流机流体机械的运行与调节市公开课一等奖省赛课获奖课件

流体机械辽宁工程技术大学机械工程学院流机流体机械的运行与调节第1页第六章流体机械运行与调整§6-1管路特征曲线和工况点§6-2水泵汽蚀§6-3泵与风机工况调整§6-4泵与风机联合运行§6-5泵与风机运行操作§6-6泵与风机常见问题§6-7泵与风机噪声及控制办法§6-8泵与风机性能测定流机流体机械的运行与调节第2页§6-1管路特征曲线和工况点一、管路特征1.水泵管路(1)管路特征方程:流机流体机械的运行与调节第3页(2)管路特征曲线:流机流体机械的运行与调节第4页2.风机管路

(1)管路特征方程:(2)管路特征曲线:流机流体机械的运行与调节第5页二、流体机械工况点工况点：泵扬程特征曲线或通风机风压特征曲线与对应管路特征曲线，按同一百分比尺画在同一坐标图上所得交点。工况参数：工况点所对应各项参数流机流体机械的运行与调节第6页§6-2水泵汽蚀原因：泵进口压力降到低于水在对应温度饱和蒸汽压时，水发生汽化时，析出大量汽泡，随水流动到高压区时，会突然破裂凝结。汽蚀：汽泡破裂凝结，使金属表面很快会产生蜂窝状麻点，形成孔洞直至剥落，夹杂活泼气体（如氧气）汽泡，在凝结时释放出大量热量，对金属产生化学腐蚀，金属表面疲劳破坏现象。危害：（1）水泵产生强烈噪音和振动现象；（2）引发水泵流量、扬程和效率快速下降，甚至出现断流状态，（3）水泵使用寿命降低。一、汽蚀现象流机流体机械的运行与调节第7页二、水泵允许吸上真空度列吸水池水面0-0与水泵入口截面1-1伯努利方程，即：———水泵吸入口处吸上真空度

流机流体机械的运行与调节第8页当真空度大到使吸入口绝对压力小于水对应温度下汽化压力pV时，水泵会产生汽蚀，此时吸上真空度称为最大吸上真空度,

用表示，即为使水泵运转时不产生汽蚀，要求水泵允许吸上真空度，普通为最大吸上真空度上保留0.3m安全裕量，即：——允许吸上真空度，m。水泵样本中测定条件：pa=10mH2O、液体温度为t=20℃、水泵在额定转速运行条件下测得。当水泵使用条件与要求条件不符时，应对样本上提供允许吸上真空度值进行修正。流机流体机械的运行与调节第9页

不一样海拔高度时大气压力值海拔高度z/m010020030040050060070080090010001500大气压力ha/m10.310.210.110.09.89.79.69.59.49.39.28.68.1不一样水温时饱和蒸汽压力值水温t/℃0510152030405060708090100饱和蒸汽压力hV/m0.060.090.120.170.240.430.751.252.023.174.827.1410.33流机流体机械的运行与调节第10页三、汽蚀余量1.有效汽蚀余量（NPSHa）

：单位重量液体在水泵吸入口处所含有超出饱和蒸汽压力充裕能量，称为有效（装置）汽蚀余量。假如吸入液面在水泵中心线以上时，则水泵几何安装高度Hx为负值时：

流机流体机械的运行与调节第11页2.必须汽蚀余量（NPSHr）：单位重量液体从水泵吸入口到叶轮叶片进口最低处压力为饱和蒸汽压时压力降，称为必须（泵）汽蚀余量。——叶片进口前液体质点绝对速度，m/s；——水力损失引发压降系数，普通取μ=1.0~1.2；——叶片进口前液体质点相对速度，m/s；——液体绕流叶片端部引发压降系数，在无液体冲击损失额定工况点下，λ=0.3~0.4。

3.临界汽蚀余量（NPSHc）：刚发生汽蚀时（叶轮叶片进口最低处压力为饱和蒸汽压压力降）必须汽蚀余量，称为临界汽蚀余量。流机流体机械的运行与调节第12页4.允许汽蚀余量

有效汽蚀余量是在泵吸入口处提供大于饱和蒸汽压力富裕能量，而临界汽蚀余量是液体从水泵吸入口流至叶轮压力最低点所需压力降，这压力降只能由有效汽蚀余量来提供。水泵不产生汽蚀条件：装置汽蚀余量大于临界汽蚀余量，即：NPSHa>NPSHr允许汽蚀余量：比临界汽蚀余量高0.5m有效汽蚀余量，即5.允许汽蚀余量与允许吸上真空度关系流机流体机械的运行与调节第13页四、提升泵抗汽蚀性能办法1.提升有效汽蚀余量办法（1）降低吸入管路阻力损失（2）装设前置泵（3）装设诱导轮（4）采取双重翼叶轮

2.降低必需汽蚀余量办法（1）首级叶轮采取双吸式结构（2）降低叶轮入口部分液体流速（3）选择适当叶片数和冲角（4）叶片在叶轮入口处延伸布置（5）适当增大叶轮前盖板处液流转弯半径3.其它办法（1）叶轮和过流件采取抗汽蚀性好材料；（2）提升叶轮表面加工精度。流机流体机械的运行与调节第14页作业：P201思索题：6-1习题：6-1P124—126思索题：4-12、4-13、4-17习题：4-14、4-16流机流体机械的运行与调节第15页§6-3泵与风机工作点调整一、节流调整1.方法：（1）出口端——用于离心式水泵（2）入口端——用于风机2.原理：改变出口或入口上阀门或闸门开启度来改变管路阻力大小，使管路特征方程改变，从而改变工况点位置。3.特点：调整简单可靠、经济性差。流机流体机械的运行与调节第16页二、前导器调整1.方法：轴向导流和径向导流（用于离心式风机）2.原理：改变入口导流器装置角，改变叶轮入口速度三角形，使风机本身特征曲线改变，从而改变工况点位置。3.特点：操作简单方便，可靠，节流损失小，调整范围小。流机流体机械的运行与调节第17页三、旁通调整1.方法：用于锅炉给水泵2.原理：在泵出口管路上安装一个旁通回流管路，改变旁通管路上调整阀开启度，改变出水管路流量，到达调整流量目标。3.特点：操作简单方便，可靠，损失大，效率低，只能用于预防给水泵在小流量区发生汽蚀而设置。流机流体机械的运行与调节第18页四、改变叶片安装角（动叶）调整1.方法：用于轴流式流体机械上2.原理：改变叶轮叶片安装角，改变机械本身特征曲线，从而改变工况点位置。3.特点：操作简单方便，可靠，经济性好，调整范围大。流机流体机械的运行与调节第19页五、液位调整1.方法：用于凝结水泵上2.原理：改变水泵吸入口液位高度，利用水泵发生汽蚀，使其性能曲线突然下降特点，从而改变工况点位置。3.特点：方便自如，经济性好，能自动进行，但水泵轻易损坏，水泵必须采取抗汽蚀性能好材料。流机流体机械的运行与调节第20页六、变速调整1.方法：可用于各种流体机械上（1）定速电机：液力耦合器、油膜（液粘）滑差离合器、电磁转差离合器（2）变速电机：变压、转子串电阻（绕线式）、串极（绕线式）、变极（鼠笼式）、变频（异步电机）2.原理：百分比定律。改变叶轮轴转速，改变机械本身特征曲线，从而改变工况点位置。3.特点：可靠性好，经济性好，调整范围大，但结构较复杂，操作复杂。流机流体机械的运行与调节第21页液力耦合器特点：1）可实现无级变速2）能够满足锅炉点火工况要求锅炉点火时，要求给水流量较小。使用液力偶合器，只需降低转速即可满足要求，既经济又安全，3）能够空载开启，离合方便利用液力偶合器充、放油，可实现无油空载开启原动机，离合方便。空载开启电动机，能够降低电动机功率富裕量，降低造价，节约能耗。4）能够隔离振动液力偶合器泵轮与涡轮没有任何机械连接。5）对动力过载起保护作用液力偶合器是柔性传动，工作时有滑差。如输出轴上阻力矩突然增大，滑差增大，甚至制动，而此时原动机仍继续运转，只是速比i=0，涡轮停顿转动。6）液力偶合器运转时，有一定功率损失液力偶合器传动时有功率损失。运转中液力偶合器还有液体流动阻力损失、轴承、密封等机械损失、容积损失、勺管损失等。7）需要增设辅助设备(增速齿轮、冷油器、伺服机等)，增加了设备费用。流机流体机械的运行与调节第22页七、改变叶轮直径调整1.切割定律1）低比转数叶轮：因为叶轮番道形状窄而长，当切割量不大时，出口宽度基本不变，即b2=b2'。故当转速不变时，叶轮外径由D2切割为D'2时，其流量、扬程改变关系为流机流体机械的运行与调节第23页2）中、高比转数叶轮：因为流道宽形状短而宽，当叶片外径改变时，出口宽度改变较大，普通认为叶片出口宽度与外径成反比，即故当转速不变时，叶轮外径由D2切割为D'2时，其流量、扬程和功率改变关系为流机流体机械的运行与调节第24页2.切割定律应用由切割定律知，削短或加长叶轮直径后，泵与风机扬程（风压）、流量和功率将减小或增大，从而使特征曲线改变，则工况点也发生对应改变。使用这种方法能够扩大泵与风机应用范围。应用中注意问题：1）试探切割，防止一次完成；2）切割后要作转子平衡试验；3）叶片末端需锉削修复；4）低比转速———平切；中、高低比转速———斜切；5）多级泵：可只切末级、除首级后面各级都切；6）叶轮加长时，要进行强度校核和功率计算。流机流体机械的运行与调节第25页作业：P201思索题：6-2、6-3习题：6-2、6-3流机流体机械的运行与调节第26页§6-4泵与风机联合运行一、并联工作并联工作：两台或两台以上泵与风机同时向一条管路提供流体。联合曲线确定：见图应注意问题：（1）管道特征曲线较陡时，不宜采取水泵并联工作。（2）两台或多台泵与风机并联时，各泵与风机应有相同或相近特征，尤其是泵与风机扬程范围应大致相同，不然扬程或全压较高水泵与风机特不能充分发挥其效能。

流机流体机械的运行与调节第27页二、串联工作串联工作：两台或两台以上泵与风机顺次连接（直接、间接两种串联）联合曲线确定：见图应注意问题：①对于泵间接串联，前面泵扬程排至后面泵时，应有剩下扬程，不然不能正常工作。②尽可能选取型号相同或特征曲线相近水泵串联，不然因为串联时流量较大水泵必定在低流量下工作，不能发挥其效能，因而很不经济。③串联工作时，若有一台泵发生故障，整个系统就得停顿工作。流机流体机械的运行与调节第28页作业：P201思索题：6-4习题：6-6、6-7流机流体机械的运行与调节第29页§6-5泵与风机运行操作一、泵运行操作1.开启特征开启过程中，作用在转子上各种转矩：M=M0+M'=（Mm+MF）+M'M——电动机转矩M0——总阻力矩M'——开启过程中转子加速转矩Mm——各种机械摩擦阻力矩MF——流体各种摩擦阻力矩ef曲线——电动机开启特征曲线

Mp——电动机额定功率转矩，ab曲线——总阻力矩随泵转速改变（对于离心泵带负荷开启或轴流泵空负荷开启，其总阻力矩随泵转速改变曲线ab′）两曲线交点A——开启过程稳定点若泵阻力矩过大，转矩平衡点上移，如处于A′点，则很可能使电动机过载而损坏。

流机流体机械的运行与调节第30页泵正常开启——开启功率为最小时离心泵应关闭出口阀开启轴流泵则应把入口、出口阀均打开后再开启2.泵开启、运行维护、停泵及事故处理1）开启程序检验：全方面开启准备：充水、关阀（离心式）/开阀（轴流式）、给水泵暖泵合闸开启：待到达额定转速后，进入正常运行状态2）正常运行维护、停泵和事故处理正常运行维护：随时观察和检验，定时统计停泵：离心式泵先关阀，给水泵冷却、最终停润滑系统常见事故及处理：见教材P184。流机流体机械的运行与调节第31页二、风机操作1.风机启动：主要防止电动机过载。需注意两个问题：（1）离心风机应关闭进口挡板启动；轴流风机应适当开启挡板启动；若为动叶可调则关闭叶片启动。（2）对于高温通风机所配电动机功率，是按输送介质正常工作温度选定。但风机在启动时气体很难达到这个温度，而气体温度越低密度越大，则很可能使电动机启动过载。为此，一方面要采取加热气体措施，其次又要随时监测电动机是否过载。2.正常运行维护：与泵相同。3.常见事故：性能方面和机械两方面性能方面事故及其消除方法见教材P186流机流体机械的运行与调节第32页三、暖泵暖泵原因：给水泵在开启过程中，因为高温给水经过，使泵体温度从常温很快升高到100℃～200℃，必定造成了泵体内外和各个部分之间温差。若没有足够长传热时间和适当控制温升办法，必定使泵各处膨胀不均，造成泵体各部分变形、磨损、振动和轴承抱轴等事故。暖泵：在较短时间内使泵体各处以允许温升、均匀膨胀到达进入工作状态前要求。暖泵方式：专设一套暖泵装置系统，分正暖和倒暖。1）正暖（普通在冷态下开启时用）：暖泵水取自除氧器，热水从泵吸入口端暖水管流入泵内，暖泵后从泵出口端流出，然后经暖泵水管放泄到集水箱或地沟。2）倒暖（常在热态下开启时用）：倒暖热水取自给水压力母管或另一台泵出口，从给水泵出口端进入泵内，暖泵后经水泵入口流目除氧器。流机流体机械的运行与调节第33页单元机组锅炉给水泵暖泵水管路系统如图所表示：“正暖”：取水于相邻前置泵出口，从水泵低压侧进入泵体，由高压侧下部经放水阀3排放至冷水集水箱；“倒暖”：取水于给水母管并经过减压，从水泵高压侧进入泵体，然后自吸水管经前置泵倒流回除氧器。假如因为某种原因，全部水泵全部停掉，此时应马上开启放水阀3，将泵内水全部放入集水箱，同时打开暖泵水管阀门4，进行通水保温，以备泵再次开启。流机流体机械的运行与调节第34页§6-6泵与风机常见问题一、风机不稳定工况：1.风机旋转脱流1）脱流：流体在叶片凸面流动遭到破坏，边界层严重分离，阻力大大增加，升力急剧减小现象。2）旋转脱流：在叶轮叶栅上，一旦某一个或一些叶片上首先产生脱流，就会在整个叶栅上逐一叶片地传输现象。2.风机喘振1）喘振：风机出现流量、全压大幅度波动，引发风机及管路系统周期性猛烈振动，并伴伴随强烈噪声现象。2）预防和消除喘振办法：设计选型时，避开不稳定区、设置再循环管或放气阀、管早稻防止容积过大管段、采取适当调整方法，扩大稳定区、在动叶轮前加装分流器。流机流体机械的运行与调节第35页3、并联工作“抢风”现象：

“抢风”：并联运行风机，一台流量尤其大，而另一台流量尤其小现象。控制办法：（1）在低负荷时采取单台运行；（2）开启旁路门阻止抢风现象发展。二、泵与风机磨损1.主要磨损部位：离心式风机：叶片头部和尾部、机壳舌部附近轴流式风机：沿机翼型叶片整个前缘2.影响泵与风机磨损原因1）磨损件金属材料硬度：磨损量与金属材料硬度成反比；2）气流含颗粒浓度：磨损量与颗粒浓度成正比；3）颗粒硬度和尺寸：磨损量与硬度和尺寸成正比；4）风机转速：磨损量与转速平方成正比。流机流体机械的运行与调节第36页3.减轻砂与风机磨损方法1）采取耐磨金属材料制造；2）易磨损处覆盖防磨护板；3）降低叶片入口气流速度；4）降低叶轮转速；5）提升除尘效率，降低烟气中煤灰浓度。流机流体机械的运行与调节第37页§6-7泵与风机噪声及控制办法

一、风机噪声风机噪声包含气动噪声、机械噪声和电磁性噪声。1.气动噪声气动噪