采暖循环水泵电耗分析
【 水泵节能论文之一 】

一．采暖系统循环水泵的必要能耗
采暖系统循环水泵的能力与供暖区域内建筑物热负荷和供暖管路的管径、长短有关。设计者的专业水平不同，设计工作的精确程度不同，循环水泵所选型号不尽相同，水泵运行时的工况也就不同。选用合理的水泵运行时效率高，电能消耗就小；不合理的效率低，电能消耗就大。
按设计热负荷计算出的循环流量为Gj,系统管路的计算总阻力为Hj，Gj和Hj有足够的计算精度并且施工安装准确。选用的循环水泵其额定流量为Ge、额定扬程为He,分别等于Gj和Hj。那么采暖系统运行时，水泵始始终在最高效率点工作。这就是设计规范规定的计算模型。只要达到这样的设计和施工标准，就可完完全全保证系统采暖的安全可靠，水泵运行的电能消耗最经济。以这种工况运行的水泵轴功率Ne称为必要轴功率。电机供给水泵运转的能耗最小且保证需要，所以称为必要能耗。
水泵各种工况下的轴功率按下式计算:
N=H·G/367·η (1)
式中： N----水泵的轴功率，KW；
H---水泵的扬程，mH2O；
G---水泵的流量，m3/h ；
η--水泵的效率，%。
当室外温度变化时,为了保证室内温度的恒定,大多数采暖系统采用“质”调节的方法。在“质”调的过程中，水泵的循环流量始终保持恒定，也就是说在整个采暖期内水泵始终按固定数值的轴功率Ne连续运行。整个采暖期水泵的电能总耗量Ee按下式计算：
Ee=n*24*Ne （2）
式中：Ee—采暖期总能耗，KWh；
n--采暖天数；
24--每天运行小时数；
Ne--水泵的轴功率，KW。
二．严重右偏工况时水泵电能消耗
同一台水泵工况点不同，也就是说水泵实际的流量、扬程不同，水泵的效率不同，电能的消耗量也就不同。水泵的工况可分为三种类型：额定工况就是水泵的铭牌所示参数的工况，“左偏”工况就是流量小于额定流量的工况，“右偏”工况就是实际流量超过额定流量的工况。因为采暖系统中“右偏”工况的循环水泵存在相当普遍并且电能浪费严重，所以重点作以分析。
1.“右偏”工况的特征：
①.温差偏小：
采暖系统在设计外温条件下运行时，供、回水的温度差远小于设计采用的温差（对于低温水采暖系统温差为25℃）。这就是说实际发生的循环流量，远远大于按设计热负荷计算出的循环流量Gj。
②.水泵前后的压差偏小
水泵运行时，可以简单这样确认，水泵进出口的压力表的压力差值（按米水柱计算）正好等于水泵的扬程（按米水柱计算），水泵就在高效点工作；压力差值小于水泵的扬程，水泵就在“右偏”工况下工作。
③.水泵电机的电流值严重超标：
水泵在额定工况工作时电机的电流值按下式计算：
I=N/（V*COSΦ*η） （3）
式中：I--电机的电流值，A；
V--电机的电压值，V；
N--水泵的额定功率值，KW；
COSΦ--电机的功率因数值；
η--电机的效率值，%。
水泵在额定工况下工作时，其要求的功率值要比配用电机的功率值要小，相应比电机的额定电流值也要小。但大多数运行中的水泵电机的实际电流值超过按上式计算出的标准值，还有相当一部分水泵电机接近或超过电机额定电流值而产生电机过热现象。
2.·产生“右偏”工况的原因：
整个采暖系统设计管径相对大，对于一定的循环流量系统的阻力小，需要水泵的扬程低，水泵的电机小,运行时的电能消耗小，总的运行费用就少。换另一角度，水泵选用的扬程高，就可以减小整个系统的管子直径，相应降低工程的成本,减少一次性投资额。
由于种种原因，已经形成的系统的管径在相当大的条件下,循环水泵也采用过高的扬程，致使高扬程的水泵在低阻力的系统上工作，这就不可避免形成循环水泵在“右偏”工况下工作结果。这种结果产生三个方面的损失，一为管路投资已经加大并支出而没有得到降低运行费用的预期效果；二为水泵设备投资加大减小管路投资的条件变为无效；三为水泵电能消耗成立方倍地增加,浪费相当严重。
3.·“右偏”工况下循环水泵的电能消耗：
例题1:*市某锅炉房，锅炉容量为2.8MW，采暖系统在设计气温条件下工作时，锅炉的实际出力为容量的80%时满足采暖要求，循环水泵的供水压力Pc=0.5MPa，回水压力Px=0.27MPa，循环水泵的型号为is100-80-160。该泵在运行时的工况及能耗分析简述如下：
㈠·实际工况分析：
①.is100-80-160水泵的性能曲线
H=38.82-0.000682G2 (4)
N=4.2+0.07G (5)
②.水泵的额定工况参数
Gep =100 m3/h η=75 %
Hep =32 mH2O Nd=15（电机功率） KW
Nep=11.2 KW
③.循环水泵的实际工况参数
HS=(0.5-0.27)*100=23 mH2O
Hs= =152 m3/h
Ns=4.2+0.07*152=14.84 KW
ηS=（23*152）/（367*14.84)=64.19 %
④.采暖系统阻力曲线:
HJ=S·G2=0.0009955·G2 mH2O (6)
㈡·规范规定的工况：
①.系统设计循环流量：
2.8MW的锅炉全负荷时的设计流量为100 m3/h，80%负荷时：
Gj=100*80%=80 m3/h
②.系统的循环阻力:
Hj=0.0009955G2J =0.0009955*802=6.37 mH2O
③.循环水泵的轴功率:
选用IRG100-100A型循环水泵，其额定流量为Gj=89m3/h，额定扬程为Hj=10mH2O,额定效率η=74 %,运行时调整至额定点工作,其轴功率按下式计算:
NJ=(GJ*HJ)/367*ηJ
=(89*10)/(367*0.74)=3.277 KW
㈢·能耗比较:
Ns/NJ=14.84/3.277 =4.529
实际一个采暖期循环水泵电能用量可满足4.5个多采暖期循环水泵电能的用量。
三·结论和讨论:
1·“右偏”工况应列为热水采暖系统的“通病”之首。理由一,在全国范围各采暖区域内的采暖系统中普遍存在。理由二,电能浪费特别严重，循环水泵实际电耗中,约有75%以上的(本文举例中为77.91%)电能是被浪费了的。如此巨大的浪费现象与发展节能性社会国策是不相容的。因此，采取各种有效措施进行治理，是当前采暖工作中的当务之急。
2·"低温户"在各采暖系统中不同程度地存在,同样也有高温户的存在。其根本的原因是热量平衡工作不到位。只要是各支环路这间的阻力相对关系不变，采用大流量或者采用小流量热量分配的不平衡仍然不变。要解决"低温户"问题，热的关阀门，冷的开阀门，只有这一个办法。相当一部分供热管理人员坚持认为目前的“大流量”运行方式能解决"低温户"的不热问题热平衡的理论是不支持的。
3·按供水95℃回水70℃低温水设计的采暖系统，按设计规范计算出的循环流量是能够保证安全可靠经济运行的合理流量。实际发生的流量小于这一计算流量就要变成高温水采暖系统，显然安全技术上不允许。实际流量大于这一循环流量，就变成了比低温水采暖系统还低温的采暖系统（温差约为10℃左右）,这种系统已经成为现实的其后果之一,采暖工程设计已难及实践结果评价优劣，按规范认真设计的优秀作品最后不热，不按规范人加大散面积加大管径增大投资的不良设计反而工作正常。其后果之二，电能严重浪费。
4·还应当指出的是,相当一部供暖工程基层管理人员对水泵调节技术知识不熟,水泵上存在的问题看不出来,也就谈不上前针对性地采取相应的技术措施。
5·以上所述不对不足之处，欢迎批评指正。


齐齐哈尔铁路工程学校 高级讲师 李承国
2005年10月1 日