泵与风机的运行及主要问题

1、泵与风机的运行及主要问题第一节 管路特性曲线及工作点第二节 泵与风机的联合工作第三节 运行工况的调节第四节 运行中的主要问题第一节 管路特性曲线及工作点运行工况的确定 (1)泵与风机的性能曲线 说明泵与风机本身的性能 (2)管路特性曲线 说明管路系统的性能 (3)运行工况 性能曲线和管路特性曲线的交点 一 管路特性曲线管路中的流量与所需要的能量之间的关系曲线。对断面AA与11的伯努利方程为：对断面22与BB联立 装置扬程Hc 管路系统为输送液体所需要的总扬程 液体被提升的总几何高度管路系统的总扬程损失吸入容器与输出容器的静压水头差静扬程Hst 与流量无关管路系统中的能量损失hw 与流量的平方成

2、正比管路特性曲线方程风机二 工作点 将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，则这两条曲线相交于M点，M点即泵在管路中的工作点。稳定工作点 A点 HAHA 能量富裕，流体增速， 流量增加，回到M点 B点 HB HB 能量不足，流体减速， 流量减少，回到M点不稳定工作点干扰导致流量波动 波动到A点左侧 阻力扬程 能量不足，流体减速， 流量减少，到零流量 波动到A点右侧 阻力扬程 能量富裕，流体增速， 流量增加，到K点风机的工作点离心式风机 动叶调节轴流式风机失速（喘振）工况点 最大风压点失速裕度:失速完全系数k第二节 泵与风机的联合工作一、泵与风机的并联工作 两台或两台以上的泵或

3、风机向同一压力管路输送流体的工作方式. 使用情况： (1) 扩建机组，和原泵与风机一 起增大流量； (2) 避免事故停机停炉； (3) 负荷变化时保持经济高效运行。(一) 同性能（同型号）泵并联工作曲线I、II： 两台相同性能泵的性能曲线曲线III: 管路特性曲线曲线I + II： 并联工作时的总性能曲线 M点: 并联工作点 B点: 并联时每台泵的工作点 C点: 非并联时单台泵的工作点 同性能泵并联工作的特点： HM = HB qVM = 2qVB qVB qVC qVMHc 流量增大 阻力增大 阻力限制流量增加 电动机的选择注意要素 如果两台泵长期并联工作: 应按并联时各台泵的最大输出流量来

4、选择电动机的功率 每台泵的流量应选择 通常情况： 考虑到在低负荷只用一台泵运行 为使电动机不至于过载 电动机的功率就要按单独工作时输出流量qvc来配套并联工作分析管路特性曲线越平坦，越适合并联工作泵的性能曲线越陡，越适合并联工作并联工作的台数不宜多，台数愈多并联增加的流量越少(二) 不同性能泵并联工作曲线I、II： 两台相同性能泵的性能曲线曲线III: 管路特性曲线曲线I + II： 并联工作时的总性能曲线 M点: 并联工作点 A和B点: 并联时两台泵的工作点 C和D点: 非并联时两台泵的工作点不同性能泵并联工作的特点： HM =HA + HB qVM = qVA +qVB qVM HC ，H

5、M HD 流量增大 阻力增大 阻力限制流量增加 不同性能的泵并联工作操作复杂，实际上很少采用二、泵与风机的串联工作 前一台泵或风机的出口向另一台泵 或风机的入口输送流体的工作方式。 串联工作的方式常用于下列情况： （1）设计制造一台新的高压泵或风机比较困难，而现有的泵或风机的容量已足够，只是扬程不够时。 （2）在改建或扩建后的管路阻力加大，要求提高扬程或风压以输出较多流量时。（一）相同性能泵串联工作曲线I、II： 两台相同性能泵的性能曲线曲线III: 管路特性曲线曲线I + II： 串联工作时的总性能曲线 M点: 串联工作点 B点: 串联时每台泵的工作点 C点: 非串联时单台泵的工作点相同性能

6、泵串联工作特点： 泵串联后总扬程增加 导致流量增加 管路阻力也相应增加 最后达到平衡风机串联运行少见。操作性能差，少用。（二）不同性能泵串联工作曲线I、II： 两台不同性能泵的性能曲线曲线III: 管路特性曲线曲线I + II： 串联工作时的总性能曲线 M1点: 串联工作点 M2点: 极限状态工作点，泵II不提供扬程 M3点: 泵II相当于节流器，增加阻力三、相同性能泵联合工作方式的选择泵联合运行来增加流量 并联 串联选择并联还是串联？ 取决于管路特性曲线 性能曲线 I： 两台泵单独运行时的性能曲线 II： 两台泵并联运行时的性能曲线 III：两台泵串联运行时的性能曲线管路特性曲线 陡峭型1

7、串联工作点:B2 并联工作点:B2 适中型2 并联工作点:A2 串联工作点:A2 平坦型3 串、并联工作点：AB第三节 运行工况的调节调节: 外界负荷的变化 人为的方法改变工作点的位置调节的方法： (1) 改变泵与风机的性能曲线 变速调节，入口导流器调节，动叶调节 (2) 改变管路特性曲线 出口节流调节，汽蚀调节 (3) 两条曲线同时改变 进口节流调节一 节流调节 调节节流部件如阀门、挡板等的开度 使管路的局部阻力发生变化来达到调节的目的（一）出口节流调节 将节流部件装在泵或风机出口管路上的调节方法 增加出口的阻力改变管路特性曲线 节流损失： hj = HA - HB 相应多消耗的功率: 流量

8、只能往小于设计流量的方向调可靠易得，适用于中小功率的泵（二）入口节流调节 调节进口管路上的阀门（挡板）的开度来改变流量 改变泵与风机本身的性能曲线 流体进入泵与风机前，流体压力已下降或产生预旋调节后的工作点：B入口端节流损失：h1 出口端节流损失：h2 h1 0P-qv 导流器调节的功率线P-qv与P0-qv间的阴影： 入口导流器调节较出口节流调节节省的功率锅炉送引风机： 轴向导流器节约：15%24% 简易导流器节约：8%13% 三 汽蚀调节原理： 把泵的出口调节阀全开 当汽轮机负荷变化时，凝汽器热井水位的变化 负荷小，水位低，汽蚀导致流量减小 根据汽轮机凝结水量的变化自动调节 轻微汽蚀不导致

9、严重部件损坏 降低水泵耗电30%40% 大型发电厂的凝结水泵 为安全不采用汽蚀调节 中小型发电厂的凝结水泵 广泛采用汽蚀调节 长期处于低负荷下运行时，不宜采用汽蚀调节 为防止汽蚀太严重， 需要将部分水循环送回热井 保持倒灌高度四 变速调节 变速调节是在管路特性曲线不变时，用改变转速来改变泵与风机的性能曲线，从而改变它们的工作点比例定律 特点： 减少了调节损失效率高 中小型机组少用 用于高参数大容量机组变速调节的转速计算 初始转速为n2, qv1 需把流量调到qv1 求转速n1方法1：流量相似关系方法2：相似抛物线变速调节的几种方式汽轮机调节 改变汽轮机进汽量来无级调速 300MW大容量机组普遍

10、采用 主流调速方法定速电动机加液力耦合器驱动 可无级调速 液力耦合器效率高，但系统较复杂，造价高双速电动机驱动 只有低速和高速两级调速直流电动机驱动 需直流，造价高，少用交流变速电动机驱动 变频调速成本随变频器的价格下降而逐渐成为主流 可节约能源30%60%五、变频调节集成电路及计算机控制技术发展 交流电力拖动： 较宽调速范围、稳速精度 较快的动态响应、四象限可逆运行 交流调速中的变频调速绝对优势调节原理f1，定子绕组电源频率，p，磁极对数转差率调节后转速 变频调速逻辑将交流电源信号整流为直流信号根据控制单元的指令确定调制频率输出电机的频率为050Hz控制单元以CPU为核心，可以方便远传调速器

11、执行单元变化，控制位置和方式变化锅炉炉膛负压重要 需维持一个常数当煤量或煤质发生变化 需进行送引风机联调锅炉炉膛负压自动控制系统六、改变动叶安装角调节 调节动叶安装角，改变性能曲线实现调节 大型轴流式、斜流式泵与风机采用 流量变化较大 扬程变化不大 高效率区运行轴流泵工作参数与安装角关系离心式风机与轴流式风机不同调节方式1 有效功率2 离心风机节流调节3 离心风机节流加双速电动机调节4 离心风机加轴向导流器5 离心风机带轴向导流器加双速电机6 离心风机加液力耦合器7 轴流风机前导叶调节8 动叶可调的轴流风机动叶调节的液压方式 油压式操纵系统 液压传动装置第四节 运行中的主要问题运行要求 安全经

12、济运行问题 汽蚀 振动、噪声 磨损 暖泵 最小流量 轴向力和径向力的平衡一、给水泵的汽蚀旋膜除氧器的构成外壳旋膜器组 由水室、汽室、旋膜管、凝结水接管、 补充水接管和一次进汽接管组成淋水篦子 二次分配除氧的给水蓄热填料液汽网 圆筒体内装特制的不锈钢丝网, 给水在这里与二次蒸汽充分接 触加热到饱和水箱1外壳 2 旋膜喷管 3 水篦子 4液汽网5 蒸汽分配变工况滑压运行除氧器内压力和温度的动态响应不一致 压力变化快，水温变化慢负荷升高时 压力升高，水温变化小（低） 有效汽蚀余量大负荷下降时 压力下降，水温变化小（高） 有效汽蚀余量变小二、泵与风机的振动泵与风机运行过程中，常常由于各种原因引起振动，

13、严重时甚至威胁到泵与风机的安全运转。 泵与风机振动的原因（一）流体流动引起的振动（二）机械引起的振动（一）流体流动引起的振动1 汽蚀引起振动2 旋转失速（脱流）引起振动 (1)失速现象 (a) 正常工况 (b) 失速工况 正冲角 叶片前面出现涡流 阻力大增 可能阻塞流道(2) 旋转失速现象流道2出现脱流产生阻塞 流体分配到流道1和3 流道1的流体不会出现正冲角 流道3出现正冲角，脱流流道3出现脱流产生阻塞 流体分配到流道2和4 流道2的流体不会出现正冲角 流道4出现正冲角，脱流旋转脱流 脱流的叶片流道在旋转 向叶片旋转的反方向转动(3) 喘振现象K，临界点工作点F不稳定 qvFqvk 扰动使出

14、力减小 工作点向D点靠近 出现倒流工作点F 扬程使流量增加 向K点靠近 出现大流量工作点F同一扬程HF 对应三个工作点F,F和F 工况在三个点间的跳动 喘振调节出口阀门使阻力增大防止喘振的措施(1) 避免驼峰性能曲线(2) 不在临界流量下运行(3) 小流量下改变转速 性能曲线下移 使临界流量变小(4) 可动叶片调节 性能曲线下移 使临界流量变小(5) 避免泵的压出管路积气 管路向上倾斜 阀门靠近泵安装3 水力冲击引起的振动动静部分干涉 涡流尾迹经过导叶或 流过蜗舌，产生水力冲击压力脉动 使管路和基础共振防治措施 增加导叶或蜗舌间隙 流道进出水方位交叉（二）机械引起的振动1 转子质量不平衡引起的

15、振动 叶轮或叶片局部腐蚀 叶片表面积垢 翼型空心叶片磨穿后进灰 摩擦升温导致轴弯曲 静动平衡试验2 转子中心不正引起振动 泵与风机轴与联轴器不同心 暖泵不充分 管路膨胀推力使轴心错位 轴承刚性不好或磨损3 转子临界转速引起振动 临界转速nc 泵或风机转子的固有频率 工作转速不能在临界转速、相近或倍数 刚性轴：工作转速 nc 通常采用，以获得大的调速空间 柔性轴：2nc 工作转速 nc 大容量和多级泵采用4 动静部件间的摩擦引起振动 摩擦生热使泵体变形或泵轴弯曲 摩擦力使轴偏移5 平衡盘设计不良引起振动 工况变化时，平衡盘失稳左右窜动 振动并发生碰撞磨损6 原动机引起振动 汽轮机驱动时产生振动三

16、、噪声空气动力噪声和机械噪声噪声大 300MW送风机：124dB 100kW凝结水泵：104dB 100kW排粉风机：95110dB频率高 中高频特性防治措施 控制噪声源 吸声、隔声和消声四、磨损引风机叶轮及外壳的磨损 除尘不干净来的灰磨损 采用耐磨材料和涂料 叶片根部加厚加宽 合适的叶型减少积灰灰浆泵和排粉风机的磨损 灰渣和粉尘的磨损 采用耐磨材料 定期更换叶片五、暖泵暖泵 通过预热给水泵，使泵体均匀受热 运行时温升 防止出现热膨胀不均正暖（低压暖泵） 试启动或检修后启动 顺着水流方向暖泵 热水从除氧器来，排至低位水箱 倒暖（高压暖泵） 热备用状态 逆着水流方向暖泵 热水从高压联通管来，排到

17、除氧器暖泵时间 冷态：泵体温度 90C，11.5 h 暖泵后吸入口和泵体上任一测点温差 P 转子左移 b0减小 p2变大 平衡力P增大 转子右移平衡轴向力小时 F P 转子右移 b0增大 p2变小 平衡力P减小 转子左移平衡转子左右窜动转子左移 b0小 转子碰撞平衡圈 不利希望: b0小变化 P大变化 p = p1 +p2 p2 大变化p2快，则p1 快 减小径向间隙b p1不能太大 否则p2太小 平衡盘要求足够大 b0要足够大实际设计取值平衡盘的优缺点优点 自动平衡轴向力 结构紧凑 广泛应用于分段式多级离心泵缺点 轴向仍有窜动造成磨损 引起汽蚀和增加泄漏 大容量泵不单独采用 4 采用平衡鼓平衡鼓 鼓形轮盘 后连通泵吸入口特点 没有轴向间隙 没有平衡圈的摩擦 不能完全平衡 需加止推轴承平衡鼓 + 平衡盘 平衡鼓承受50%80%轴向力 平衡盘间隙可大些 防止碰撞摩擦 大容量高参数分段式多级泵采用八、径向力及其平衡（一）径向力产生的原因 螺旋形压水室水泵 变工况运行时叶轮出口压力分布不均设计流量(a)：无径向力小