浅谈民用热力站供暖系统循环水泵的选配方法

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1、科 技信息 2011 年 第 5 期SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION0 引言随着社会经济的快速发展 ， 供热行业对计量收费体制的大力推进 ，民用热力站供暖系统运行工况也出现了多样化的局面 。 民用热力站供暖系统设计中 ，合理选择水泵的台数和一些参数 ，选配合适的循环水泵 ，对提高供热效果 、节约热能资源能起到非常重要的作用 。1 循环水泵的选择计算过程1.1 流量的计算设计流量的计算公式 ：G11086QT其中 ,G 为流量 ；1.1 为安全系数 ；0.86 为换算系数 ；Q 为供热热负荷 ；T 为供热供回水温差 。1.2 扬程的计算H11（H1H2H3）其中

2、，1.1 为安全系数 ；H1为站内损失 ；H2为余量 ；H3为最不利用户沿程阻力损失 。在计算循环水泵扬程时要特别注意 H1的取值 ，H1随着热力站规模的不同有着很大的差别 。 按照目前一般热力站供暖规模测算 ，H1的取值在 15m 左右 。2 循环水泵台数的确定2.1 热力站实际负荷与设计负荷接近的情况未采取节能措施的旧住宅小区热水供暖系统 ， 通常是按面积收费 ，当小区的入住率很高的时候 ，这类供暖系统的热力站实际负荷与设计负荷较为接近 。针对这类热负荷特点的供暖系统 ，规模不同 （一般以 50000m2采暖面积为界 ）采取的运行调节方式也不同 。 本着尽量减少水泵并联的台数的原则 ，满足

3、热力站单泵运行的节能要求 ，循环水泵台数的确定可以采取以下方案 。方案 1，对于规模较小的供暖系统 ，一般采用采用质调节或间接调节运行调节方式 ，循环水泵可以采用同型号的 2 台定速泵 ，一用一备 。方案 2，对于规模较大供暖系统 ，一般是采用阶式质量综合调节系统 ，建议根据热网各阶段流量和总压力损失选择大小不同的两台定速泵 ，一用一备 。我国北方供暖地区 ，昼夜温差较大 ， 所以就形成供暖系统分阶段所需的流量和扬程不同 ， 宜采用大小不同的两台泵 ， 选择大泵满足100的流量和扬程要求 ，选择小泵满足 60的流量 ，扬程将会大大降低 。 因为按照 2010 年版 GJJ34-2010城镇热力

4、网设计规范 中第 5.0.9条的规定 ：事故状态下的最低供热量保证率 ，在采暖室外计算温度大于 1020的地区为 55。大小两台泵互为备用 ，这样对购置资金和运行耗电的效益都有提高 。2.2 热力站实际负荷与设计负荷相差较远的情况采取节能措施的新建住宅小区热水供暖系统 ，大部分已实现按计量收费 ，且小区的入住率普遍较低 ，造成热力站实际热负荷与设计热负荷会相差较远 。这类热负荷特点的供暖系统运行调节方式通常采用量调节和阶式质量综合调节两种 ，一般规模较小的采用量调节 ，规模较大的采用阶式质量综合调节 。 为了更好地适应负荷的不断变化 ，节能降耗 ，循环水泵的选择在满足流量调节的需要的前提下 ，

5、减少水泵并联运行的台数 ，降低水泵运行时的能耗 ，方案如下 ：方案 1，对于供热规模较小的量调节系统 ，可以选择大小不同的两台泵 ，变频调速 ，一用一备 。针对供热规模较小的量调节系统 ，本方案除采用变频调速的节能措施外 ，还选择大小不同的两台泵 ，主要基于以下考虑 ：随着计量收费供热体制的建立 ，用户对主动性行为节能越来越重视 ，改变了原来供暖系统依据单一的气象参数进行相对平稳的流量调节模式 ，演变为一种突变的相对波动起伏较大的流量调节模式 。 在这种模式下 ， 管路性能曲线是随着热用户的主动调节时刻发生变化的 ，改变了传统供热模式下基本不变的特点 。选择变频调速的大小不同的两台泵 ，一用一

6、备 ，单台运行 ，既能保证水泵的运行效率 ，又能适应相对波动起伏较大的流量调节运行工况 。方案 2，对于阶式质量综合调节系统 ，可以根据热网各阶段流量和总压力损失确定 。 一般可以采用 3 台 （2 用 1 备 ），变频调速 ，原则上应该尽量减少泵并联工作的台数 。该方案流量调节可以通过改变水泵的投运台数和改变水泵的转速来实现 ，调节范围大 ，而且并联水泵系统中单台运行的节能效果明显 。图 1 水泵变台数运行工况循环水泵并联系统中 ， 水泵设计的扬程是按系统总水量考虑的 ，当其中一台工作时 ，工作点会发生较大变化 。 图 1 为两台水泵并联供暖系统的 Q-H 曲线图 。 两台水泵同时工作时 ，

7、流量为 Q2，扬程为 H2，即设计工况 。 当一台水泵工作时 ，水泵的工作点为 1，流量为 Q1，扬程为 H1。 而系统运行要求的流量为 Q3，水泵的工作点在点 3 处即可 。 此时 ，要求水泵的扬程为 H3。 从图 1 中可以得知 ，水泵的工作点在点 1时的能耗要远大于点 3。 工作点 3 便可通过水泵变频调速实现 ，将转速 n1调至 n2。 此时 ，虽然水泵的工作效率比较低 ，但节能效果是十分显著的 。3 采用水泵变频调速对选型的影响3.1 变频水泵不能改变水泵的运行效率此种情况 ，不能因为水泵设有变频调速就忽视了水泵选型的精确计算 ，造成水泵选型不当 ，使水泵运行在低效工作区 。根据相似

8、定律应用于以不同转速运行的同一台水泵 ，满足下列公式 ：Q0=n0/n1H0/H1=(n0/n1)2N0/N1=(n0/n1)3这三个公式表示同一台水泵 ，当转速 n 变化时 ，其它性能参数将按上述比例关系而变 ，式中 ：Q0、H0、N0泵在额定转速 n0下的流量 、扬程和轴功率 ；浅谈民用热力站供暖系统循环水泵的选配方法孙伟丽1董岁具2吴晓晖3（1.核工业第五研究设计院 河南 郑州 450000；2.郑州市热力总公司 河南 郑州 450000；3.青岛恒华机房设备工程有限公司北京分公司 中国 北京 100000）【摘 要 】本文介绍了民用热力站供暖系统循环水泵的选择方法 ，对循环水泵的流量及

9、扬程进行了分析计算 。结合供暖系统的不同情况 ，提出了水泵台数确定的几个方案 ，并介绍了水泵变频调速和并联运行对选型的影响 ，最后总结了民用热力站供暖系统循环水泵选配的几个要点 。【关键词 】热力站 ；供暖系统 ；循环水泵机械与电子 523科 技信息SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2011 年 第 5 期科Q1、H1、N1泵在转速 n1下的流量 、扬程和轴功率 ；再由 =HQ/N，可知 ，变频技术能使流量和扬程都能下降 ，电耗也下降 ，但是效率不会变 ，变频并不能改变水泵的运行效率 。 所以 ，水泵选型时还需对流量和扬程进行精确计算 ，结合运行工况 ，合理选择使

10、其运行在高效工作区 。3.2 并联水泵要同步变频调速对于多泵并联的系统 ，考虑水泵变频时应采用多台泵同步调速方案 ，并联水泵部分变频后变频泵会出现空转现象 。图 2 水泵并联部分变频工作曲线图 2 中显示的是两台定速水泵并联后与一台变速水泵并联的情况 ，从图中明显可以看出 ，管网特性曲线仅与两台并联定速泵有交点D，且交点 D 超过变频水泵与两台定速泵并联工作时变频泵起作用临界点 A，造成了变频泵空转 。4 并联水泵的选型需注意的问题水泵并联运行可以增大系统的流量 ，还可以通过调节泵的运行台数来进行系统得流量调节 。但是 ，对于一个确定的管路系统来说 ，如果对泵的选型不当 ，则可能出现两台 （或

11、多台 ）泵并联运行与单台运行相比 ，流量增加不大的情况 ，这种情况就失去了并联意义 。以两台特性相同泵并联运行的情况为例 ， 见图 2，H1、H2分别是他们的特性曲线 ，H3是两台泵运行的特性曲线 ，R 为泵装置的特性曲线 。 单泵在系统中运行时工作点为 A，两台泵并联后的运行工况点为 B，每台泵的运行工况点是 C。 因此 ，两泵并联运行的流量 QB 和扬程 HB分别较单泵的流量 QA和扬程 HA大 ， 但并联后单泵的运行流量 QC小于其单独运行时的流量 QA，而扬程 HC（HCHB）则大于其单独运行时的扬程 HA，即QCHA。因此对泵按并联工况选型 ，使并联运行时的单机工况在合理工作区 ，则

12、单台运行时的流量大于并联运行时的单机流量 ，可能会偏离合理工作区 ，使效率降低 ，这与管路特性曲线有关 。若循环泵选配不合理 ，会使单泵所需功率大大增加 ，有可能使电机超载 。图 3 同型号循环泵并联运行工作曲线两泵并联运行的流量 QB与单泵的流量 QA之差 （QB-QA）称为并联运行的流量增量 ，以 Q 表示 。Q 越大 ，越适宜于并联工作 ；反之 Q越小 ，越不适宜于并联工作 。Q 的大小既与泵的特性曲线有关 ，也与管路系统的特性曲线有关 。 管路的特性曲线越平坦 （阻抗越小 ），越适宜于水泵的并联工作 ；管路的特性曲线越陡 （阻抗越大 ），越不适宜于水泵的并联工作 。5 结论51 循环水

13、泵的台数可按照热力站实际负荷与设计负荷的关系 ，结合热水供暖系统规模和调节方式 ，合理进行选择 。 原则上应该尽量减少泵并联工作的台数 ，并联工作的台数越多 ，泵的工作效率越低 。52 并联水泵部分水泵工作时 ，水泵的工作状况较差 ，能耗较大 ，水泵变频调速可以有效地减少能耗 。53 变频水泵不能改变水泵的运行效率 ， 选型应使水泵运行在高效工作区 ； 并联工作水泵的变频调速应采用同型号的水泵同步变频调速 。54 并联运行的水泵应尽可能选用性能曲线为陡降型的水泵 ， 且在水泵选配电机时 ，要根据单台运行时每台泵的轴功率来选配 ，确保泵在任何工作条件下电机不会超载 。【参考文献 】1贺平 ，孙刚

14、 .供热工程 M.北京 :中国建筑工业出版社 ，1993.2周谟仁 .流体力学泵与风机 M2 版 .北京 :中国建筑工业出版社 ，1985.3赵丽萍 .浅谈热力站供暖系统循环水泵的选择方式 J.山西建筑 , 2006 （24）.责任编辑 ：常鹏飞 科（上接第 539 页 ）22 数码管驱动电路的设计单片机驱动 LED 数码管的原理是 ：利用单片机的 IO 口控制 LED数码管的段选和位选 ， 段选即 LED 的八段 ， 分别接单片机的八个 IO口 ，位选即 LED 的公共端 ，在动态扫描电路中 ，可由单片机的 IO 口控制公共端的电平 ，选通 LED。 电路设计时应做到以下几点 ：(1) 将

15、LED 设计为单片机的灌电流负载 ；(2) 区分数码管的类型 ：共阴和共阳 ；(3) 调节流经数码管的电流大小 ，保证数码管亮度 。根据要求 ，单片机驱动 LED 数码管电路设计如图 3 所示 ，(a)为共阳极数码管驱动电路 ，(b)为共阴极数码管驱动电路 。由图 3(a)可知 ， P2.0 输出低电平时 ，三极管 Q1 导通 ，公共端接高电平 ，LED1 选通 ， 此时 ， 若 P1 口输出低电平 ， 则八段数码管点亮 ；P2.0 输出高电平时 ，PNP 三极管 Q1 截止 ，LED1 未选通 ，此时 ，无论 P1口输出何电平 ，LED1 均不亮 。 三极管 Q1Q2 和数码管 LED1LE

16、D2分别为 P2.0P2.1 和 P1 口的灌电流负载 。 排阻 R3 为限流电阻 ，调节数码管亮度 。对图 3(b)，共阴极七段数码管的驱动较麻烦一些 ，P1 口输出电流小 ， 不能直接驱动数码管的段选 ， 故在 P1 口接八个 PNP 的三极管Q1Q8，高电平时 ，三极管截止 ，数码管不亮 ，低电平时 ，三极管导通 ，而共阴数码管的位选端电流较大 ，不能直接与 P2.0 相连 ，也必须加一个 NPN 的三极管 Q9，低电平时 ，三极管截止 ，数码管不亮 ，高电平时 ，三极管导通 ，数码管亮 。3 结语本文结合单片机自身结构特点介绍了其拉电流和灌电流负载 ，并以 LED 数码管的驱动电路为例进行分析 。 通过理解单片机 IO 口的带负载能力有助于我们分析和设计单片机外围电路 ，实例中的数码管显示电路为单片机常用的外围电路 ，可使初学者快速掌握单片机技术 。【参考文献 】1张毅刚 ，彭喜元 单片机原理与应用设计 M北京 电子工