_管网特性对水泵变流量运行能耗的影响

浅析中央空调循环水泵的选择摘要：空气调节系统中采用循环水泵输送冷热介质以满足冬夏空调的要求，同时应最大限度地降低能耗。

本文通过分析中央空调系统水泵运行工况，强调了合理选择循环水泵扬程的重要性，，提出在水泵的选择设计中，应注意水泵的性能曲线及管网的特性曲线对于水泵运行的影响，以节约能源。

该方法在空调设计中，具有实际应用意义。

关键词：管路特性曲线水泵性能曲线并联扬程节能一：引言随着经济的持续发展和人们对居住环境舒适性要求的提高，中央空调在商业和民用建筑中越来越普及，其能耗在社会总能耗中所占比例也在不断上升。

暖通空调系统耗能约占建筑总能耗的65%左右。

目前建筑系统中风机水泵的电力消耗占我国城镇建筑运行电耗的10%以上。

造成水泵能耗过高的主要原因之一是：设计与设备选择时无准确的设计与选择方法，使水泵性能与管网不匹配，扬程偏大。

因此，水泵的合理选择和匹配，是中央空调水系统正常运行和节能的关键。

本文对中央空调中循环水泵选型设计的相关问题进行了探讨。

二：空调循环水泵的配置原则：《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003及《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005指出：a.除空调热水与空调冷水的流量和管网阻力相吻合的情况外，两管制空调水系统应分别设置冷水及热水循环泵；b.除采用模块式等小型机组和采用一次泵变流量的情况外，一次泵系统循环水泵及二次泵系统中一级冷水泵，应与冷水机组的台数和流量相对应。

详见附图（一）、（二）c. 多台一次冷水泵之间通过共用集管连接时，每台冷水机组入口或出口管道上宜设电动阀，电动阀宜与对应运行的冷水机组和冷冻水泵联锁。

详见附图（三）。

三：循环水泵性能曲线的选择:a. 中央空调水系统宜选用低比转数的单级离心泵；选型及定货应明确提出水泵的承压要求。

b.选择中央空调循环水泵时，应使其设计运行工作点处于高效区。

c.中央空调的循环水泵主要是为冷热媒的循环流动提供动力，但随着室外温度变化系统所需要的循环水泵的流量可能会相差很大。

油田注水站注水泵单耗的影响因素及相关对策摘要：随着油田的不断开发，注水系统的能耗越来越高。

注水泵是采油过程中的主要设备，是保证原油高产稳产的关键设备，也是油田的一大用电设备。

因此，开发注水系统节能技术是油田后期可持续发展的重要工作。

影响注水系统单耗的因素主要有管网的注水压力、注水泵的泵效、注水泵的生产管理和维护。

因此，提高泵的运行效率，采用变频调节增压泵，合理优化注水泵的运行参数，采用防垢技术，提高设备维护质量，可以有效降低注水泵在注水站的单耗。

关键词：油田，注水泵，能耗，影响，对策前言注水开采是油田开发中一种非常重要的开采方法。

它能有效补充地层能量，对提高原油采收率，保证油田高产稳产起到积极作用。

然而，注水系统耗电巨大，占采油厂生产功率的30%以上。

此外，随着油田综合含水率的提高，注水能耗将急剧上升。

目前，油田注水泵存在能耗高的问题。

注水泵长期运行后，受输送介质、机械磨损和设备维护等因素的影响，其效率日益降低。

注水泵管压差大，运行效率低，能耗高。

在设计中，我们还应关注泵的几何安装高度是否超过泵的允许吸入高度。

泵操作不当导致泵吸入数千次，导致泵产生气蚀；或泵内使用的填料润滑性能差，摩擦系数大，填料过紧，润滑油含水量过大，泵振动过大，泵内件磨损严重，泄漏量大，导致注水泵机械损失和容积损失增加，在高效低耗领域，泵排量没有得到合理控制。

会导致泵的性能、效率和功耗下降。

1油田注水站注水泵单耗影响因素分析1.1.注水泵运行效率低。

在注水趋势作业过程中，注水泵运行效率直接影响了其耗能现象。

在具体的油田生产中，注水泵运行效率与注水泵单耗之间存在反比例关系，如果运行相同的扬程、产生一定的流量，注水泵效能越低，其单耗就越高；反之，如果注水泵效能越高，其单耗就会越低。

1.1.注水泵压力差比较大在注水泵的设计过程中，由于注水管线、泵压之间存在较大的压力差，以至于其在注水作业的过程中，常常需要利用出口阀门进行强化控制，才可以将注水管线中的注水压力降到正常值的范围之内。

一次泵/二次泵变流量系统能耗分析同济大学　董宝春☆　刘传聚　刘　东　赵德飞摘要　以上海通用汽车有限公司制冷站为例,比较了一次泵和二次泵变流量系统的能耗,结果表明,一次泵系统的耗电量仅为二次泵系统的68%。

关键词　一次泵　二次泵　变流量　变频控制En e r g y c o ns u m p ti o n a n a l ysis of p ri m a ry p u m p a n d p ri m a ry2s e c o n d a ry p u m p s yst e ms wit h v a ri a bl e fl o w r a t eBy Dong Baochun★,Liu Chuanju,Liu Dong and Z hao DefeiAbst r a ct　Taking t he ref rigeration station of Shanghai GM Co.L t d.as a n example,comp ares t he energy consump tion betwee n p rimary p ump and p rimary2secondary p ump syste ms wit h variable flow rate. The result shows t hat t he elect ricity consump tion of p rimary p ump system is only68%of t hat of t he p rimary2 secondary p ump syste m.Keywor ds　p rimary p ump,secondary p ump,variable flow rate,variable f reque ncy cont rol★Tongji University,Shanghai,China0　引言在空调系统能耗中,水泵耗能占很大一部分。

管网水力特性与实际流量之间关系的研究及应用示范引言管网是城市基础设施中不可或缺的一部分，它的设计和运行对于城市的正常运转至关重要。

而管网的水力特性与实际流量之间的关系则是管网设计和运行的核心问题。

本文将探讨管网水力特性与实际流量之间的关系，并通过实际案例进行应用示范。

一、管网水力特性的研究管网的水力特性是指在给定的管径、管材和水力条件下，管网中水流的速度、压力和流量等参数的变化规律。

研究管网水力特性的目的是为了确定管网的设计参数，以保证管网的正常运行和供水的可靠性。

管网水力特性的研究方法主要包括理论分析、模型试验和数值模拟等。

1.1 理论分析理论分析是研究管网水力特性的基础方法，它通过建立管网水力模型，利用流体力学的基本原理和方程式，推导出管网中水流的速度、压力和流量等参数的计算公式。

理论分析的优点是计算简便、结果准确，但它对管网的假设条件较多，适用范围有限。

1.2 模型试验模型试验是研究管网水力特性的重要手段，它通过建立管网的缩比模型，在实验室中进行水流的模拟实验，观察和测量水流的速度、压力和流量等参数的变化规律。

模型试验的优点是能够模拟真实的流动情况，结果可靠，但它的成本较高，且受到实验条件的限制。

1.3 数值模拟数值模拟是研究管网水力特性的先进方法，它利用计算机技术和数值计算方法，建立管网的数学模型，通过求解数学模型得到水流的速度、压力和流量等参数的分布情况。

数值模拟的优点是计算精度高，结果可视化，但它对计算机硬件和软件要求较高，且需要大量的计算时间。

二、管网水力特性与实际流量之间的关系管网水力特性与实际流量之间的关系是管网设计和运行的核心问题，它直接影响着管网的供水能力和运行效率。

管网水力特性与实际流量之间的关系可以通过管网的水力计算来确定。

2.1 水力计算方法水力计算是确定管网水力特性与实际流量之间关系的基本方法，它通过建立管网的水力模型，利用流体力学的基本原理和方程式，计算管网中水流的速度、压力和流量等参数的分布情况。

中文摘要摘要集中空调系统通常根据峰值负荷设计，但在实际运行过程中，绝大部分时间都不是满负荷运行，变流量空调系统便是为了解决这一问题应运而生的。

相比于定流量空调系统，变流量空调系统可以根据末端负荷变化，调整机组的制冷量，并且相应地改变水泵频率，进而调节系统流量以匹配末端负荷的变化，而不仅仅是改变通过末端设备的水量，从而减小水泵功耗。

但同时流量的降低也可能导致冷水机组运行能效的下降。

因此，在衡量变流量系统的能耗和节能效果时应考虑冷机EER、水泵效率、电动机效率及变频器效率等随负荷的变化情况。

如何进一步提高水系统中各能耗设备的运行效率一直是业界所关注的焦点问题之一，日益受到研究者、设计者和运行管理者的高度重视。

冷机—水泵组和水系统之间的联合优化设计，对空调品质、系统节能运行和环保效果等方面将产生重大影响。

论文首先建立了一次泵变流量系统冷水机组和冷冻水泵的能耗模型。

对于冷水机组，首先分析了压缩机、蒸发器和冷凝器等部件的换热和能耗特性，然后联合组建冷水机组通用能耗模型，随后结合一次泵变流量系统在不同控制策略和不同末端控制形式下的整体换热特性，分别建立相应的冷水机组能耗模型，最后分析了一次泵变流量系统中冷水机组能耗的主要影响因素。

对于冷冻水泵，首先结合水泵特性曲线与管网系统的匹配关系，建立变频水泵通用能耗计算模型，然后分析了不同控制策略下管网的压差特性和水泵工作点的运行规律，分别建立起相应的变频水泵能耗模型。

然后搭建了变流量集中空调系统实验台，开展对一机一泵制水系统在末端全为通断控制（实验1）和末端为通断控制与连续调节混合（实验2）的两种水系统型式分别在定干管压差和定温差两种控制策略下的实验研究，探究冷机和变频水泵的运行特性，并与理论分析相互印证。

实验发现：①不同末端控制形式和不同控制策略对系统整体的换热特性造成不同的影响：定温差控制策略下，不同末端控制形式的冷冻水供回水温差基本处在4 ~ 5.5℃；定干管压差控制策略下，末端为通断控制的系统出现“大流量小温差”现象，末端为通断控制与连续调节混合的系统小温差现象减轻；不论在哪种末端控制形式和控制策略下系统整体换热特性均不同于单一盘管的换热特性。

一次泵变流量系统管路特性分析一次泵变流量系统管路特性分析华东建筑设计研究院有限公司陆琼文【摘要】通过实例计算,分析一次泵变流量系统管网变化特性,分析了影响管路特性的因素.【关键词】管路特性变水量管网压差控制引言水系统管路特性曲线,是水系统自动控制,水泵运行工况分析,水泵节能分析的主要依据.在一般情况下采用静态分析方式,均将管路阻力与流量视作平方关系.在实际工程应用中,空调水系统管路特性与系统负荷分布,控制方式,系统设置方式等有关,管路特性与理论的静态分析有着较大的差异.本文以一次泵变流量系统作为分析对象.对管路特性曲线的变化特点进行分析.1.理论管路特性曲线在闭式水系统中,流体在管路中流动时消耗能量用于补偿管路阻力.根据流体力学原理.管路阻力与流量有如式(1)关系:H=S?Q(1)式中:H——管路阻力,kPa;管路阻力系数,kPa?h2,m6;Q——流量,m3/h.管路阻力系数S与管路的形式,组成管段的直径,长度,沿程阻力系数,局部阻力系数有关.当流动处在阻力平方区,沿程阻力系数仅与管道的相对粗糙度有关,在管材已定的情况下可以视为常数.因此,对于一个固定的管路系统,管路阻力系数为常数,管路阻力与流量平方成正比.管路特性曲线可以描述为一条经过原点的二次曲线.2.系统负荷分布对管路特性曲线的影响空调系统中风机盘管一般设置双位电动阀,该阀只有开和关两种状态.由于双位电动阀的通断特性,当系统负荷发生变化时,管路阻力特性会发生变化.即使在同一流量情况下.由于系统流量分布情况的不确定性,也会对管路阻力特性产生不同的影响.在此,笔者以一个风机盘管支路作为分析对象加以说明.④kPo,1l:固￡===5lkPa,lkPo匐..……一—一一'………l-一.'.图1风机盘管支路分析模型假设各风机盘管设计流量均为1.0m3/h,压降30kPa,电动双位阀压降5kPa.系统采取静态平衡方式,通过调节手动调节阀保证满负荷情况下各风机盘管流量为设计值.该风机盘管支路可简化为以下模型(图中数字为阻力系数值):?3_8?④=④=④图2风机盘管支路简化分析模型部分负荷情况下,该支路所需流量小于设计总流量.假设控制支路压差,使支路流量达到设定值,由于电动双位阀控制方案,任意一个双位阀的开,关是随机的,就满足该支路流量需要的控制压差,可能会出现多种情况.就管路的阻力系数而言,也会出现多个数值情况.现以该支路所需流量为80%设计总流量各双位阀的开,关出现5种工况为例进行分析,对应各工况时的各风机盘管的流量,支路总压降及管路阻力系数如表1所示,表中工况6为理论工况(注:最大压降工况}最小压降工况).表180%设计流量各工况压降值Q^QBQcQDQE∑Q△PSm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hkPakPa?h2/m1宰O.0001.o0O1.Oo01.Ooo1.Oo04.O0o50.283.1420.9930.0001.0021.0021.0024.O0049.623.1030.9870.996O.oo01.0081.o084.o0049.O63.o74水幸0.9830.9921.0040.Oo01.0214.0oo48.673.045木术0.9830.9921.0041.02l0.O0o4.O0o48.673.046O.8o00.8ooO.8o00.8o0O.80o4.0oo32.642.04从计算结果可以看出,由于管路系统动态水力失调的存在,在同样的总流量下,各风机盘管流量分配不同,支路有着不同的压力损失.同时由于阀门的双位开关特性,系统实际压力损失远大于理论压降值(-r况6).按同样条件,分析计算60%,40%,20%设计流量下的各不同工况,其结论是一致的.综合计算结果,可以获得该模型的管路特性曲线. O10%20g30g40g50g60g70g80g90g1OOg相对流量图3风机盘管支路管路特性曲线由图3可知.对于此风机盘管支路,实际管路特性曲线位于这两条曲线的包围范围内.这两条曲线与理论曲线存在着很大的差异,均位于理论曲线上方.对于采用电动两通调节阀的末端支路,或者由多支路组成的管路系统,由于系统负荷分布的影响.同样会存在这样2条管路特性范围曲线.在此不再一一分析.?39?∞∞们∞.逝3.水泵变流量控制方式对管路特性曲线的影响在一次泵变流量系统中.一般采用以}{.下三种控制方式:温差控制法一保持供回水千管温差恒定:干管压差控制法一保持供回水干管压差(H1)恒定;H末端压差控制法一保持最不利环路压差(H2)恒定.在图4中.0点为系统的设计工况点.当负荷减小时,流量由Qo变为Qt,千千'}压差控越方式束墙盂差控稍方式温差控箭敲0r.1O.图4不同控制方式下水泵的远行工况管压差控制方式变化到1点,末端压差控制方式变化到2点,温差控制方式变化到3点.三点对应的水泵转速分别为nl,n2,n,.达到相同的流量,干管压差控制方式的水泵转速最高,节能性最差.温差控制方式下水泵转速最低,对应的水泵的扬程最小,水泵的能耗也最小.所以就节能效果而言.温差方式>末端压差控制方式>千管压差控制方式.末端定压值越小,节能性越好.但由于末端负荷变化时,负荷与温差不成线性变化,简单地对系统温差进行控制无法满足?40?图5一次泵变流量系统分析模型负荷变化的要求.本文主要对干管压差控制方式和末端压差控制方式下的系统管网变化特性加以分析.(1)分析模型以一个5个支路的变流量系统作为分析对象,如图5所示.该系统由2台流量为100m3/h冷水机组,2台流量为100m3/h水泵,5台流量为40m3/h空调器组成.空调器压降50kPa,相邻干管支路问的压降均为lOkPa.根据本文第二部分的分析.管路特性曲线受到系统负荷因素的影响会形成2条阻力特性曲线.当各支路流量同比例变化时,系统压降出现最小值;当负荷出现在最远端时,系统阻力呈现最大值.根据此模型分别计算各种流量下的系统压降最大值及最小值. (2)末端压差控制一次水变流量系统(图5A所示)袁2末端压差控制各工况压降值Q△P^I^)【△Pm3/hlc1)akPalO%20ll71102O%4015012530%60l8014840%80222l8l5O%Ioo2652246O%l2023118970%1402552198O%16028225390%1803O82921o0%20o33633601O%20%30%40g50%60g7O%80g9O%10O%相对流量.图6末端压差控制一次水变流量系统管路特性曲线?41?OO000D,瑚j昙渤瑚啪∞.进趟由图6可见,末端压差控制一次水变流量系统管路特性曲线由2条曲线组成,系统工况点位于这2条的包围范围内.由于压力控制点的存在,这2条曲线均不通过原点.(3)干管差控制一次水变流量系统(图5B所示)表3干端压差控制各工况压降值Q△Pm3/hkPal0%202lO20%4022l3O%6023940%802655O%10029960%12025370%1402708O%16028990%1803111o0%2oo336O10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%相对流量图7干管压差控制一次水变流量系统管路特性曲线由图7可见,干管压差控制一次水变流量系统管路特性曲线由单条曲线组成,曲线不通过原点.(4)两种控制方式的差异比较图6,图7.可以发现在同样的流量下干管压差控制系统压降值均高于末端压差控制?42?OOOOOO)∞0蛆系统.因此末端压差控制系统具有更好的节能特性.由于末端压差控制只保证最不利环路压差.近端环路压差会不断变化,如图8A所示(实线为设计负荷工况管路压降,虚线为部分负荷工况管路压降),H0为末端压差设定值,H为设计工况下近端支路压差值.当管路流量减小时,末端压差H0保持不变,近端支路压差H减小为H:.当近端环路压差小于该环路的压差设计值时,该支路会欠流量,无法满足该环路的流量要求,如支路采用静态平衡阀消耗由静态水力失调富裕的压头时.该现象尤为严重,且无法避免.笔者建议,在该种控制模式下应在支路设置定压差控制器.才能满足水力平衡要求.对于干管压差控制系统.在部分负荷下各支路压差均比设计工况增大(如图8B所示),不会出现支路流量不足的现象.但支路压差增大会使得支路控制阀阀权度降低,因此在设计时应增大阀门的阀权度,或在支路设置定压差控制器.由以上分析可见.两种控制方法都有着各自的特点,在实际工程中可考虑设置多个压力控制点.综合比较进行变流量控制.HB一千管压差控制图8两种控制方式的差异性4.系统设置对管路特性曲线的影响从图6,图7可以发现,管路特性曲线在50%设计流量点均出现了不连续点.这是由于系统冷水机组,水泵运行台数变化所造成的.当冷水机组台数改变,冷水机组侧管路阻力系数发生变化,必然对管路特性曲线造成影响.5.结论(1)一次泵变流量系统的管路特性曲线受到动态水力失调,控制方式,系统设置等因素的影响,实际管路特性与理论分析有着较大的差异;(2)一次泵变流量系统的管路特性曲线是受到多种因素决定的,利用单一的管路特性曲线对空调系统及系统中的设备进行运行工况分析乃至节能分析都不切合实际.参考文献【1】孙一坚空调水系统变流量节能控制Ⅱ].暖通空调,2001,6(6)[2]2杨伟等变流量二次泵系统管网特性研究刚.暖通空调,2008,38(6)【3】张明等空调冷水泵运行工况分析IJ].暖通空调,2008,38(6)?43?,4...●,,...。

供热管网水力特性及其对机械系统的影响分析摘要:本论文探讨了机械系统在供热管网中的运行特性以及与水力特性的相互影响。

供热管网作为城市供热系统的核心，机械设备如泵、阀门、热交换器对供热系统性能至关重要。

水力特性，包括流速、流量、压力等，直接影响机械设备的工作状态和供热系统的效率。

通过合理控制机械设备运行状态和优化供热管网的水力特性，可以实现供热系统的高效稳定运行，为城市居民提供舒适温暖的供热服务。

关键词:供热管网，水力特性，机械系统，流速，管道阻力。

引言:在现代城市中，供热系统起着至关重要的作用，其中，供热管网是其核心组成部分。

然而，机械系统在供热管网中的运行特性及其与管网水力特性的相互影响，尚未得到充分的研究和理解。

本文旨在填补这一研究空白，深入探讨机械系统在供热管网中的运行机制，分析其在不同工况下的性能变化。

同时，我们也将研究供热管网的水力特性，包括流体的流动规律、压力分布、流速、流量以及管道阻力等关键参数，并探讨这些参数如何影响机械系统的运行稳定性和效率。

我们期望，通过这一研究，能为优化供热系统设计和运行提供新的理论依据和技术支持，从而实现机械系统在供热管网中的安全、高效运行。

关键词:机械系统，供热管网，水力特性，流速，管道阻力。

一机械系统在供热管网中的运行特性及其与水力特性的相互影响供热管网作为城市供热系统的核心组成部分，其水力特性对机械系统的运行特性有着重要影响。

我们将深入探讨机械系统在供热管网中的运行特性，以及其与水力特性的相互影响。

（一）机械系统在供热管网中的运行特性是本研究的重点。

机械系统，包括泵、阀门、热交换器等设备，是供热管网中的关键组成部分。

这些设备的运行状态直接影响到供热系统的性能和效率。

因此，深入理解这些设备在供热管网中的运行特性，对于优化供热系统的设计和运行至关重要。

（二）供热管网的水力特性对机械系统的运行特性有着重要影响。

水力特性，包括流体的流动规律、压力分布、流速、流量以及管道阻力等，是影响机械系统运行状态的关键因素。