） 式中 P ∆——水泵压力，Pa ；∑∆+∆)(j m P P ——系统摩擦阻力和局部阻力损失的综合，Pa ；ρ——水的密度，（kg/m 3）；1.1~1.2——安全系数。

确定G 和h 后，可按照水泵特性曲线选择是泵型号和配套电机。

2.3水泵的选择原则及注意事项（1）首先要满足最高运行工况的流量和扬程，并使水泵的工作状态点处于高效率范围。

（2）泵的流量和扬程应有10%~20%的富裕量。

（3）当流量较大时，宜考虑多台并联运行，并联台数不宜过多，一般不超过3台。

（4）多台泵并联运行时，应选择同型号水泵。

（5）多台并联运行的泵，应考虑部分台数运行时，系统工作状态点变化对泵工作点的影响，并采取应对措施。

（6）选泵时必须考虑系统静压对泵体的作用，在选用水泵时应注明所承受的静压值。

3空调循环水泵的选配空调冷热水系统循环水泵的耗电输冷（热）比耗电输冷（热）比反映了空调水系统中循环水泵的耗电与建筑冷热负荷的关系，对此值进行限制是为了保证水泵的选择在合理的范围内，降低水泵能耗。

根据《公共建筑节能设计标准》，在保证相同的室内环境参数条件下，与未采取节能措施前相比，全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗应减少50%。