熱力循環泵運行工況的異常分析

玄黎升

(華電能源 哈爾濱第三發電廠，黑龍江 哈爾濱150000)

熱力循環泵是熱力站進行熱能輸送過程中所涉及到的核心部分，正是有了熱力循環泵，才能夠使得千家萬戶有暖氣得以使用。但是，熱力循環泵的運行負荷較大，在部分情況下極易出現運行異常，而為了能夠確保暖氣的正常供應， 就必須要針對工況異常現象加以排除，為熱力循環泵的持久運行提供保障。

1 問題的提出

集中供熱系統是從2004 年在我國開始正式使用以來， 國內便開始廣泛的使用，并且這一供熱系統運行較為平穩，取得了良好的社會效益。 但是隨著集中供熱規模持續不斷的擴大，促使大量的離心泵水被應用到了熱力站的供熱系統之中， 就各個方面的情況調查來看，有部分換熱站之中所存在的循環泵長久運行之后出現了以下幾個方面的問題：循環泵內部出現異常聲響；電動機自身溫度超出正常水平；電流抄表；無法長期運轉；部分循環泵運行期間閥門擴大。除了由于電動機本身所出現的故障現象，以及環境因素以外，更多的因素是由于循環水泵本身運轉過載所導致。

2 比轉數低的離心水泵容易過載

泵的比轉數ns=3.65nG^0.5/H^0.75(式中n 為水泵的轉數)是代表某一系列泵的一個綜合性能參數, 比轉數大表明其流量大而壓頭小,反之,表明流量小而壓頭大。 由于供熱系統的定壓點常常設在循環水泵入口,使得水泵極限流量往往大于電動機額定功率對應下的流量,功率隨著流量的增加,功率曲線呈上升狀,當實際流量值增加過大時,比轉數較低的離心水泵,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：

N 電機=KγGH/η1η2 N 軸=γGH/η1

式中N 電機—電動機的輸出功率,kW;N 軸—軸功率,kW;K—電動機容量安全系數;γ—流體重度,N/m^3;G—體積流量,m^3/s;H—能頭,m;η1—總效率;η2—傳動機械效率。 由上式可知,隨著電動機軸功率N 軸上升,極易使電動機電流超過額定電流,引起電動機過載。 因此,比轉數低的離心水泵容易產生過載。

3 泵的參數選大引起過載

設計所選泵的參數Gm、Hm 總是與理想狀態點A' 對應的參數G'、H' 有出入, 我們通常是按設計參數來確定水泵參數Gm、Hm 的,它們也就是G1=Gm、H1=Hm,而交點A 恰恰為離心水泵實際運行工作點,該點對應的流量G 為循環水泵運行時泵提供的實際流量(工作流量),對應的H 為循環水泵運行時泵提供的實際揚程。

為了明了起見,下面分三種情況來分析泵的參數選大引起電動機過載的情況：當管路的阻力特性曲線一定時,

3.1 當所選水泵的銘牌揚程Hm≈H',而銘牌流量Gm>G' 時：水泵的銘牌流量選的越大,水泵的設計工作點向右偏離實際工作點越遠,這時水泵的工作流量G 將小于設計流量G1(G1 就是銘牌流量Gm),功率N將小于銘牌功率Nm,水泵便不會出現超載運行情況。但是,水泵的效率將大大降低。

3.2 當所選水泵的銘牌流量Gm≈G',而銘牌揚程Hm>H' 時：水泵銘牌揚程偏離理想值越高,就會使水泵的設計工作點向左偏離實際工作點越遠,也就是說實際工作點向右偏離高效工作點越遠,易造成實際流量過大,超過水泵最大限制流量引起電動機過載現象發生。

3.3 當所選水泵的銘牌流量Gm>G',揚程Hm>H' 時：a.當所選水泵銘牌揚程Hm 小于實際管路系統阻力損失H 時,水泵所提供流量介于理想流量與銘牌流量之間,水泵工作點總是處于A1 的左方,就不會出現電動機過載現象;b.當所選水泵銘牌揚程Hm 高于實際管路系統阻力損失H 時,水泵所提供流量G 將大于水泵銘牌流量Gm,Hm 越大越易出現電動機過載現象。

4 循環水泵在大功率工況下運行的原因分析

在實際工作中,常常存在下面幾種情況造成水泵軸功率過大：

4.1 供熱系統管網之中所存在的循環水泵揚程， 通常情況下都是按照不利壓力條件下的耗損好制定的， 而當管網本身在水利失調之后，就必然會導致全網管之中的阻力系數遠遠低于不利環路的設計系數，如此以來，當水泵本身在大軸運行功率下地下效率的運行，就必然會出現電機過載的現象。

4.2 在確定水泵揚程時,許多人習慣按經濟比摩阻上限來估算最不利環路阻力損失, 當外網供熱半徑較大時, 易造成估算值偏離實際值過大,造成所選水泵揚程過大,同樣使水泵在大流量、小揚程、低效率點運行,當軸功率大于電機銘牌功率時,便引起電機過載。

4.3 在設計中,一些人盲目地認為“大馬拉小車”既省事又保險,將水泵容量(這里指揚程)定大。

5 改善措施

針對以上引起循環泵過載的原因,提出解決措施：

5.1 最根本的解決問題的有效措施， 實際上需要在進行設計的過程中加以重視，設計的工況應當要盡可能的與實際工況相符合，這就代表著，熱管網自身的阻力必須要經過精心的計算，不能夠出現任何馬虎現象，要最大限度的保證管網的水利特性曲線能夠與實際所呈現出的工況狀態。

5.2 使用單位自身務必要對設計加以尊重， 不能夠對于設計之中所涉及到水泵型號擅自進行更改，并且必須要對于各個不同部分進行仔細的計算之后，依據水力的各方面工況來進行水泵選型。

5.3 當處在正常運行狀態下的水泵出現了過載現象之后， 如果說僅僅是短時間運行，那么還能夠一定的維持，但是長時間的運行狀態下，超載的電機自身必然會從電網之中對大量的有功功率進行吸收，從而使得其中電流持續增高， 直接超出了電機本身所允許的額定電流標準，導致絕緣體在這期間出現老化甚至是燒毀的現象。因此，運行人員本身應當要依據情況的不同來采取不同措施。

5.3.1 對外網進行調節,使熱網達到阻力平衡,從而增大了外網阻力特性系數,來避免電機出現過載現象。

5.3.2 關小水泵出口閥門或定壓點前回水管路閥門開啟度,即采用增加管路阻力的辦法,使水泵避免過載。 由于節流引起了能量損失、不經濟,但簡便易行。

5.3.3 如果條件允許,采用變速調節,它比節流調節所消耗的功率小,所以更節電、經濟。

5.3.4 可采取適當切割水泵葉輪的方法。

6 結語

綜上所述，熱力循環泵在熱力站運行的過程中，起到了至關重要的作用，也正是由于熱力循環泵所起到的重要作用，才能夠幫助熱力得以正常的供給到居民家中。而在當前暖氣使用范圍不斷擴大的情況下， 如果說熱力循環泵的工況出現異常并且導致熱力循環泵停止運行，那么就會對于大量的居民帶來影響，所以，必須要對熱力循環泵運行的故障現象提前察覺，防止停止運行的情況出現。

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