建筑空調(diào)暖通用泵技術(shù)解析

泵，英文Pump，臺灣稱泵浦，是一種輸送液體的設(shè)備，即動(dòng)能轉(zhuǎn)化為輸送液體勢能的設(shè)備。有人說，電驅(qū)動(dòng)泵不是電能轉(zhuǎn)液體勢能的嗎?對，因?yàn)橛须姍C(jī)的存在，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)動(dòng)能，動(dòng)能再通過泵轉(zhuǎn)為勢能。對于水泵，通俗講就是增壓設(shè)備。

泵的歷史源遠(yuǎn)流長，從古希臘阿基米德研究流體力學(xué)開始，泵開始進(jìn)入新紀(jì)元。泵的發(fā)展，從古代利用水車取水，到農(nóng)村手動(dòng)小水井，再到后來的抽水機(jī)，現(xiàn)在水廠的取源水用泵。還有工廠、電廠、礦廠、油田、輸油站等等各式各類各樣用泵。

所以泵種類非常繁多，有成千上萬種。有離心式、容積式、齒輪式、柱塞式等等。有通用泵、特種泵，從小到心臟泵至大到電廠泵、市政用泵，從低溫泵到高溫液煤泵，從高精火箭輸料到簡陋抽水機(jī)等等。

其中，建筑用泵基本屬于通用離心式水泵，可分為：空調(diào)暖通泵、給水泵、排水泵、消防水泵、泳池水泵、景觀水泵等。而空調(diào)暖通用泵根據(jù)結(jié)構(gòu)分為：臥式端吸泵、臥式雙吸泵、立式管道泵、立式多級泵等。

上文提到的幾種空調(diào)暖通領(lǐng)域泵都為離心式通用泵。

空調(diào)從1902年開利發(fā)明，1924年投入民用，距今也就100年左右，那此類離心泵在空調(diào)出現(xiàn)前有沒有存在，他們都在擔(dān)任什么任務(wù)呢?

空調(diào)系統(tǒng)示意圖

答案是肯定的，離心泵早于空調(diào)兩百年就已出現(xiàn)。早期離心泵用于工業(yè)、灌溉、供暖等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域根據(jù)環(huán)境的需要，管路都為走地式，而非現(xiàn)在建筑空調(diào)常用的管路屋頂?shù)跫苁阶呦?。還有很多很多結(jié)構(gòu)、連接、使用等特點(diǎn)，導(dǎo)致離心泵特有的形象特征，而且這些形象特征一直延續(xù)到現(xiàn)在仍然存在。

曾用名：端吸泵、單級端吸離心泵、臥式端吸單級離心泵

常用領(lǐng)域：冷卻水循環(huán)，冷凍一次、冷凍二次水循環(huán)，末端增壓等

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：側(cè)面進(jìn)水，上部出水?！咀ⅰ總?cè)進(jìn)：早期泵應(yīng)用里的就地走向管路特點(diǎn)，導(dǎo)致側(cè)面進(jìn)水設(shè)計(jì)。上出：為了讓蝸殼空氣順利排出。

優(yōu)點(diǎn)：成本低、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、中小流量水泵容積損失小。

不足:

此類水泵是從歷史悠久的其他領(lǐng)域泵延用至空調(diào)暖通領(lǐng)域，有很多安裝使用要求的不同而導(dǎo)致?？照{(diào)水泵不同其他領(lǐng)域：泵底部需要裝惰性塊和減震器；進(jìn)出口需裝軟接頭；建筑領(lǐng)域管道常用走屋頂?shù)跫芊绞?；空調(diào)為閉式系統(tǒng)。以上不同導(dǎo)致端吸泵存在以下問題：

（1）進(jìn)水管道支撐應(yīng)該如(安裝圖1)與泵共同固定于同一塊減震惰性塊上。而現(xiàn)實(shí)中大部分如(安裝圖2)，進(jìn)水管支撐件直接固定于地坪上，導(dǎo)致進(jìn)水管道跟泵振動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重差異，泵產(chǎn)生多種故障。

圖1

圖2

（2）進(jìn)出管路走屋頂?shù)跫?，進(jìn)水管要由上到下安裝，進(jìn)口加裝90°彎頭入泵，根據(jù)GB50275-98，泵入口必須有段直短管，長度至少為泵的入口直徑的3-4倍?，F(xiàn)實(shí)中很多安裝未考慮此規(guī)定導(dǎo)致入口產(chǎn)生絮流震動(dòng)等現(xiàn)象。

（3）空調(diào)為閉式系統(tǒng)，高壓環(huán)境，入口高壓加進(jìn)出口軟接頭、底下減震，導(dǎo)致泵體向電機(jī)方向位移，減震臺座限位如做的不好或漏裝，會(huì)產(chǎn)生惡性破壞。

（4）大流量環(huán)境，葉輪自重較大，并且葉輪懸臂式安裝導(dǎo)致徑向力較大，對支撐的軸承壓力非常大，軸承容易損壞。此類葉輪都為鑄造件，表面粗糙，動(dòng)平衡都為無負(fù)載情況下校正，負(fù)載下無法保證，將導(dǎo)致破壞性振動(dòng)等問題。以上兩種現(xiàn)象都會(huì)產(chǎn)生泵各部位易損件的損壞等連鎖反應(yīng)。

曾用名：雙吸泵、雙吸中開泵、水平中開離心泵、臥式雙吸單級離心泵等

常用領(lǐng)域：冷卻水循環(huán)，冷凍一次水循環(huán)等

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：進(jìn)出口在同一水平上，這也是早期泵應(yīng)用里的就地走向管路特點(diǎn)導(dǎo)致。葉輪類似兩個(gè)端吸泵葉輪背靠背鑄造(如圖3)，入口進(jìn)入泵殼分左右進(jìn)入葉輪。葉輪左右兩邊都有軸承支撐，兩邊都有密封裝置。

圖3

優(yōu)點(diǎn)：適用于中、大流量，高承壓環(huán)境?？梢灾苯咏尤牍艿赖墓艿辣?。左右軸承支撐，很好抵消徑向力，避免徑向力破壞。葉輪結(jié)構(gòu)抵消高承壓環(huán)境進(jìn)口高壓產(chǎn)生的破壞力。

不足：

此類水泵也是從歷史悠久的其他領(lǐng)域泵延用至空調(diào)暖通領(lǐng)域，有很多安裝使用要求的不同而導(dǎo)致?？照{(diào)水泵不同其他領(lǐng)域:如上節(jié)臥式端吸泵介紹的四條。以上不同導(dǎo)致雙吸泵存在以下問題：

（1）進(jìn)出管道支撐應(yīng)該如(安裝圖4)與泵共同固定于同一塊減震惰性塊上。而現(xiàn)實(shí)中大部分如(安裝圖5)，進(jìn)出管道支撐件直接固定于地坪上，導(dǎo)致進(jìn)出管道跟泵振動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重差異，泵產(chǎn)生多種故障。

圖4

圖5

（2）進(jìn)出管路走屋頂?shù)跫埽M(jìn)出管要由上到下安裝，進(jìn)出口加裝90°彎頭入泵，根據(jù)GB50275-98,泵入口必須有段直短管，長度至少為泵的入口直徑的3-4倍。現(xiàn)實(shí)中很多安裝未考慮此規(guī)定導(dǎo)致入口產(chǎn)生絮流震動(dòng)等現(xiàn)象。

（3）中開式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修難度大。

（4）造價(jià)成本較高，占用空間大。

曾用名：管道泵、立式單級離心泵、立式單級管道離心泵等

常用領(lǐng)域：板換機(jī)組循環(huán)泵，冷凍二次水循環(huán)，末端增壓，數(shù)據(jù)中心、能源中心冷凍、冷卻水循環(huán)等。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：進(jìn)出口在同一水平上，電機(jī)在上，泵體在下的立式安裝形式，這也是早期泵應(yīng)用里的就地走向管路特點(diǎn)導(dǎo)致。管道泵分為立式單吸和雙吸，類似端吸和雙吸泵立起來安裝，但結(jié)構(gòu)有所不同，單吸式泵殼入口已經(jīng)引導(dǎo)至水平;雙吸下部沒有機(jī)封和球軸承，由滑動(dòng)軸承替代。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間，可以直接接入管道。電機(jī)和和泵軸基本是硬連接，不需要后續(xù)調(diào)試等麻煩工作。

不足：

此類水泵也是從歷史悠久的其他領(lǐng)域泵延用至空調(diào)暖通領(lǐng)域，有很多安裝使用要求的不同而導(dǎo)致?？照{(diào)水泵不同其他領(lǐng)域:如上節(jié)臥式端吸泵介紹的四條。以上不同導(dǎo)致管道泵存在以下問題:

（1）如上兩節(jié)介紹，進(jìn)出管道支撐應(yīng)該與泵共同固定于同一塊減震惰性塊上。而現(xiàn)實(shí)中大部分如右圖，進(jìn)出管支撐件直接固定于地坪上，導(dǎo)致進(jìn)出管道跟泵振動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重差異，泵產(chǎn)生多種故障。

（2）進(jìn)出管路走屋頂?shù)跫?，進(jìn)出管要由上到下安裝，進(jìn)出口加裝90°彎頭入泵，根據(jù)GB50275-98,泵入口必須有段直短管，長度至少為泵的入口直徑的3-4倍。現(xiàn)實(shí)中很多安裝未考慮此規(guī)定導(dǎo)致入口產(chǎn)生絮流震動(dòng)等現(xiàn)象。

（3）現(xiàn)在建筑領(lǐng)域泵密封形式都為機(jī)械密封，機(jī)封安裝在頂部，運(yùn)行前必須放氣至整個(gè)泵殼充滿水，否則機(jī)封非常容易燒毀而致水泵漏水。在運(yùn)行過程中，泵殼如果窩氣，頂部有氣體積聚，也容易燒機(jī)械密封。

（4）立式水泵，由于葉輪等結(jié)構(gòu)形式，動(dòng)平衡做的不好(現(xiàn)實(shí)中，負(fù)荷動(dòng)平衡無法保證)將產(chǎn)生嚴(yán)重破壞性的徑向力，電機(jī)靠泵殼的軸承非常容易出現(xiàn)故障。

曾用名：立式多級泵、立式多級管道離心泵等

常用領(lǐng)域：補(bǔ)水系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、板換機(jī)組循環(huán)等。

發(fā)展歷史：1851年JamesStuartGwynne在英國獲得多級離心泵發(fā)明專利，英國科學(xué)家Tomsom采用導(dǎo)葉來提高泵的效率開始，多級離心泵真正進(jìn)入人類歷史。經(jīng)過演變，多級離心泵分為臥式多級離心泵和立式多級離心泵，當(dāng)時(shí)葉輪、腔體都為鑄造件。

由于鑄造工藝和動(dòng)平衡問題，水泵轉(zhuǎn)速都為低轉(zhuǎn)速(額定轉(zhuǎn)速1450RPM及以下)，并且效率較低。1971年，隨著加工工藝的提升，由格蘭富開始做如右圖沖壓式不銹鋼葉輪和腔體形式，使整個(gè)流道光滑，轉(zhuǎn)速改至額定轉(zhuǎn)速2900RPM，不但效率大大提高，并且性能穩(wěn)定?，F(xiàn)在世界上小流量(100m3/h)建筑用多級離心泵基本采用如右圖形式。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多個(gè)葉片由導(dǎo)葉腔體配合串聯(lián)安裝，葉輪、腔體都為不銹鋼沖壓件。進(jìn)出口在同一水平上，電機(jī)在上，泵體在下的立式安裝形式。

優(yōu)點(diǎn)：適合小流量高揚(yáng)程環(huán)境需求。結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間，可以直接接入管道。效率高，性能穩(wěn)定。電機(jī)和和泵軸基本是硬聯(lián)接，不需要后續(xù)調(diào)試等麻煩工作。

不足：

（1）此類水泵多用于工業(yè)和給水領(lǐng)域，建筑空調(diào)暖通也就處于配套外圍設(shè)備角色。

（2）此類水泵采用彈簧減震方式有弊端，如果非要配減震，惰性塊比重比例要盡量大，建議采用橡膠減震器。進(jìn)出管路彎管不裝支撐或支撐安裝在泵同一個(gè)建筑惰性塊上。

（3）此類型泵機(jī)械密封安裝在頂部，運(yùn)行前必須放氣至整個(gè)泵殼充滿水，否則機(jī)封非常容易燒毀而致水泵漏水。在運(yùn)行過程中，泵殼如果窩氣，頂部有氣體積聚，也容易燒機(jī)械密封。

（4）立式水泵，電機(jī)上靠泵殼的軸承非常容易出現(xiàn)故障。