泵与风机课件(11)

1、华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题引引 言言 泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行、等问题。等问题。 ：近几年来，低效产品已逐步被较高效率

2、的新产品：近几年来，低效产品已逐步被较高效率的新产品所取代，并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得所取代，并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得到了大大改善。到了大大改善。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题引引 言言 ：火力发电厂的引风机设置在除尘器之后，但由于：火力发电厂的引风机设置在除尘器之后，但由于除尘器并不能把烟气中全部固体微粒除去，剩余的固体微粒将随除尘器并不能把烟气中全部固体微粒除去，剩余的固体微

3、粒将随烟气进入引风机，冲击叶片和机壳表面，引起引风机磨损并会沉烟气进入引风机，冲击叶片和机壳表面，引起引风机磨损并会沉积在引风机叶片上。由于磨损和积灰是不均匀的，从而积在引风机叶片上。由于磨损和积灰是不均匀的，从而了了，甚至迫使锅炉停止运行。与引风，甚至迫使锅炉停止运行。与引风机比较，制粉系统中的排粉风机的工作条件更差，其磨损也更为机比较，制粉系统中的排粉风机的工作条件更差，其磨损也更为严重。严重。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个

4、问题引引 言言 ：泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严重：泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严重时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。随着时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。随着机组容量的日趋大型化，其振动问题亦变得尤为突出。鉴于引起机组容量的日趋大型化，其振动问题亦变得尤为突出。鉴于引起泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将泵与风机泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将泵与风机的振动分为的振动分为、以及由以及由三类。三类。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and Fa

5、nsPumps and Fans4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题 由于非流体流动引起的振动及磨损等问题较易分析、掌握，由于非流体流动引起的振动及磨损等问题较易分析、掌握，考虑到总学时数的限制，故将其留做自学内容，现仅就流体流动考虑到总学时数的限制，故将其留做自学内容，现仅就流体流动引起的振动的问题作一些具体的分析。引起的振动的问题作一些具体的分析。 引引 言言 流体流动引起的振动包括：流体流动引起的振动包括：、引起的振动引起的振动和和。一、水力振动一、水力振动 水力振动主要是由于泵内或管路系统中水力振动主要是由于泵内或管路系统中而引而引起的，它即与泵及管路系统的设计、制

6、造优劣有关，也与运行工起的，它即与泵及管路系统的设计、制造优劣有关，也与运行工况有关，且主要因况有关，且主要因和和引起。引起。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 由于给水泵由于给水泵的的脱离的脱离的要持续一段很要持续一段很长的距离，长的距离，当给水由叶轮叶片外端，当给水由叶轮叶片外端，就要产生水力冲击，形成，就要产生水力冲击，形成，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。 若各级动叶和导叶组装位置均在同一方向，则各若各级动叶和导叶组装位置均在

7、同一方向，则各级叶轮叶片通过导叶头部时的水力冲击将叠加起来，引起振动。级叶轮叶片通过导叶头部时的水力冲击将叠加起来，引起振动。如果这个频率与泵本身或管路的固有频率相重合，将产生共振。如果这个频率与泵本身或管路的固有频率相重合，将产生共振。 f=zn/60（Hz） （4-24）适当增加叶轮外直径与导叶或泵壳与舌之间的距适当增加叶轮外直径与导叶或泵壳与舌之间的距离，缓和冲击、减小振幅；组装时，将各级的动叶出口边相对于离，缓和冲击、减小振幅；组装时，将各级的动叶出口边相对于导叶头部按一定节距错开，以免水力冲击叠加、减小压强脉动。导叶头部按一定节距错开，以免水力冲击叠加、减小压强脉动。华北电力大学华北

8、电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 泵与风机进入不稳定工况区运行，随着冲角的增大泵与风机进入不稳定工况区运行，随着冲角的增大将导致边界层分离，致使升力减小，阻力增加。称之为将导致边界层分离，致使升力减小，阻力增加。称之为“脱流脱流”或或“失速失速”现象。现象。图图4-30 4-30 叶片的正常工况和脱流工况叶片的正常工况和脱流工况图图4-31 4-31 动叶中旋转脱流的形成动叶中旋转脱流的形成 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机

9、课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 由于加工、安装以及来流不均等原因，叶轮叶片由于加工、安装以及来流不均等原因，叶轮叶片不可能有完全相同的形状和安装角，且随着流量的减小，脱流首不可能有完全相同的形状和安装角，且随着流量的减小，脱流首先发生在冲角最先达到临界值的某一叶片进口处。先发生在冲角最先达到临界值的某一叶片进口处。 图图4-30 4-30 叶片的正常工况和脱流工况叶片的正常工况和脱流工况图图4-31 4-31 动叶中旋转脱流的形成动叶中旋转脱流的形成 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力

10、学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以 的的旋转速度沿叶轮旋向相反传播，致使脱流最终以（旋转速度沿叶轮旋向相反传播，致使脱流最终以（ - ）的速度）的速度旋转。称之为旋转。称之为“旋转脱流旋转脱流”或或“旋转失速旋转失速”。图图4-30 4-30 叶片的正常工况和脱流工况叶片的正常工况和脱流工况图图4-31 4-31 动叶中旋转脱流的形成动叶中旋转脱流的形成 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程

11、组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转脱流区，叶片依次经过脱流区产生交变应力的作用，其作用频率脱流区，叶片依次经过脱流区产生交变应力的作用，其作用频率与旋转脱流的转速及脱流区的数目成正比，会使与旋转脱流的转速及脱流区的数目成正比，会使。 若这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍，或等若这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍，或等于、或接近于叶片的固有频率时，叶片将于、或接近于叶

12、片的固有频率时，叶片将，进而造成叶，进而造成叶片片，并可能，并可能。 应尽量避免泵与风机在不稳定工况区运行。应尽量避免泵与风机在不稳定工况区运行。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans三、喘振三、喘振 若具有若具有形性能曲形性能曲线的泵与风机线的泵与风机，而而中的中的又又时，则泵时，则泵与风机的流量、压头和轴功率会在瞬与风机的流量、压头和轴功率会在瞬间内发生很大的周期性的波动，引起剧烈的振动和噪声。这种现间内发生很大的周期性的波动，引起剧烈的振动和噪声。这种现象称为象称为“喘振喘振”或

13、或“飞动飞动”现象。现象。 当用户所需要的流量当用户所需要的流量小于小于qVK时时, 风机的运行工况点将由风机的运行工况点将由E点滑向点滑向K点点, 并将周而复始地按并将周而复始地按各点重复循环，形成运行各点重复循环，形成运行工况的周期性波动。工况的周期性波动。 图图4-32 风机在大容量管路风机在大容量管路系统中运行的示意图系统中运行的示意图图图4-33 喘振现象喘振现象 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 三、喘振三、喘振 （1）可装设再循环管或自动排出阀门，使泵可装设再循环管或

14、自动排出阀门，使泵与风机的排出流量恒大于临界流量。与风机的排出流量恒大于临界流量。 （2）若管路性能曲线不通过坐标原点时，改若管路性能曲线不通过坐标原点时，改变风机的转速，也可得到稳定的运行工况。变风机的转速，也可得到稳定的运行工况。 （3） 对轴流式泵与风机，可减小其动叶安装对轴流式泵与风机，可减小其动叶安装角，使性能曲线向左下方移动。角，使性能曲线向左下方移动。 （5）尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的泵尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的泵与风机。与风机。 （4）对选配容量裕量过大的泵与风机，可通对选配容量裕量过大的泵与风机，可通过切割，减小其叶轮叶片直径，使性能曲线向左下方移动。过切割，减小

15、其叶轮叶片直径，使性能曲线向左下方移动。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans三、喘振三、喘振 旋转脱流是旋转脱流是造成的一种流体动力现象，它的基造成的一种流体动力现象，它的基本特性，如脱流区的旋转速度、脱流的起始点、消失点等，都有本特性，如脱流区的旋转速度、脱流的起始点、消失点等，都有它自己的规律，不受泵与风机管路系统的容量和形状的影响。它自己的规律，不受泵与风机管路系统的容量和形状的影响。 喘振是喘振是后振荡特性的一种表现后振荡特性的一种表现形式，它的振幅、频率等基本特性受泵与风机管

16、路系统容量的支形式，它的振幅、频率等基本特性受泵与风机管路系统容量的支配，其流量、全压和轴功率的波动是由不稳定工况区造成的。配，其流量、全压和轴功率的波动是由不稳定工况区造成的。 试验研究表明：喘振现象总是与叶道内气流的旋转脱流密切试验研究表明：喘振现象总是与叶道内气流的旋转脱流密切相关，而冲角的增大也与流量的减小有关。所以，相关，而冲角的增大也与流量的减小有关。所以，。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans选择的总的原则选择的总的原则 4-7 泵与风机的选择泵与风机的选择 泵与风机的

17、选择是指，用户根据使用要求，在泵与风机的已泵与风机的选择是指，用户根据使用要求，在泵与风机的已有系列产品中，选择一种适用的而不需要另外设计、制造的泵与有系列产品中，选择一种适用的而不需要另外设计、制造的泵与风机的过程。风机的过程。选择的主要内容选择的主要内容一、泵的选择一、泵的选择二、风机的选择二、风机的选择 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 确定泵与风机的型式（型号）、台数、规格（大小）、转速确定泵与风机的型式（型号）、台数、规格（大小）、转速以及原动机的配套功率。其具体选择程序

18、大致如下：以及原动机的配套功率。其具体选择程序大致如下： （1）充分了解整个装置的用途、管路布置、地形条件、被输）充分了解整个装置的用途、管路布置、地形条件、被输送流体的状况（如送流体的状况（如 、 、pa）以及运行条件等原始资料。）以及运行条件等原始资料。选择的主要内容选择的主要内容 （2）根据实际要求）根据实际要求, 确定最大流量确定最大流量qVmax和最大扬程和最大扬程Hmax或最或最大全压大全压pmax。视用途不同分别加上适当的安全裕量，。视用途不同分别加上适当的安全裕量， 作为选用泵作为选用泵与风机的依据。与风机的依据。 例如, 我国火力发电厂设计技术规程规定：锅炉引风机的风量裕量不

19、低于10，全压裕量不低于20，汽包锅炉给水泵的流量裕量为锅炉最大连续蒸发量的10，其相应的扬程裕量为20，即华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans式中 qV、H（p）分别为（全压）。qV =1.10qVmax （4-25）H=1.20Hmax （4-26）或 p =1.20pmax （4-27） （3）根据已知条件，选用适当的泵与风机的类型，并同时考根据已知条件，选用适当的泵与风机的类型，并同时考虑选择流量调节方式。虑选择流量调节方式。 （4）根据已知的计算流量、计算扬程或全压确定其规格

20、。根据已知的计算流量、计算扬程或全压确定其规格。 （5）对整个系统，包括管道、流量调节方式等进行投资、运）对整个系统，包括管道、流量调节方式等进行投资、运行管理费、可靠性、安全性等方面的全面经济和技术比较。行管理费、可靠性、安全性等方面的全面经济和技术比较。 例如：给水泵、凝结水泵、锅炉送、引风机等都有专用的产品类型可供选择。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 此方法是在上述程序此方法是在上述程序( 1 )、( 2 )、( 3 )的基础上（即泵类型已的基础上（即泵类型已确定了的情况

21、下）进行选择的，其步骤如下：确定了的情况下）进行选择的，其步骤如下：一、泵的选择一、泵的选择 （1）根据计算流量）根据计算流量qV 和计算扬程和计算扬程H，在某一类型的水泵性能，在某一类型的水泵性能中，查找某一规格的泵，使其与性能表中列出的具有代表性的流中，查找某一规格的泵，使其与性能表中列出的具有代表性的流量、扬程相等或相近。量、扬程相等或相近。 如果有两种以上规格的泵都能同时满足计算流量和扬程，则，若在该类型的泵中查找不到合适的规格，则可考虑选定与计算相近的规格。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPump

22、s and Fans （2）检查泵在系统中的运行情况，看它在流量、扬程变化范）检查泵在系统中的运行情况，看它在流量、扬程变化范围内，泵是否处在高效区附近工作。围内，泵是否处在高效区附近工作。 这是泵选择中常用的一种方法，可以很方便地选取所需要的这是泵选择中常用的一种方法，可以很方便地选取所需要的水泵，其步骤如下：水泵，其步骤如下： （1）确定计算流量）确定计算流量qV 和计算扬程和计算扬程H； （2）选定转速）选定转速n，计算比转速，计算比转速ns； （3）根据比转速的大小，决定所选泵的类型（包括级数）；）根据比转速的大小，决定所选泵的类型（包括级数）； （4）根据所选类型，在该泵的系列型谱中

23、选取合适的规格；）根据所选类型，在该泵的系列型谱中选取合适的规格； 如果运行工况点偏离最高效率区，则说明此泵在系统中运行的经济性不佳，应当考虑重选。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans （6）对于在运行中需要经常进行流量调节的大型泵，为提高）对于在运行中需要经常进行流量调节的大型泵，为提高其运行经济性，要通过经济性比较，选定合适的调节方式。其运行经济性，要通过经济性比较，选定合适的调节方式。 （5）根据所选规格，从）根据所选规格，从“泵类产品样本泵类产品样本”中可找到相应的泵中可找到

24、相应的泵性能曲线，再根据泵在系统中的运行方式以及系统的管路性能，性能曲线，再根据泵在系统中的运行方式以及系统的管路性能，检查泵在系统中的运行情况。检查泵在系统中的运行情况。二、风机的选择二、风机的选择 此方法和利用泵性能表选择泵类似，故不再重复。此方法和利用泵性能表选择泵类似，故不再重复。 如果泵的效率处在高效区，则泵的规格即可确定，否则，重复上述过程直至满意为止。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 这是最常用的一种方法，可得到满意的效果，其步骤如下：这是最常用的一种方法，可得到满意

25、的效果，其步骤如下： （1）确定风机的计算流量）确定风机的计算流量 qV 和计算全压和计算全压 p，并将其换算为正，并将其换算为正常状态下的值（风机制造厂提供性能选择曲线时的状态），以常状态下的值（风机制造厂提供性能选择曲线时的状态），以 0 表示。其换算方法如下：表示。其换算方法如下：qV0= qV （4-28）04002732731013.10ttppppa（4-29）04sh0sh0sh2732731013.10ttpPPPa（4-30）华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 式中

26、，t 0 为制造厂提供的正常状态下对应的温度。对送风机t0=20；对引风机，根据其容量的不同，从大到小t 0=250（或200，160，140）；pa 为当地大气压，Pa；t 为使用条件下的气体温度，。 （2）根据计算流量和计算全压，从安全、经济角度出发确定）根据计算流量和计算全压，从安全、经济角度出发确定合理的运行方式和设备台数。合理的运行方式和设备台数。 一般电厂的送、引风机为并联运行，因此，在计算全压不变的情况下，将计算流量除以并联运行的风机台数作为每台风机选择的计算参数值。 （3）由已定的选择参数，在风机的性能选择曲线上作相应坐）由已定的选择参数，在风机的性能选择曲线上作相应坐标轴的垂

27、线，其交点即可知道所选风机的机号、转速和轴功率。标轴的垂线，其交点即可知道所选风机的机号、转速和轴功率。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans 当交点不是刚好落在风机的性能曲线上时，通常是在满足风量的条件下由垂直线往上找出最接近的一条性能曲线上的点；并由该点所在的性能曲线分别查出其最高效率点时所选风机的机号、转速和轴功率；经密度换算，求出该机号在需要参数状态下的轴功率。 若出现多台可选的情况，应分析，核查运行工况点是否处于高效区。一般选取转速较高、叶轮直径较小、运行经济的风机为所决定的

28、风机。 图4-38 风机选择曲线的使用 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans （4）对需要经常调节流量的大型风机，根据负荷变化情况，）对需要经常调节流量的大型风机，根据负荷变化情况，通过技术经济分析，合理地选择调节方式。通过技术经济分析，合理地选择调节方式。 无因次性能曲线代表了相似的同类风机的性能，用之可以实无因次性能曲线代表了相似的同类风机的性能，用之可以实现不同类型风机的性能比较。因此，利用无因次性能曲线选择风现不同类型风机的性能比较。因此，利用无因次性能曲线选择风机，对于确定可

29、用风机的类型比较容易，其方法大致如下：机，对于确定可用风机的类型比较容易，其方法大致如下： （1）确定计算流量）确定计算流量qV 和计算全压和计算全压p，并将计算参数，并将计算参数qV、p 换算换算到标准状态的性能参数到标准状态的性能参数qV20、p20。 根据对所需风机的要求和工作特点，选择几种可用的风机类根据对所需风机的要求和工作特点，选择几种可用的风机类型，查出其最高效率点所对应的流量系数型，查出其最高效率点所对应的流量系数 和全压系数和全压系数 ，选择，选择时可把几种类型进行列表计算，以便于比较。时可把几种类型进行列表计算，以便于比较。 Vqp华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机

30、课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans （2）利用流量系数和压力系数公式）利用流量系数和压力系数公式 VVquDq222204（4-31）pup222020（4-32） 求出所需转速求出所需转速n，由，由n去查找已生产电机的转速去查找已生产电机的转速n ，从中选用，从中选用一个与一个与n 值相等或相近的转速值相等或相近的转速n 即可。即可。 4220222020216VVqppqD可求得：可求得： （4-33）由此可从已生产的机号中选用一个与由此可从已生产的机号中选用一个与D2相等或相近的外径相等或相近的外径 。2DppDn260（4-34） （3）由选用的）由选用的 ，按公式，按公式 2D华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans （7）将各类风机进行比较，选定最符合要求且运行经济性高）将各类风机进行比较，选定最符合要