供热系统循环水泵电机过热现象的分析

我们首先来看离心水泵的流量－功率（G-H）曲线。图中横坐标表示流量G，纵
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坐标表示扬程H，曲线P表示水泵的流量－扬程曲线，曲线N表示流量－功率曲线，
曲线η表示流量－效率曲线。
单级单吸水泵比转数公式nsp=3.65×n×G0.5÷H0.75
(1)
式中nsp———— 比转数
n ———— 转速，r/min G ———— 流量，m3/s H ———— 扬程，mH2O 比转数是代表了某一系列泵的一个综合性能参数 。比转数大表明其流量大而压 头小；反之，比转数小表明其流量小而压头大。根据比转数对应的离心水泵性能 曲线大致形状如图3。
Keywords：specific rotate speed、capability curve、running point 某锅炉房当年采暖季出现的循环水泵电机过热问题，通过对水泵本身特性和运
行工况的分析，提出了问题的原因和解决方法。 一、锅炉房供热系统 锅炉房有两台燃气热水锅炉，分别为高一区系统和低区系统
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供热系统循环水泵电机过热现象的分析
作者：李中富
时间：2020/05/17
摘要：本文对一个供热系统循环水泵电机过热问题的实例进行了分析，指出了电
机过热的原因，并提出了解决问题的方案。
关键词： 比转数、性能曲线、工况点 Abstract ： In this article, authors analyzed a question about the liquid-ring pump. The pump of the heating system was too hot. And authors pointed out the cause ,then advance that how to solve it..
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图4
图5
图中，A'（G'，H’）点为系统所需参数的理想值，通过该点的特性曲线S为管
路实际特性曲线；A1（G1，H1）点为设计工况点，过该点的特性曲线S1为管路设计 特性曲线；A（G，H）点为实际工况点，该点位于S曲线上。 1.当选用水泵仅扬程
，两台锅炉分别与
热用户直接连接供热。两系统都是由2台循环水泵（一备一用），2台补给水泵（ 一 备一用），一台锅炉组成。4台循环水泵均为同一型号（铭牌扬程H1＝50mH2O ，铭 牌流量G1＝200m3/h，铭牌转速n1＝1450r/min，电机功率N 电机＝45kW）。4台补 给水泵也均为同一型号（铭牌扬程20mH2O，铭牌流量54m3/h，铭牌转速2900r/min， 电机功率11kW）。 系统示意图如下
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将该锅炉房循环水泵铭牌参数带入(1)式，可得： nsp=3.65×1450×（200÷3600）0.5÷500.75＝66.34
此值位于低比转数30～80区间。可见，循环水泵正好属于低比转数水泵，当水 泵运行于低扬程、大流量工况时，易引起电机过载。
从实际观测数据来看，高一区循环水泵实际提供扬程： H1＝p2-p1＝0.57-0.31＝0.26MPa＝26.5mH2O 低区循环水泵实际提供扬程： H2＝p2-p1＝0.40-0.11＝0.29MPa＝29.6mH2O 我们可以看到循环水泵50mH2O 的铭牌扬程远大于实际需要的扬程，这是水泵 电机过热的原因。 三、造成循环水泵铭牌参数过大的原因 造成水泵铭牌参数（即设计参数或选用参 数）大于实际需要的扬程、流量参数 （即理想参数）的原因可能有以下几种： 1.外网设计不合理 在确定供热管网循环泵的扬程时，按最不利环路压力损失确定。若管网水力失 调，距锅炉房近端环路阻力小，远端环路阻力大。此时，环路总阻力远小于最不 利环路的设计阻力，水泵实际运行于低扬程、大流量工况，轴功率变大，容易引 起电机过载。 2.水泵 选型时参数偏大 在计算最不利环路阻力时，如果按经济比摩阻上限估算最不利环路的阻力损 失，易造成估算值较实际值偏大，所选水泵的扬程过大，使水泵运行在小扬程、 大流量、低效率的工况，容易引起电机过载。在选型中，常存在“宁大勿小”的 错误倾向，人为的将水泵的参数选大，造成“大马拉小车”。尤其在一些改建改 造中，设计或使用单位为了防止或改善局部不热的现象，往往增大水泵的出力， 增加水泵扬程。使水泵扬程远大于实际阻力，出现电机过载。 3.改变供热管网 ，使总环路阻力降低 在运行中，为解决热网水力失调局部不热的情况，当采取措施不当时，比如在 用户入口处增设增压泵，造成管网阻力变小，水泵运行于大流量、小扬程的工况， 引起电机过载。 根据该锅炉房热网的情况，上述1、3 条情况不存在。所以，水泵选型不当是 该供热系统循环水泵电机过热的原因。 四、由于水泵选用参数过大导致电机过 载的运行工况分析 下面通过管路特性曲线分析水泵选型偏大时的几种情况：
图3.不同比转数下的离心水泵大致性能曲线图 比转数还可以反 映水泵性能曲线的变化趋势，低比转数的流量－扬程曲线较平 坦，或者说压力变化缓慢；而流量－功率曲线则因流量增加而压头减少不多，使 得机器的轴功率上升较快，所以流量－功率曲线较陡；流量－效率曲线则较平坦。
性能曲线中表示的功率为轴功率，它与电机的功率有如下关系式
图1.高一区供热系统示意图
图2.低区供热系统示意图
（图中，p1为水泵入口压力表示数，p2为水泵出口压力表示数。） 该锅炉房当年
采暖季中循环水泵出现了来自百度文库为严重的问题。其表现为：水泵电机
过热，而且过热现象在4台循环水泵中普遍存在，严重时在春节期间竟然出现个别
水泵电机烧毁的事故。
二、水泵自身特性与电机过热的关系
N 轴＝γGH/η1
N 电机＝KγGH/η1η2＝KN 轴/η2 式中 N电机———电动机的输出功率，kW N轴
（2） （3）
————电动机传送给水泵的功率，kW K
———— 电动机容量安全系数
γ ————液体容重，N/m3
η1 ————总效率
η2 ————传动的机械效率 其他参数同（1）式 由（3）式可知，随水泵轴功率上升，电机功率随之上升。比转数低的水泵一 旦处于推荐工况（即铭牌工况）点右侧，出现低扬程大流量，即使扬程下降不多 也会使流量大幅度增加，随着流量增大轴功率也大幅上升，容易产生电机过载， 导致电机过热，严重时甚至烧毁电机。