建筑空调暖通用泵技术解析

泵，英文Pump，台湾称泵浦，是一种输送液体的设备，即动能转化为输送液体势能的设备。有人说，电驱动泵不是电能转液体势能的吗?对，因为有电机的存在，电机将电能转动能，动能再通过泵转为势能。对于水泵，通俗讲就是增压设备。

泵的历史源远流长，从古希腊阿基米德研究流体力学开始，泵开始进入新纪元。泵的发展，从古代利用水车取水，到农村手动小水井，再到后来的抽水机，现在水厂的取源水用泵。还有工厂、电厂、矿厂、油田、输油站等等各式各类各样用泵。

所以泵种类非常繁多，有成千上万种。有离心式、容积式、齿轮式、柱塞式等等。有通用泵、特种泵，从小到心脏泵至大到电厂泵、市政用泵，从低温泵到高温液煤泵，从高精火箭输料到简陋抽水机等等。

其中，建筑用泵基本属于通用离心式水泵，可分为：空调暖通泵、给水泵、排水泵、消防水泵、泳池水泵、景观水泵等。而空调暖通用泵根据结构分为：卧式端吸泵、卧式双吸泵、立式管道泵、立式多级泵等。

上文提到的几种空调暖通领域泵都为离心式通用泵。

空调从1902年开利发明，1924年投入民用，距今也就100年左右，那此类离心泵在空调出现前有没有存在，他们都在担任什么任务呢?

空调系统示意图

答案是肯定的，离心泵早于空调两百年就已出现。早期离心泵用于工业、灌溉、供暖等领域，这些领域根据环境的需要，管路都为走地式，而非现在建筑空调常用的管路屋顶吊架式走向。还有很多很多结构、连接、使用等特点，导致离心泵特有的形象特征，而且这些形象特征一直延续到现在仍然存在。

曾用名：端吸泵、单级端吸离心泵、卧式端吸单级离心泵

常用领域：冷却水循环，冷冻一次、冷冻二次水循环，末端增压等

结构特点：侧面进水，上部出水。【注】侧进：早期泵应用里的就地走向管路特点，导致侧面进水设计。上出：为了让蜗壳空气顺利排出。

优点：成本低、结构简单、安装方便、中小流量水泵容积损失小。

不足:

此类水泵是从历史悠久的其他领域泵延用至空调暖通领域，有很多安装使用要求的不同而导致。空调水泵不同其他领域：泵底部需要装惰性块和减震器；进出口需装软接头；建筑领域管道常用走屋顶吊架方式；空调为闭式系统。以上不同导致端吸泵存在以下问题：

（1）进水管道支撑应该如(安装图1)与泵共同固定于同一块减震惰性块上。而现实中大部分如(安装图2)，进水管支撑件直接固定于地坪上，导致进水管道跟泵振动产生严重差异，泵产生多种故障。

图1

图2

（2）进出管路走屋顶吊架，进水管要由上到下安装，进口加装90°弯头入泵，根据GB50275-98，泵入口必须有段直短管，长度至少为泵的入口直径的3-4倍。现实中很多安装未考虑此规定导致入口产生絮流震动等现象。

（3）空调为闭式系统，高压环境，入口高压加进出口软接头、底下减震，导致泵体向电机方向位移，减震台座限位如做的不好或漏装，会产生恶性破坏。

（4）大流量环境，叶轮自重较大，并且叶轮悬臂式安装导致径向力较大，对支撑的轴承压力非常大，轴承容易损坏。此类叶轮都为铸造件，表面粗糙，动平衡都为无负载情况下校正，负载下无法保证，将导致破坏性振动等问题。以上两种现象都会产生泵各部位易损件的损坏等连锁反应。

曾用名：双吸泵、双吸中开泵、水平中开离心泵、卧式双吸单级离心泵等

常用领域：冷却水循环，冷冻一次水循环等

结构特点：进出口在同一水平上，这也是早期泵应用里的就地走向管路特点导致。叶轮类似两个端吸泵叶轮背靠背铸造(如图3)，入口进入泵壳分左右进入叶轮。叶轮左右两边都有轴承支撑，两边都有密封装置。

图3

优点：适用于中、大流量，高承压环境。可以直接接入管道的管道泵。左右轴承支撑，很好抵消径向力，避免径向力破坏。叶轮结构抵消高承压环境进口高压产生的破坏力。

不足：

此类水泵也是从历史悠久的其他领域泵延用至空调暖通领域，有很多安装使用要求的不同而导致。空调水泵不同其他领域:如上节卧式端吸泵介绍的四条。以上不同导致双吸泵存在以下问题：

（1）进出管道支撑应该如(安装图4)与泵共同固定于同一块减震惰性块上。而现实中大部分如(安装图5)，进出管道支撑件直接固定于地坪上，导致进出管道跟泵振动产生严重差异，泵产生多种故障。

图4

图5

（2）进出管路走屋顶吊架，进出管要由上到下安装，进出口加装90°弯头入泵，根据GB50275-98,泵入口必须有段直短管，长度至少为泵的入口直径的3-4倍。现实中很多安装未考虑此规定导致入口产生絮流震动等现象。

（3）中开式结构复杂，维修难度大。

（4）造价成本较高，占用空间大。

曾用名：管道泵、立式单级离心泵、立式单级管道离心泵等

常用领域：板换机组循环泵，冷冻二次水循环，末端增压，数据中心、能源中心冷冻、冷却水循环等。

结构特点：进出口在同一水平上，电机在上，泵体在下的立式安装形式，这也是早期泵应用里的就地走向管路特点导致。管道泵分为立式单吸和双吸，类似端吸和双吸泵立起来安装，但结构有所不同，单吸式泵壳入口已经引导至水平;双吸下部没有机封和球轴承，由滑动轴承替代。

优点：结构紧凑，节约空间，可以直接接入管道。电机和和泵轴基本是硬连接，不需要后续调试等麻烦工作。

不足：

此类水泵也是从历史悠久的其他领域泵延用至空调暖通领域，有很多安装使用要求的不同而导致。空调水泵不同其他领域:如上节卧式端吸泵介绍的四条。以上不同导致管道泵存在以下问题:

（1）如上两节介绍，进出管道支撑应该与泵共同固定于同一块减震惰性块上。而现实中大部分如右图，进出管支撑件直接固定于地坪上，导致进出管道跟泵振动产生严重差异，泵产生多种故障。

（2）进出管路走屋顶吊架，进出管要由上到下安装，进出口加装90°弯头入泵，根据GB50275-98,泵入口必须有段直短管，长度至少为泵的入口直径的3-4倍。现实中很多安装未考虑此规定导致入口产生絮流震动等现象。

（3）现在建筑领域泵密封形式都为机械密封，机封安装在顶部，运行前必须放气至整个泵壳充满水，否则机封非常容易烧毁而致水泵漏水。在运行过程中，泵壳如果窝气，顶部有气体积聚，也容易烧机械密封。

（4）立式水泵，由于叶轮等结构形式，动平衡做的不好(现实中，负荷动平衡无法保证)将产生严重破坏性的径向力，电机靠泵壳的轴承非常容易出现故障。

曾用名：立式多级泵、立式多级管道离心泵等

常用领域：补水系统、稳压系统、板换机组循环等。

发展历史：1851年JamesStuartGwynne在英国获得多级离心泵发明专利，英国科学家Tomsom采用导叶来提高泵的效率开始，多级离心泵真正进入人类历史。经过演变，多级离心泵分为卧式多级离心泵和立式多级离心泵，当时叶轮、腔体都为铸造件。

由于铸造工艺和动平衡问题，水泵转速都为低转速(额定转速1450RPM及以下)，并且效率较低。1971年，随着加工工艺的提升，由格兰富开始做如右图冲压式不锈钢叶轮和腔体形式，使整个流道光滑，转速改至额定转速2900RPM，不但效率大大提高，并且性能稳定。现在世界上小流量(100m3/h)建筑用多级离心泵基本采用如右图形式。

结构特点：多个叶片由导叶腔体配合串联安装，叶轮、腔体都为不锈钢冲压件。进出口在同一水平上，电机在上，泵体在下的立式安装形式。

优点：适合小流量高扬程环境需求。结构紧凑，节约空间，可以直接接入管道。效率高，性能稳定。电机和和泵轴基本是硬联接，不需要后续调试等麻烦工作。

不足：

（1）此类水泵多用于工业和给水领域，建筑空调暖通也就处于配套外围设备角色。

（2）此类水泵采用弹簧减震方式有弊端，如果非要配减震，惰性块比重比例要尽量大，建议采用橡胶减震器。进出管路弯管不装支撑或支撑安装在泵同一个建筑惰性块上。

（3）此类型泵机械密封安装在顶部，运行前必须放气至整个泵壳充满水，否则机封非常容易烧毁而致水泵漏水。在运行过程中，泵壳如果窝气，顶部有气体积聚，也容易烧机械密封。

（4）立式水泵，电机上靠泵壳的轴承非常容易出现故障。