流体机械一次泵系统技术分析及应用胡曙铃（湖南省轻工纺织设计院，湖南长沙410002）水泵的工作点，认为对中小型空调系统采用一次泵变流量系统是切实可行的。
1概述空调系统中水泵是一个重要的辅助设备，它直接关系到整个系统能否正常运行。虽然水泵在初投资中所占比例很小，但水泵的能耗较大，合理地选用水泵，将大大降低空调系统能耗和运行费用。目前介绍采用变频泵变流量系统的文章较多，但在实际工程中运用变频泵，据统计仅占9.8，因此如何更合理地运用定转速泵仍是一个值得探讨的课题。
目前国内大量中小型空调工程仍采用定流量水系统。由于室外温度的变化，日照、房间朝向等的差异，空调冷、热负荷是动态变化的，实际空调负荷在一年绝大部分时间内远比设计负荷低。如果采用定流量水系统，空调末端风机盘管或风柜仅设三速风量调节开关，水量不能调节（包括装三通阀）全年大部分运行时间在低温差、大流量情况下，极易造成局部过冷或过热，不但不能满足人们对温、湿度和舒适性越来越高的要求，而且水泵能耗大。
为一定流量空调系统示意图，两台同型号冷水机组并联运行。按照一机对一泵的原则，选用2台同型号冷冻水循环水泵匹配。为简便起见，将共用管道忽略不计，设用户侧AEB段的并联阻力系数为S1，冷源侧并联阻力系数为S2，单台冷水机组ACB段和ADB段的阻力系数均为2.1设计工况设计工况下，两台泵并联运行。如所示，曲线a为两台泵并联工作时整个冷冻水系统管路性能曲线，这时整个管路的阻力系数为又。点2为两台泵并联运行时的工作点，此时每台泵的工作点为点1均在高效区域。
当用户侧负荷下降时，末端设备进出水温差减小，冷水机组进口温度逐渐降低到一定值时，关闭其中1台机组及相应的水泵，仅单台水泵及冷水机组运行，这时整个管路性能曲线发生改变，用曲线b表示。此时，整个管路的阻力系数为S/，水泵的工作点为单台泵的性能曲线与b的交假设仅1台泵运行时的工作点为点1则单台泵工作时整个水系统管路性能曲线为曲线c其表达式为HiScQ2，Sc为这时整个管路的阻力0<02，H3 对于定流量系统，若室外处于设计工况下，而只有一半的客房使用（宾馆入住率不高），总冷量只有系统设计值的50，但运行的末端风机盘管要求100的供水量，有一部分冷冻水从不运行的末端流过。尽管风机盘管的冷量与水量呈非线性关系，即冷量降低幅度小于水量减少的程度；但如果只开1台泵，水量将远远低于额定水量，则导致运行的风机盘管冷量不足。若以加大水量来保证系统正常运行则就更加大了系统能耗。 3―次泵变流量系统3.1节流法变流量可以通过改变管路或泵的性能曲线来改变泵的工作点。改变管路性能曲线，常用的方法是节流法，它通过开大或关小阀门开度来改变管路阻力系数S，以调节流量。但因这种方法是靠改变节流阀的阻力来进行调节，增加了水力损失，并不节能。 3.变频泵变流量由相似律可知：改变泵的转速，可使泵的性能曲线升高或降低，泵的工作点也就发生改变，系统流量和扬程随之变化。当转速降低一半，流量也减少一半，所耗功率降为原功率的18因此，采用变频泵节能效果明显。由于目前绝大多数冷水机组的蒸发器要求定流量，流量过低为防止冷水机组的蒸发器冻裂，冷水机组将自动关机，使系统运行不正常，因此目前变频泵大多使用在二次泵的二级环路中。即保持冷源侧一次环路定流量，而使用户侧二次环路变流量，从而解决空调末端设备要求变流量与冷水机组蒸发器要求定流量的矛盾，以降低整个水系统运行的总能耗。 目前国内中小型空调工程极少采用变频泵的主要原因是：（1）系统管路结构比较复杂，耗用管材多，需要水泵数量也较多，水泵的电机安装总容量也较大，一般比一次泵系统增大约20左右，冷冻机房需要的面积也较大，所以初投资较高。 （2）控制系统要求高。由于目前操作和运行行时必台水泵运行时的电功率配电机，但管理水平偏低，有些工程中这种系统未能发挥出流体机械应有作用。 3.3压差控制和台数调节相结合变流量采用压差控制和台数调节相结合变流量系统如所示。其在保证系统运行调节过程中，压差控制器与管路连接处（AB两点）的压差不变，当旁通阀旁流量达到1台泵的额定流量时，说明有1台泵完全没有发挥效益，应停止运行1台泵及相应的冷水机组，以节能。旁通阀的大设计水流量为1台冷冻水泵的额定流量。 采用压差控制和台数调节相结合变流量系统的两台冷水机组和水泵型号均相同，其运行工况分为以下三种情况。 3.3.1两台泵并联运行设用户并联管网总阻力系数为S，则假定用户并联管网供回水压差为AP.，即A、B两点的压差AP=少。，此值为压差旁通阀的工作压差值。 冷源侧ADB段和ACB段并联，设冷源侧并联管网总阻力系数为S2，因此：该管路性能曲线为曲线a（）。与泵的并联性能曲线相交于泵的工作点2.负荷减少，末端风机盘管二通阀关小，Sg和管路性能未变，阻力系数S2保持定值，因此管路阻力系数S总增大，管路性能曲线变陡，泵的工作点上移，泵流量减少，H变大，冷源侧S2Q2变小，那么S1Q2变大，即用户侧的A、B点压差大于AP.，这时压差控制旁通阀开启，部分水量旁流回集水器。贝则=++ S1变小，S总也随之变小，压差控制器使A、B两点压差仍保持在少。，因此管路性能曲线变缓重回曲线a泵的工作点仍为点2. 3.3.2停掉一台泵当负荷减小到一定值，末端风机盘管二通阀继续关小，旁通阀继续开大，旁流流量为1台泵的流量时，根据所测冷冻水供、回水温度T1、乃及流量F计算实际耗冷量，与单台机组冷量比较，当小于1台机组冷量时，则自动确定机组运行台数，同时发出相应信号，由人工完成启、停操作。当一台泵停运瞬间，管路曲线未发生改变，泵的性能曲线变为单台泵性能曲线，与a交于点3（）。泵的扬程及流量均减小，由于S1、S2未变，则用户侧A、B两点压差WAP.，压差控制旁通阀V1逐渐关小至关闭，压差控制器使A、B两点压差保持在AP.，这时整个管路性能曲线为：=+ Sg、Sf增大，S1也增大，管路性能曲线变陡。设定此时整个管路性能曲线与单台泵的性能曲线相交于点1，根据泵的并联特性，2Q1=Q2，4S2= Sc.由管路性能曲线可知：SF增大因而s也增大由可知冷源侧的1这时整个管路性能曲线为曲线c单台泵工作后，负荷继续减小时，管路性能曲线的变化与泵并联时负荷减小而未停泵的情况类似。 3.3.3增开一台泵当末端负荷增加，末端二通阀逐渐打开，Sc、Sf变小，即A变小，S总也变小，管路性能曲线变缓为曲线bAP减小，流量增大，AP下降到下限值，泵的工作点移至点4.根据所测的供回水温度T，乃及流量F计算出实际冷量，若大于1台机组额定冷量，开启第2台水泵及冷水机组。这一时刻由于管路性能曲线还未改变，泵的工作点为点5，由于冷源侧的管路变为并联系统，系统管路阻力系数继续减小，管路性能曲线进一步变缓，当末端负荷又达到设计工况时，管路性能曲线重新变为a水泵的工作点又重回点2.由以上分析可看出，一次泵变流量并联系统通过改变并联台数来节能，水泵节能为跳跃式，即0、50、100.该系统能较好地调节末端空调设备的冷量，满足对空调舒适度不同的要求，而且避免风机盘管启动时产生雾气，风口带冷凝水。 3.4压差控制旁通阀的选择调节阀的进出口压差，应符合制造厂的有关规定，且对调节阀的流通能力及孔径进行选择计算14.调节阀的流通能力为：AP―阀两端压差，Pa算出调节阀的流通能力后，再根据厂家样本查出压差控制旁通阀的管径。 4结论采用压差控制和台数调节相结合变流量系统能降低能耗，保证系统工作正常，保持水泵在高效率区域工作，在中小型空调工程中切实可行并易于推广。
