供热循环水泵选型不当引起电机过热的探讨

1、! !" !区域供热 "#$%" 期一、 问题的提出随着集中供热事业的飞速发展,越来越多 的离心水泵被应用在供热系统中,近期耳闻目 睹了几起离心水泵在运行中电机出现过热的现 象, 颇有争议。除了电动机本身故障或电源、 环 境等客观原因以外,下面我们来探讨一下由于 水泵选型不当引起电机过热的问题。二、 哪些离心水泵电机容易过载我们首先来看看离心水泵的流量功率 曲线。图一中横坐标表示流量 &, 纵坐标表示 扬程 , (表示水泵的流量扬程曲线, 表 示流量功率曲线, ! 表示流量效率曲线。 比转数 *+, $%-.*&#%. / #%0. 1式中 *为水

2、泵的 转数 2是代表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, 表明流量小而压头大。由于供热系统的定压点常常设在循环水泵 入口,使得水泵极限流量往往大于电动机额定功率对应下的流量,由图一离心水泵流量功 率曲线可以看出, 功率随着流量的增加, 功率曲 线呈上升状, 当实际流量值增加过大时, 比转数 较低的离心水泵, 流量增加而压头减少不多, 轴 功率上升较快, 曲线较陡, 见公式:电机 , 3" & /! 4! " , 轴 , " & /! 4,式中 电机 电动机的输出功率, 56;轴 电动机传给泵的功率, 56; 3 电动

3、机容量安全系数; " 流体重度, /7$; & 体积流量, 7$/+; 能头, 7; ! 4 总效率; ! " 传动机械效率。 由上式可知,随着电动机轴功率 轴 上 升, 极易使电动机电流超过额定电流, 引起电 动机过载。 因此, 比转数低的离心水泵电机容 易产生过载。三、造成循环水泵在大功率工况下运行 的原因在实际工作中,常常存在下面几种情况 造成水泵轴功率过大:42供热系统管网中的循环水泵扬程是按 最不利环路的压力损耗确定的,由于管网水供热循环水泵选型不当引起电机过热的探讨石家庄热力煤气规划设计院 张俊 红 石家庄东方热电集团有限公司韩飞摘 要 :本 文 针 对

4、 由 于 选 型 不 当 ,引 起 供 热 系 统 中 离 心 式 循 环 水 泵 出 现 的 电 机 过 热 现 象 进 行 了 分 析 , 并 提 出 了 改 善 措 施 。关 键 词 :比 转 数 极 限 流 量 水 泵 实 际 工 作 点区域供热 !""#$! 期 %!"%利失调 &近端流量过大, 远端流量不足 , 造成 实际的全管网的阻力系数远小于最不利环路 的设计阻力系数, 使水泵在大轴功率, 低效率 点运行, 甚至引起电机过载。! 在确定水泵扬程时,许多人习惯按经济 比摩阻上限来估算最不利环路阻力损失,当外 网供热半径较大时,易造成估算值偏离

5、实际值 过大, 造成所选水泵扬程过大, 同样使水泵在大 流量、 小扬程、 低效率点运行, 当轴功率大于电 机铭牌功率时, 便引起电机过载。# 在设计中,一些人盲目地认为 “ 大马拉 小车 ” 既省事又保险, 有意将水泵容量 (这里 指扬程 定大。( 在运行中,为了解决热网工况失调和 用户冷热不均的现象所采取的措施不当:如 不尊重设计擅自调换大扬程循环水泵;或是 采用了在热用户进水 (或回水 管道上装设增 压泵等使总环路阻力系数减小的措施,造成 水泵在大流量、 小扬程、 低效率点运行。由上述可知:电机过载有许多情况是由 循环水泵选型不当造成的。四、借助供热系统的工作特性曲线图分 析泵的参数选大引

6、起电动机过载的情况下面所示图二 图四中, *表示水泵的扬 程流量曲线, +表示功率流量曲线, ! 表示 效率流量曲线。实线 , 为实际管路的阻力特 性曲线。虚线 , -为确定水泵时按设计值确定的 假想管路阻力特性曲线。我们知道水泵的工作 点由实际管路的阻力特性曲线所决定, 所以, 实 际管路的阻力特性曲线 , 与水泵的扬程流量 曲线 *的交点为水泵实际运行工作点 . 。图中 /为流量 (0#12 , 3为扬程 (0 , !为效率,与最高效率对应的流量为铭牌流量/0,此流量对应的扬程为铭牌扬程 30。 如果所选水泵的参数 /0、 30与所需要的 流量 /4、 以及流量 /4所对应的管路损失 34

7、相一致 (即完全符合管路实际所需工况 ,则 泵在最高效率状态工作,也就是说水泵在图 中理想状态点 . 4工作,此时水泵工况更高 效、 经济、 合理。实际上, 上述理想情况很少出现, 设计所 选泵的参数 /0、 30总是与理想状态点 . 4对应的参数 /4、 34有出入,我们通常是按设计 参数来确定水泵参数 /0、 30的, 它们也就是图中交点 . -所对应的参数 /-、 3-,即 /-5/0、 3-530,而交点 . 恰恰为离心水泵实际运行 工作点,该点对应的流量 /为循环水泵运行 时泵提供的实际流量 &工作流量 ,对应的 3为循环水泵运行时泵提供的实际扬程。为了明了起见,下面分三种情

8、况来分析 泵的参数选大引起电动机过载的情况:当管 路的阻力特性曲线一定时,- 当所选水泵的铭牌扬程 30(34,而铭牌 流量 /06/4时, 从图二我们可以看出:水泵的铭 牌流量选的越大,水泵的设计工作点向右偏离 实际工作点越远,这时水泵的工作流量 /将小于设计流量 /-(/-就是铭牌流量 /0, 功率 +将 小于铭牌功率 +0,水泵便不会出现超载运行情 况。但是, 水泵的效率将大大降低。! 当所选水泵的铭牌流量 /0(/4, 而铭 牌扬程 30634时 7参见图三:水泵铭牌扬程 偏离理想值越高,就会使水泵的设计工作点 向左偏离实际工作点越远,也就是说实际工 作点向右偏离高效工作点越远,易造成

9、实际 流量过大,超过水泵最大限制流量引起电动 机过载现象发生。# 当所选水泵的铭牌流量 /06/4,扬程 30634时,从图四我们可以看出:8$当所选水泵铭牌扬程 30小于实际管路 系统阻力损失 3时 7水泵所提供流量介于理想 流量与铭牌流量之间,水泵工作点总是处于. -的左方,就不会出现电动机过载现象; 9$当所选水泵铭牌扬程 30高于实际管! !" !区域供热 "#$%" 期图三图四 &图四 路系统阻力损失 (时 水泵所提供流量 *将 大于水泵铭牌流量 *+, (+越大越易出现电动 机过载现象。五、 结论,%比转数低的离心水泵电机容易过载。 "

10、;%水泵铭牌扬程 (+高于实际管路系统阻力损失越多, 越易出现电动机过载现象。所以离心水泵选型不当会引起电机过载。 六、 改善措施,%最根本的措施是在设计时要注意,设 计工况尽可能地与实际工况相符,也就是要 精心计算供热管网阻力, 不能图省事估算, 使 设计管网的水利特性曲线尽可能与实际运行 工况相符。"%使用单位要尊重设计,不能擅自改变 水泵型号,如果确须改变,要经过认真计算 后, 根据实际水力工况进行水泵选型。$%正在运行的水泵电机出现过载现象, 如果是短时间过载还尚能维持,如果时间过 长,超载的电机将从电网吸收大量的有功功 率使电流迅速增大,超过了电机允许的额定 电流, 致使绝

11、缘过热老化甚至烧毁。为此, 运 行人员可根据具体情况采取下述措施:, -对外网进行调节,使热网达到阻力平 衡, 从而增大了外网阻力特性系数, 使水泵工 作点向左偏移, 来避免电机出现过载现象。" -关小水泵出口阀门或定压点前回水管 路阀门开启度, 即采用增加管路阻力的办法, 使水泵工作点向左偏移来避免过载。虽然这 种方法,由于节流引起了能量损失、不经济, 但简便易行。$-如果条件允许,采用变速调节, 它比节 流调节所消耗的功率小, 所以更节电、 经济。. -可采取适当切割水泵叶轮的方法。 /-对于上述分析中,容量选择较大但不会 引起电动机过载的离心水泵来说,如果不采取 措施, 由 01* 2可知, 当热负荷 0一定时, 外 网将以大流量低参数运行,如果采取增大管网 阻力的措施, 水泵效率将下降, 电动机在不满载 的情况下运行,效率和功率因数都较低。此时, 若电动机所带负荷小于