循环水泵操作实用指南

水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加,主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等,也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体;水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等。

在数据中心的冷源系统中,水泵主要是用来输送热量转移的介质水,为系统提供适宜的水压和流量,保证整个水冷系统稳定、高效的运行。

1.水泵工作原理

在打开水泵后,叶轮在泵体内做高速旋转运动(打开水泵前要使泵体内充满液体),泵体内的液体随着叶轮一块转动,在离心力的作用下液体在出品处被叶轮甩出,甩出的液体在泵体扩散室内速度逐渐变慢,液体被甩出后,叶轮中心处形成真空低压区,液池中的液体在外界大气压的作用下,经吸入管流入水泵内。泵体扩散室的容积是一定的,随着被甩出液体的增加,压力也逐渐增加,最后从水泵的出口被排出。液体就这样连续不断地从液池中被吸上来然后又连续不断地从水泵出口被排出去。

2.水泵的分类

(1)根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量,有齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵;叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量,有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。

(2)根据不同的用途进行分类,可分为循环泵、输送泵、消防泵、试压泵、排污泵、计量泵、输油泵、加压泵、排水泵、加药泵、过滤泵等类型。

(3)根据不同的介质进行分类,可分为清水泵、污水泵、热水泵、油泵、气泵、酸碱泵、药剂泵、气液泵、杂质泵等类型。

(4)根据不同的行业进行分类,可分为供水泵、供暖泵、空调泵、消防泵、锅炉泵、水处理泵、园林泵等类型。

3.水泵的应用

在数据中心冷源系统中,水泵的应用通常有冷冻水循环泵(简称冷冻泵)、冷却水循环泵(简称冷却泵)、补水泵、加药泵、排污泵、蓄冷泵、释冷泵等。

(1)冷冻水循环泵

冷源系统(水冷)都会配置冷冻泵,冷冻泵通常接在冷冻水的回水管道上的。冷冻泵的作用是循环冷冻水,将经制冷机(或板换)降温的冷冻水通过输送管道送到中央空调的各出风口处的风机盘管组件中,对环境起降温作用。冷冻水的流量与冷冻泵的转速成正比,当冷冻泵转速高时,冷冻水的流量大,流速也快。因此,当冷冻水流过风机盘管组件时,还没有充分的时间将所携冷量全部释放完,就又返回制冷机去了,因此冷冻泵电动机会做很多无用功,这些都是不必要的能耗。若能够调节冷冻泵电动机的转速,根据实际热负荷的大小来调节冷冻水的流量(实际上是调节交换冷量的大小),以便让冷冻水在风机盘管组件中有充分的时间释放与热负荷大小相当的冷量,冷冻泵电动机的功耗就可大大降低。

(2)冷却水循环泵

具有冷却水系统的冷源系统才会配置冷却泵,冷却泵通常接在冷却水的回水管道上的。冷却泵的作用是循环冷却水,冷冻水的热量通过冷水主机内的冷媒(或板换)传递给冷却水,冷却泵将升温后的冷却水压入冷却塔,通过冷却塔与大气进行热交换达到给冷却水降温的目的,降温后的冷却水在冷却泵的作用下回到冷机冷凝器(或板换)继续进行热交换,持续重复此循环。冷却水的流量与冷却泵的转速成正比,当冷冻泵转速高时,冷冻水的流量大,流速也快。因此,为了降低冷却泵的能耗,通常数据中心会配置具有变频功能的冷却泵,并采用相应的控制逻辑实现冷却泵的频率调节,从而在保证满足水冷系统正常工况的基础上,合理的控制水流量以达到节能目的。

(3)补水泵

一个处于生产中的数据中心冷源系统时刻都在消耗水,水的消耗主要由冷却塔散热蒸发的冷却水,加湿器加湿消耗的冷冻水、冷却水排污、冷冻水排污、清洗冷却塔、清洗空调室外机等几部分组成,因此,补水系统是数据中心水冷系统必不可少的组成部分,为了维持系统运行正常的水流量,防止管道内缺水以及保证水泵在正常工况下运行,冷冻水和冷却水系统通常都会配置恒压补水泵。

补水泵的作用是,在系统运行中,由于用水量的变化,使供水压力发生变化,通过压力传感器将压力变化信号传送给运行控制器,经控制器电脑与设定压力比较判断后,调整变速泵转速或水泵运行台数,调整供水流量使供水压力重新回到设定的压力值,满足用水要求。

(4)其他水泵

加药泵:现阶段数据中心的冷却水系统多为开式系统,水质相对较差,因此,通常冷却水系统会配置加药装置,定周期的对系统进行加药,加药泵为加药装置的重要组成部分,用于加药时提供流量。

排污泵:由于冷冻水、冷却水系统均需要定期排污以及考虑到水管路的跑、冒、滴、漏,通常冷冻站内都会配置自动排污泵,当集水坑内污水达到固定液位时,排污泵会自动启停,以满足生产需要。

蓄冷泵:用于蓄冷水槽储存冷量时提供冷冻水流量。

释冷泵:用于蓄冷水槽释放冷量时提供冷冻水流量。

4.水泵的故障

水泵的常见故障原因及排除方法有以下几种。(www.xing528.com)

(1)无法启动

首先应检查电源供电情况:接头连接是否牢靠;开关接触是否紧密;保险丝是否熔断;三相供电的是否缺相等。如有断路、接触不良、保险丝熔断、缺相,应查明原因并及时进行修复。其次检查是否是水泵自身的机械故障,常见的原因有:填料太紧或叶轮与泵体之间被杂物卡住而堵塞;泵轴、轴承、减漏环锈住;泵轴严重弯曲等。排除方法:放松填料,疏通引水槽;拆开泵体清除杂物、除锈;拆下泵轴校正或更换新的泵轴。

(2)水泵发热

原因:轴承损坏;滚动轴承或托架盖间隙过小;泵轴弯曲或两轴不同心;胶带太紧;缺油或油质不好;叶轮上的平衡孔堵塞,叶轮失去平衡,增大了向一边的推力。排除方法:更换轴承;拆除后盖,在托架与轴承座之间加装垫片;调查泵轴或调整两轴的同心度;适当调松胶带紧度;加注干净的黄油,黄油占轴承内空隙的60%左右;清除平衡孔内的堵塞物。

(3)吸不上水

原因是泵体内有空气或进水管积气,或是底阀关闭不严灌引水不满、真空泵填料严重漏气,闸阀或拍门关闭不严。排除方法:先把水压上来,再将泵体注满水,然后开机。同时检查逆止阀是否严密,管路、接头有无漏气现象,如发现漏气,拆卸后在接头处涂上润滑油或调和漆,并拧紧螺丝。检查水泵轴的油封环,如磨损严重应更换新件。管路漏水或漏气。可能安装时螺帽拧得不紧。若渗漏不严重,可在漏气或漏水的地方涂抹水泥,或涂用沥青油拌和的水泥浆。临时性的修理可涂些湿泥或软肥皂。若在接头处漏水,则可用扳手拧紧螺帽,如漏水严重则必须重新拆装,更换有裂纹的管子;降低扬程,将水泵的管口压入水下0.5m。

(4)剧烈震动

主要有以下几个原因:电动转子不平衡;联轴器结合不良;轴承磨损弯曲;转动部分的零件松动、破裂;管路支架不牢等原因。可分别采取调整、修理、加固、校直、更换等办法处理。

(5)电动机过热

原因有四。一是电源方面的原因:电压偏高或偏低,在特定负载下,若电压变动范围应在额定值的-5%～10%之外会造成电动机过热;电源三相电压不对称,电源三相电电压相间不平衡度超过5%,会引绕组过热;缺相运行,经验表明农用电动机被烧毁85%以上是由于缺相运行造成的,应对电动机安装缺相保护装置。二是水泵方面的原因:选用动力不配套,小马拉大车,电动机长时间过载运行,使电动机温度过高;启动过于频繁、定额为短时或断续工作制的电动机连续工作。应限制启动次数,正确选用热保护,按电动机上标定的定额使用。三是电动机身的原因:接法错误,将△形误接成Y 形,使电动机的温度迅速升高;定子绕组有相间短路、匝间短路或局部接地,轻时电动机局部过热,严重时绝缘烧坏;鼠笼转子断条或存在缺陷,电动机运行1～2小时,铁心温度迅速上升;通风系统发生故障,应检查风扇是否损坏,旋转方向是否正确,通风孔道是否堵塞;轴承磨损、转子偏心扫膛使定转子铁心相擦发出金属撞击声,铁心温度迅速上升,严重时电动机冒烟,甚至线圈烧毁。四是工作环境方面的原因:电动机绕组受潮或灰尘、油污等附着在绕组上,导致绝缘能力降低。应测量电动机的绝缘电阻并进行清扫、干燥处理;环境温度过高。当环境温度超过35℃时,进风温度高,会使电动机的温度过高,应设法改善其工作环境。如搭棚遮阳等。注意:因电方面的原因发生故障,应请获得专业资格证书的电工维修,一知半解的人不可盲目维修,防止人身伤害事故的发生。

(6)汽蚀现象

水泵的汽蚀是由水的汽化引起的,所谓气化就是水由液态转化为气态的过程。水的气化与温度和压力有一定的关系,在一定压力下,温度升高到一定数值时,水才开始气化;如果在一定温度下,压力降低到一定数值时,水同样也会气化,把这个压力称为水在该温度下的气化压力。如果在流动过程,某一局部地区的压力等于或低于与水温相对应的气化压力时,水就在该处发生气化。气化发生后,就会形成许多蒸汽与气体混合的小气泡。当气泡随同水流从低压区流向高压区时,气泡在高压的作用下破裂,高压水以极高的速度流向这些原气泡占有的空间,形成一个冲击力。金属表面在水击压力作用下,形成疲劳而遭到严重破坏。因此把气泡的形成、发展和破裂以致材料受到破坏的部过程,称为气蚀现象。

(7)噪声大

①旋片对缸体的撞击,水泵残余容积和排气死隙中的压力油的发声;

②排气阀片对阀座和支持件的撞击;

③箱体内的回声和气泡破裂声;

④轴承噪声;

⑤大量气、油冲击挡油板等引起的噪声;

⑥电动机噪声;

⑦其他,如传动引起的噪声,风冷水泵的风扇噪声等。

5.附图(图3-32)

图3-32　水泵结构图