第五章_泵与风机的运行

1、第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行泵与风机泵与风机5.1 5.1 管路特性曲线及工作点管路特性曲线及工作点一、管路系统的特性曲线一、管路系统的特性曲线管路系统管路系统:指除泵与风机以外的所指除泵与风机以外的所有附件、吸入管路、压出管路及吸有附件、吸入管路、压出管路及吸入容器和压出容器的总和。入容器和压出容器的总和。管路特性曲线：管路特性曲线：管路中通过的流量管路中通过的流量与所需要的能量之间的关系，即把与所需要的能量之间的关系，即把单位重量流体自吸入容器表面输送单位重量流体自吸入容器表面输送至压出容器表面所需的能量，该能至压出容器表面所需的能量，该能量称为装置扬程量称为装置扬程, ,用

2、用HcHc表示。表示。211-泵 2-阀门 3-压力表 4-真空表或压力表 5-流量计 6-压出容器 7-吸入容器泵与风机泵与风机管路系统能头包括：管路系统能头包括：1.1.流体流体位能位能的增加值；的增加值；2.2.流体流体压能压能的增加值的增加值 ; ;3.3.从吸入容器表面至压出容从吸入容器表面至压出容器表面途中各种能量的器表面途中各种能量的损失损失h hw w。所以：所以：泵的管路性能曲线泵的管路性能曲线: :泵与风机泵与风机211-泵 2-阀门 3-压力表 4-真空表或压力表 5-流量计 6-压出容器 7-吸入容器21PPg21zwppHHhg2stvHq管路系统的特性曲线管路系统的

3、特性曲线 H Hc c= =H Hstst+ +qqv v2 2泵与风机泵与风机二、泵与风机的运行工况点二、泵与风机的运行工况点泵与风机泵与风机两者性能曲线的两者性能曲线的。 反映了两者反映了两者与与的的泵与风机泵与风机管路系统管路系统三、泵与风机运行工况点的稳定性三、泵与风机运行工况点的稳定性泵与风机泵与风机5.2 泵与风机的联合运行泵与风机泵与风机从主要从主要三个方面考虑。三个方面考虑。 联合工作需求：联合工作需求：二、泵与风机的二、泵与风机的运行运行一、泵与风机的一、泵与风机的运行运行1.1.什么是并联运行：两台或两台以上的泵向同一压力管路什么是并联运行：两台或两台以上的泵向同一压力管路

4、输送流体时的运行方式。输送流体时的运行方式。2.2.并联运行的目的：并联运行的目的：增大流量；台数调节；一台设备故障时，启动备用设备。增大流量；台数调节；一台设备故障时，启动备用设备。3.3.并联运行的特点并联运行的特点：并联并联各泵各泵所产生的所产生的扬程均相等扬程均相等；而；而并联后的并联后的总流量总流量为并联为并联各泵各泵所输送的所输送的流量之和流量之和。即：。即：泵与风机泵与风机niViViqqpHHH1，则则适适用用于于风风机机）改改为为（若若将将 把并联各泵的性能曲线把并联各泵的性能曲线H-qV上同一扬程点的流量值相加。上同一扬程点的流量值相加。 泵与风机泵与风机，。对经常并联运行

5、的泵，为保证并联泵运行对经常并联运行的泵，为保证并联泵运行时都在高效区工作，应使各泵时都在高效区工作，应使各泵最佳工况点最佳工况点的的流量相等流量相等或接近或接近。从并联数量来看，台数愈多并联后所能从并联数量来看，台数愈多并联后所能增增 加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多并不经济。台数过多并不经济。泵与风机泵与风机 前一台泵向后一台泵的入口输送流前一台泵向后一台泵的入口输送流体的运行方式。体的运行方式。 一般来说，泵串联运行的主要目的一般来说，泵串联运行的主要目的是提高扬程，但实际应用中还有安全、经济的作用。是提高扬程，但实际应用中

6、还有安全、经济的作用。 。即：。即：（忽忽略略泄泄漏漏流流量量），则则适适用用于于风风机机）改改为为（若若将将ViVniiqqpHHH1泵与风机泵与风机 把串联各泵的性能曲线把串联各泵的性能曲线H-qV上同一流量点的扬程值相加。上同一流量点的扬程值相加。泵与风机泵与风机，。泵与风机泵与风机（离心泵）：启动时，（离心泵）：启动时，首先首先必须把必须把两台泵两台泵的的出出口阀门都关闭口阀门都关闭，启动第一台启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门；，然后开启第一台泵的出口阀门；在在第二台泵出口阀门关闭第二台泵出口阀门关闭的情况下的情况下再启动第二台再启动第二台。对经常串联运行的泵，应使各泵对经常串联

7、运行的泵，应使各泵最佳工况点最佳工况点的的流量相等或接近流量相等或接近。由于后一台泵需要承受前一台泵的升压由于后一台泵需要承受前一台泵的升压,故选择泵时，应考虑到故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同两台泵结构强度的不同。串联运行要比单机运行的效果差，由于运行串联运行要比单机运行的效果差，由于运行调节复杂调节复杂, 一般一般泵限两台串联运行泵限两台串联运行；由于；由于风机风机串联运行的操作串联运行的操作可靠性差，故可靠性差，故一般不采用一般不采用串联运行方式。串联运行方式。引引 言言1、什么是运行工况调节、什么是运行工况调节2、调节方式分类、调节方式分类3、主要内容、主要内容 运行时，其运行

8、时，其需要需要的的而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变称为运行工称为运行工况调节。况调节。调节和调节和调节调节 常用调节方式的常用调节方式的、及及；。5.3 运行工况的调节泵与风机泵与风机 常用的调节方式主要有：常用的调节方式主要有：、离心泵的、离心泵的、离心式和轴流式风机的、离心式和轴流式风机的、混流式和轴流、混流式和轴流式风机的式风机的等。等。泵与风机泵与风机改变改变的开度。的开度。nC出口端和进口端节流。出口端和进口端节流。qVqVqVMMMHqVAhAABABAjAshAAAA()/VAVAgqHhPHhPgq HH泵与风机泵与风机1000vAj

9、AgqhP （会使泵的（会使泵的增加而导致增加而导致的的，有引起，有引起的危险）。的危险）。 泵与风机泵与风机，并逐渐被代替；，并逐渐被代替；泵与风机泵与风机该方式（该方式（qVPsh电动机过载）。电动机过载）。 简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失很大，调节量失很大，调节量严重，单向：小于额定流量的方向。严重，单向：小于额定流量的方向。23p1qVM qVM比出口端节流经济。比出口端节流经济。 仅在风机上使用。仅在风机上使用。h1h2BqVBC泵与风机泵与风机 汽蚀调节方式一般汽蚀调节方式一般的凝结的凝结水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽

10、蚀调节。水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。qVHH-qVHc-qVAMqVMM1qVM1qVM2M2 泵出口调节阀全泵出口调节阀全开，开，变化变化凝汽凝汽器热井中器热井中变化变化汽蚀汽蚀凝结水泵凝结水泵，使之与汽轮机，使之与汽轮机达到达到。图解图解泵与风机泵与风机仅在风机上使用。仅在风机上使用。qVHH-qVHc-qVAMqVMM1qVM1qVM2M2 H-qV 和和Hc-qV 流量调节范围流量调节范围 。 排汽量排汽量 泵内汽蚀泵内汽蚀 。为使长期处于低负荷下的凝结。为使长期处于低负荷下的凝结水泵安全运行，在水泵安全运行，在方面应采用方面应采用；在；在，可考虑可考虑。泵与风机泵与风机

11、nCACDB阀阀2阀阀1水泵水泵 改变分流管路阀改变分流管路阀门开度。门开度。泵与风机泵与风机按照装置扬程相等分配流量的原则，通过主管路的按照装置扬程相等分配流量的原则，通过主管路的流量为流量为q qvA1vA1, ,旁路的流量为旁路的流量为q qvA2vA2。适合于轴功率随流量增加而减小的泵。适合于轴功率随流量增加而减小的泵。泵与风机泵与风机pT=（u22u-u11u）正预旋正预旋 1u 和和 2u pT 节流节流风机内部局部阻力损失和冲击损失风机内部局部阻力损失和冲击损失 和出口节流相比，分析计算表明：和出口节流相比，分析计算表明：4-73型锅炉送、型锅炉送、引风机引风机, 当调节流量在当

12、调节流量在60%90%qV max时时, 功率节约：轴向导流功率节约：轴向导流器约器约15%24%；简易导流器约；简易导流器约8%13%。 构造简单、装置尺寸小、运行可靠和维护管理简便、构造简单、装置尺寸小、运行可靠和维护管理简便、初投资低。初投资低。泵与风机泵与风机 大型轴流式、混流式泵与风机在运行中，采用大型轴流式、混流式泵与风机在运行中，采用的办法来适应负荷变化的调节方式（的办法来适应负荷变化的调节方式（）。）。u1u2uTg1)(g1uuH； pT= uua=+2tgu11 -u 、 速度三角形速度三角形 u 、 2 HT 、pT 、 qV轴流轴流式泵与风机的式泵与风机的叶片安装角叶片

13、安装角冲角冲角几何平均相对速度角几何平均相对速度角a泵与风机泵与风机泵与风机泵与风机二、变速调节二、变速调节 现代现代的泵与风机的泵与风机变速调节方式；一般变速调节方式；一般。 与非变速比较，附加节流损失与非变速比较，附加节流损失 ，在很大的变工况，在很大的变工况范围内，范围内， 使之保持较高的运行效率；使之保持较高的运行效率； 但是，但是，变速传动装置或可变速传动装置或可变速原动机投资昂贵。变速原动机投资昂贵。液力偶合器的变速调节液力偶合器的变速调节油膜转差离合器的变速调节油膜转差离合器的变速调节电磁转差离合器的变速调节电磁转差离合器的变速调节交流电动机的变速交流电动机的变速调节调节小汽轮机

14、直接驱的变速调节小汽轮机直接驱的变速调节绕线式异步电动机转子串电阻的调速绕线式异步电动机转子串电阻的调速绕线式异步电动机转子串级调速绕线式异步电动机转子串级调速鼠笼式异步电动机的变极调速鼠笼式异步电动机的变极调速鼠笼式异步电动机的变频调速鼠笼式异步电动机的变频调速低效变速调节低效变速调节高效变速调节高效变速调节定速电动机经传动定速电动机经传动装置的变速调节装置的变速调节叶片式泵与风机叶片式泵与风机的变速调节的变速调节泵与风机泵与风机 。泵与风机泵与风机n=nn=n1 1(1-s)=60f(1-s)=60f1 1/p(1-s)/p(1-s) n n异步电动机的转子转速，异步电动机的转子转速，r/

15、min;r/min; n n1 1交流电动机的同步转速，交流电动机的同步转速，r/min;r/min; f f1 1电源频率；电源频率； p p磁极对数；磁极对数； s s异步电动机的转差率。异步电动机的转差率。 1.1.变极调速变极调速 电源频率电源频率f f1 1不变，改变磁极对数不变，改变磁极对数p p。 2.2.变频调速变频调速 磁极对数磁极对数p p不变，改变电源频率不变，改变电源频率f f1 1。 泵与风机泵与风机M-qVHc-qVH-qVHBHAHqVO 【例例】 试定性比较泵出口节流调节与变速调节的经济性。试定性比较泵出口节流调节与变速调节的经济性。 【解解】 变速后的运行工况

16、点为变速后的运行工况点为A；节流后的运行工况点为节流后的运行工况点为B点点；CAAsh1000HgqPV变 变速调节时的轴功率为变速调节时的轴功率为 由于由于HBHA，且，且 C B则节能效果为则节能效果为ABAshshBC()01000VgqHHPPP节变BBAC2VkqH qVAqVMC 过过A点的点的相似抛物线相似抛物线OAC交泵的性能曲线于交泵的性能曲线于C（A C ）。BBAsh1000HgqPV节则，节流调节时的轴功率为则，节流调节时的轴功率为泵与风机泵与风机 离心式泵与风机在设计工况及其附近运行，离心式泵与风机在设计工况及其附近运行，一般具有较高的效率。但现场一般具有较高的效率。

17、但现场常存在常存在的问的问题，其原因如下：题，其原因如下：切割叶轮叶片：切割叶轮叶片：加长叶轮叶片：加长叶轮叶片：流量、扬程（全压）及功率降低；流量、扬程（全压）及功率降低；则反之。则反之。 容量过大，调节损失增大；容量过小，不能满足需要。容量过大，调节损失增大；容量过小，不能满足需要。1 选型不当选型不当2 配套性差配套性差3 装置改变装置改变（规格、品种）（规格、品种）5.4叶片的切割与加长泵与风机泵与风机泵与风机泵与风机222v222m22m222v222m22m222222u222u22224v2v2bbqD b vD vD uD()qD b vD vD uDu vDH()Hu vDD

18、p()pDgq HDP()Pgq HD 泵与风机泵与风机2222v222m2v222m2222u222u22223v2v2bDbDqD b vDqD b vDu vDH()Hu vDDp()pDgq HDP()Pgq HD 泵与风机泵与风机 切割定律表示切割前后相似工况点（对应工况点）之间的关系，而不是切割前后运行工况点之间的关系。二、切割抛物线二、切割抛物线 1.1.中、高比转速的泵与风机中、高比转速的泵与风机v2v2v22vvKqHKqHqH)qq(HH泵与风机泵与风机 2.2.低比转速的泵与风机低比转速的泵与风机说明说明:只有在切割抛物线或者直线上的对应点才符合叶轮只有在切割抛物线或者直

19、线上的对应点才符合叶轮的的切割或加长定律。切割或加长定律。vvvvvKqHKqHqHqqHH泵与风机泵与风机泵与风机泵与风机泵与风机泵与风机 （1）切割量的限制。切割量的限制。叶轮外径的切割应以效率不致大量下叶轮外径的切割应以效率不致大量下降为原则，切割量不能太大。降为原则，切割量不能太大。 ，通常，通常D/D2=7%15%，其中，其中， 7%为为叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而 15% 为叶轮前盘为为叶轮前盘为平直形通风机的切割量。平直形通风机的切割量。 ，其允许的，其允许的Dmax与与ns的关系如表的关系如表4-4所示：所示： 表表4-4 4-4

20、 不同比转速离心泵和混流泵的最大切割量不同比转速离心泵和混流泵的最大切割量泵的比转速ns60120200300350350以上允许的最大切割量（D2D2 )/D220%15%11%9%7%0效率下降值每切割10%效率下降1%每切割4%效率下降1%三、切割方式三、切割方式（工作条件及结构工作条件及结构）泵与风机泵与风机 分分 23 次切割；以防次切割；以防致使泵与风机的出力不够致使泵与风机的出力不够 。 。叶片的加长一般。叶片的加长一般按原方向，保持按原方向，保持2a不变，若加长量在不变，若加长量在 5%以内，应采用一次加以内，应采用一次加长（长（）。）。 （2）分次切割、一次加长的原则。分次切

21、割、一次加长的原则。 应适当放大蜗舌和叶轮间的间隙。间应适当放大蜗舌和叶轮间的间隙。间隙过小隙过小（噪声（噪声 ，效率，效率 ）；）； 电动机是否过载、需要更换的问题。电动机是否过载、需要更换的问题。图图4-24 蜗舌蜗舌间隙间隙放大放大泵与风机泵与风机 （4），其叶片切割有两种方式：一种是前，其叶片切割有两种方式：一种是前盖和后盘一起切割；另一种只切割叶片，不切割盖、盘。盖和后盘一起切割；另一种只切割叶片，不切割盖、盘。 （3）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。 （5），应把前后盖板，应把前后盖板切割成不同直径，如图切割成不同直径，如图4-25所示。所示。图图4-25 混流泵叶轮车削方式混流泵叶轮车削方式（a） 斜车削；（斜车削；（b）平行车削）平行车削 ， 切割时应保留其前、后盖板，