中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司 天津 300133
摘要：以成都地铁3、7号线换乘站驷马桥站为实例，在介绍通风空调水系统冷却水泵在运行中存在汽蚀状况的基础上，结合冷却水系统管路布置和冷却水泵自身的特性进行测试与分析，提出了具有针对性的改造措施，最终成功解决冷却水系统运行不稳定的问题，所得结论对类似工程有借鉴和指导意义。
关键词：冷却水泵；地铁；扬程；汽蚀
1 工程背景
驷马桥站为成都地铁3、7号线的换乘站，冷源系统合设、资源共享。冷水机房设置在前期3号线设备区，且位于距离两线远端空调末端均较近的位置，如图1所示。冷水机房内设置有3台水冷螺杆式冷水机组、分集水器各1台、3台冷冻水泵、3台冷却水泵等，3台冷却塔、1个膨胀水箱集中布置在车站B号出入口附近，为减小对地面景观的影响，采用半下沉式，如图2所示。
2 案例与分析
2.1 案例
在地铁车站机电设备安装完成进入全面调试阶段，开启冷源系统后，发现运行一台或多台水泵均会导致冷却水泵吸入口软接头被吸憋变形严重，水泵两侧压力表数值异常，经测试，通过水泵的冷却水流量不足，冷源系统制冷效果明显较低不满足设计要求。冷水机房内冷却水泵如图2所示。
2.2 案例分析
经与水泵供货商沟通，水泵吸入口软接头被吸憋变形严重主要是因为水泵出现了汽蚀现象。所谓汽蚀是指泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生液体汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下叶轮等金属表面产生剥落，从而破坏叶轮等金属，液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象。
经查阅计算书：开1台水泵冷却水系统环路计算阻力为24.34 mH2O，积水盘至水泵吸入口为2.89 mH2O；开2台水泵冷却水系统环路计算阻力为27.6 mH2O，积水盘至水泵吸入口为3.43 mH2O；开3台水泵冷却水系统环路计算阻力为32.86 mH2O，积水盘至水泵吸入口为4.28mH2O。水泵最终选型参数为：扬程36 mH2O，流量=209m³/h，功率=37kW。
经现场核实，冷却塔地面与水泵用房地面的高差为7.7米，也就是说，冷却塔里的积水盘液面与水泵入口中心线之间的高差大约在7米左右。而根据单泵运行入口压力损失计算，入口压力损失大概在2.89米左右。单从理论计算值来看，7-2.89=4.11米。另一方面，若此时的出口阻力损失为26.75米（计算值）的话，那在这个流量值下此泵对应的NPSH值大约为7米，从而9.8米（1个大气压）+4.11-7>0，理论上证明此时不会出现汽蚀。而现场确实出现了汽蚀，因而只能说明水泵入口计算出的2.89米扬程损失只是一个理论计算值（多台水泵运行是同样道理），而系统实际表现的入口损失远远大于这个值，是水泵产生汽蚀的主要原因之一。
经对冷却水管路及阀门设备等的现场全面勘察，由相关设备厂家提供准确的阻力系数，重新计算管路阻力，结果发现水泵选型扬程偏大。这是水泵产生汽蚀的另一个主要原因。
3 改造措施
（1）施工方需首先逐一核查确保：冷却塔至水泵吸入口回水管路上阀门等附件满开启、过滤器无堵塞、管道畅通；冷却塔补水系统工作正常；冷却塔之间连通管阀门开启到位达到平衡效果；回水主管管径按图施工管径为DN350。
（2）水泵厂家对驷马桥站冷却水泵叶轮采取切割或更换处理，冷却水泵切割或更换叶轮目标参数为扬程=28mH2O，流量不变，汽蚀余量尽可能小。
（3）更换水泵吸入口橡胶软接头为较好较硬材质（现材质较差较软）。
（4）通过每套冷却水泵出水口至冷水机组冷凝器进水口之间设置的2个手动蝶阀（串联关系）同时对冷却水系统进行调节整定。
经上述改造后，本地铁站冷却水泵运行良好，冷却水系统运行稳定，满足设计要求的制冷效果。
4 总结
地铁站内冷源系统管路多且长、设备种类多数量大、不确定因素大，是一个重要且复杂的系统。故在设计阶段需严格谨慎的进行水利计算，拿到管道、设备、阀门等附件准确的阻力系数，实事求是、合理合规的进行设备参数选型，不能盲目去估算定型设备，否则容易造成系统与设备不匹配，无法正常运营，甚至造成设备损坏的严重后果。希望本文能为类似工程设计提供一些经验和借鉴。
参考文献：
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作者简介：范涛，性别：男，出生年月：1986年5月，籍贯：河南洛阳，毕业学校：河南科技大学，毕业年月：2009.7，所学专业：建筑环境与设备工程，学历：本科，单位：中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司，职称：工程师，从事工作：从事地铁暖通空调及防排烟设计。
论文作者:范涛
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/8
标签：水泵论文; 冷却水论文; 系统论文; 冷却塔论文; 扬程论文; 阻力论文; 叶轮论文; 《建筑模拟》2019年第3期论文;