泵与风机的运行、调节及选择教学课件

泵与风机第4章泵与风机的运行、调节及选择泵与风机第4章泵与风机的运行、调节及选择§4-1泵与风机的串联、并联运行§4-2泵与风机的运行工况调节

§4-3离心式泵与风机叶片的切割与加长

§4-4离心泵的系列型谱

§4-5泵与风机的启动和运行§4-6泵与风机运行中的几个问题§4-7泵与风机的选择第4章泵与风机的运行、调节及选择§4-1泵与风机的串联、二、泵与风机的并联运行一、泵与风机的串联运行§4-1泵与风机的串联、并联运行引言二、泵与风机的并联运行一、泵与风机的串联运行§4-1泵与风1、泵与风机在管路系统中的运行工况点：引言2、稳定性工作条件：3、联合工作需求：两者性能曲线的交点。反映了两者能量供与求的平衡关系泵与风机管路系统从主要安全、经济和容量三个方面考虑。1、泵与风机在管路系统中的运行工况点：引言2、稳定一、泵与风机的串联运行

前一台泵向后一台泵的入口输送流体的运行方式。

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。1、什么是串联运行

2、串联运行的目的

串联各泵所输送的流量均相等；而串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即：

3、串联运行的特点

泵串联后的性能曲线的作法：把串联各泵的性能曲线H-qV上同一流量点的扬程值相加。（以泵为例）一、泵与风机的串联运行4、串联运行工况点

5、串联运行时应注意的问题qVHCMOHc-qVH-qV

2

安全性：经常串联运行的泵,应由qVmaxHg(或Hd)防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵,应按Pshmax

Pgr

驱动电机不致过载。

1

宜适场合：Hc-qV较陡，H-qV较平坦。4、串联运行工况点5、串联运行时应注意的

5、串联运行时应注意的问题

4

启动程序（离心泵）：启动时，首先必须把两台泵的出口阀门都关闭，启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门；在第二台泵出口阀门关闭的情况下再启动第二台。

3

经济性：对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点的流量相等或接近。

5

泵的结构强度：由于后一台泵需要承受前一台泵的升压,故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同。

6

串联台数：串联运行要比单机运行的效果差，由于运行调节复杂,一般泵限两台串联运行；由于风机串联运行的操作可靠性差，故一般不采用串联运行方式。5、串联运行时应注意的问题4启动程序（离心泵）二、泵与风机的并联运行

两台或两台以上的泵向同一压力管路输送流体时的运行方式。

一般来说，并联运行的主要目的包括：增大流量；台数调节；一台设备故障时，启动备用设备。1、什么是并联运行

2、并联运行的目的

并联各泵所产生的扬程均相等；而并联后的总流量为并联各泵所输送的流量之和。即：

3、并联运行的特点

泵并联后的性能曲线的作法：把并联各泵的性能曲线H-qV上同一扬程点的流量值相加。（以泵为例）二、泵与风机的并联运行qVHBMOHc-qVH-qVCqVBqVMqVC4、并联运行工况点

5、并联运行时应注意的问题

2

安全性：经常并联运行的泵,应由qVmaxHg(或Hd)防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵,应按Pshmax

Pgr

驱动电机不致过载。

1

宜适场合：Hc-qV较平坦，H-qV较陡。qVHBMOHc-qVH-qVCqVBqVMqVC

5、并联运行时应注意的问题

3

经济性：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，应使各泵最佳工况点的流量相等或接近。在选择设备时，按B点选择泵。

4并联台数：从并联数量来看，台数愈多并联后所能增加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多并不经济。

5、并联运行时应注意的问题3经济性：对经常并§4-2泵与风机的运行工况调节

引言一、非变速调节二、变速调节

三、并联运行中的运行工况调节

§4-2泵与风机的运行工况调节引言一、非变速调节二、变速§4-2泵与风机的运行工况调节

引言1、什么是运行工况调节

2、调节方式分类

3、主要内容

泵与风机运行时，其运行工况点需要随着主机负荷的变化而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变的过程称为运行工况调节。

非变速调节和变速调节

常用调节方式的工作原理、优缺点及适用场合；典型并联运行工况调节。

§4-2泵与风机的运行工况调节引言1、什么是运行一、非变速调节

常用的调节方式主要有：节流调节、离心泵的汽蚀调节、分流调节、离心式和轴流式风机的前导叶调节、混流式和轴流式风机的动叶调节等。

前提条件：（一）节流调节分类：改变节流部件的开度。实施方法：n≡C出口端和进口端节流。1．出口端节流调节

工作原理：qVqV

qVMMMHqVNh

NNK运行效率：

一、非变速调节常用的调节方式主要有：节流调节

（会使泵的吸入管路阻力增加而导致泵进口压强的降低，有引起泵汽蚀的危险）。

离心式小容量泵与风机采用，并逐渐被代替；轴流式泵与风机不采用该方式（qV↓→Psh↑→电动机过载）。

简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失很大，调节量↑→严重，单向：小于额定流量的方向。（一）节流调节1．出口端节流调节

优缺点：适用场合：2．进口端节流调节

工作原理：23Ⅱp1ⅠqVMqVM经济性：

适用场合：比出口端节流经济。

泵不采用进口端节调节仅在风机上使用。

h1h2BqVBC

汽蚀调节方式一般多在中小型火力发电厂的凝结水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。

（二）汽蚀调节什么是汽蚀调节：适用场合：仅在风机上使用。

ⅡⅡⅠⅠqVHH-qVHc-qVAⅠⅡMqVMM1qVM1qVM2M2工作原理：

泵出口调节阀全开，负荷变化→凝汽器热井中水位变化→汽蚀→凝结水泵输出流量，使之与汽轮机排汽量达到自动平衡。

图解

H-qV和Hc-qV→平坦→流量调节范围↑。

排汽量→泵内汽蚀。为使长期处于低负荷下的凝结水泵安全运行，在设计制造方面应采用耐汽蚀材料；在运行中，可考虑同时应用分流调节。

注意：

汽

简单、可靠、方便、调节装置初投资较低；调节损失大，调节量↑→严重，单向。（三）分流调节优缺点：工作原理：经济性：

前提条件：n≡CACqVP2qVP1DBHqVOH-qVHc2-qVHc1-qVHc-qVP2qVP1qVP2PMP1阀2阀1水泵阀1全开、阀2全关阀2全开、阀1全关-qV

HP

PM

与节流调节比较，离心式泵与风机的分流调节经济性较差，而轴流式泵与风机的分流调节要经济些（qVP1基数大）。

改变分流管路阀门开度。实施方法：图解

简单、可靠、方

为防止在小流量区可能发生汽蚀，锅炉给水泵→再循环阀、凝结水泵→旁路阀的阀门开度进行分流调节。

（三）分流调节适用场合：

对不采用动叶或变速调节的轴流式水泵，采用分流调节无论从安全可靠性还是从经济性方面，都比采用节流调节要好。

（四）前导叶调节（风机）前导叶调节离心式：入口导流器调节

轴（混）流式：入口静叶调节

1、离心式风机的入口导叶调节常用导流器结构：（a）轴向导流器（b）简易导流器（c）斜叶式导流器为防止（四）前导叶调节（风机）工作原理：pT=（u22u-u11u）

导流器的作用：正预旋→1u↑和2u↓→pT↓节流→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：4-73型锅炉送、引风机,当调节流量在60%~90%qVmax时,功率节约：轴向导流器约15%~24%；简易导流器约8%~13%。经济性：

构造简单、装置尺寸小、运行可靠和维护管理简便、初投资低。优点：（四）前导叶调节（风机）工作原理：pT=（u22u-u1（四）前导叶调节（风机）

目前，离心式风机普遍采用这种调节方式。对于大型机组离心式送、引风机，由于调节范围大，可采用入口导叶和双速电机的联合调节方式，以使得在整个调节范围内都具有较高的调节经济性。适用场合：2、轴流式和混流式风机的入口静叶调节入口静叶结构：工作原理：图解

入口静叶动叶出口静叶入口静叶调节机构（四）前导叶调节（风机）（四）前导叶调节（风机）2、轴流式和混流式风机的入口静叶调节工作原理：

与离心式风机轴向导流器相似。调节特性：

2MCR点选在max点，TB点选择在max点的大流量侧。

100%机组额定负荷流量工况点安全流量的最大流量点负预旋调节

比只能作正预旋调节的离心风机入口导流器调节具有更高的运行经济性，故国内火力发电厂的锅炉引风机有不少均采用了入口静叶调节的子午加速轴流式风机。

经济性及其适用场合：

正预旋→减小流量。

1双向：（四）前导叶调节（风机）2、轴流式和混流式风机的入口静叶调节

大型轴流式、混流式泵与风机在运行中，采用调整叶轮叶片安装角的办法来适应负荷变化的调节方式（n≡C）。

工作原理：（五）动叶调节（轴流式和混流式泵与风机）

什么是：；pT=

uuy=+

（4-4）（4-5）

y

、

速度三角形

u、

2

HT

、pT、

qV轴流式泵与风机的性能曲线叶片安装角冲角几何平均相对速度角a大型轴流（五）动叶调节动叶调节机构

：

传动方式分为：机械传动和液压传动两类，对于大型泵与风机以采用液压传动为好

。图4-10大型立式混流泵油压式动叶操纵系统。图4-11轴流式风机动叶调节液压传动装置分配阀调节缸活塞位移指示杆液压伺服机构

随时改变动叶的安装角的调节方式称为全可调。

半可调方式：没有动叶调节机构,只能在停机时，方可调整动叶的安装角，适用于中、小型的轴流式、混流式泵或风机。

（五）动叶调节动叶调节机构：传动方式分为：

初投资较高，维护量大。宜适用于容量大、调节范围宽的场合。目前火力发电厂越来越多的大型机组的送、引风机和循环水泵均采用了该调节方式。

调节特性：

2

MCR点选在max点，TB点选择在max点的大流量侧。

100%机组额定负荷流量工况点安全流量的最大流量点

1双向。（五）动叶调节

4

H-qV陡，管路阻力变化时，流量变化很小。

5有利于大型泵与风机的启停。3等效线∥管路性能曲线，调节时高效范围相当宽。在相当大的范围内经济性及其适用场合：

不同型式通风机各种非变速调节方式调节特性比较图1-43不同型式通风机调节特性比较

对于离心式风机前向叶轮的调节性能好于后向叶轮。而动叶可调轴流式风机的调节性能好于离心式。因此，在选择泵与风机时，要根据实际情况，合理地进行选择。

1—4-73离心式（后向）带进气箱及轴向导流器；2—YH70子午加速轴流式静叶调节；3—0.68-155-1

离心式（前向）带进气箱及轴向导流器；4—SAF28/18-1轴流式动叶调节；Psh0、qV0—为未做调节时的轴功率、流量不同型式通风机图1-43不同型式通风机调节特性比较二、变速调节

2转速效应（使效率下降）。

在管路性能曲线不变的情况下，通过改变转速来改变泵与风机的性能曲线，从而改变其运行工况点的调节方式。

什么是：HPshqVH0n1

-qVPsh-qVn0H

-qV

Hc-qVA1H1B1C0qV0B0A0C1qV1当Hst=0时理想情况下，最大可能的节能效果。qV1=qV0/2H1=H0/4，Psh1=Psh0/8节能原理

：A0∽A1qVn，Hn2，Pshn3影响节能效果的制约因素：

1Hst

0

。

3变速调节设备本身的能量消耗。

HqVn0H

-qV

Hc-qVA0qV0H0qV1A1A2qV2二、变速调节2转速效应（使效率下降）二、变速调节

现代高参数、大容量电站机组的泵与风机常采用变速调节方式；一般小型机组很少采用。适用场合：

与非变速比较，附加节流损失，在很大的变工况范围内，使之保持较高的运行效率；但是，变速传动装置或可变速原动机投资昂贵。优缺点：变速调节分类：液力偶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交流电动机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频调速低效变速调节高效变速调节定速电动机经传动装置的变速调节叶片式泵与风机的变速调节二、变速调节三、并联运行中的运行工况调节

（一）并联泵运行中一台进行节流的工况调节Hc-qV非节流泵的工况变化线节流泵的工况变化线hNⅠ、ⅡH-qVⅠ+Ⅱ图4-22并联泵中一台进行节流调节示意图OH

qVqV2qVM’qV1qV1+2qVMM1+2MM’M2’M2M1DⅡBACⅠ三、并联运行中的运行工况调节（一）并联泵运行中一台进三、并联运行中的运行工况调节

（二）并联泵运行中一台进行变速的工况调节

Hc-qV定速泵的工况变化线变速泵的工况变化线DBACⅡⅠNⅠ、ⅡH-qVⅠ+Ⅱ图4-23并联泵中一台进行变速调节示意图OH

qVqV2qVM’qV1qV1+2qVMM1+2MM’M2M1逆止阀调节阀三、并联运行中的运行工况调节（二）并联泵运行中一台进M-qVHc-qVH-qVHBHAHqVO【例】试定性比较泵出口节流调节与变速调节的经济性。【解】变速后的运行工况点为A；节流后的运行工况点为B点；

变速调节时的轴功率为

由于HB＞HA，且C＞B则节能效果为BBACqVAqVMC

过A点的相似抛物线OAC交泵的性能曲线于C（A∽C

）。则，节流调节时的轴功率为M-qVHc-qVH-qVHBHAHqVO【例】试§4-3离心式泵与风机叶片的切割与加长

引言一、切割定律

二、切割方式三、切割定律的应用§4-3离心式泵与风机叶片的引言一、切割定律二、引言

问题的提出：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。但现场常存在设备容量过大或过小的问题，其原因如下：现场改造方法：切割叶轮叶片：加长叶轮叶片：流量、扬程（全压）及功率降低；则反之。

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2配套性差3装置改变（规格、品种）引言问题的提出：离心式泵与风机在设一、切割定律

若叶轮叶片切割量较小，则2y和不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前提假设：

切割前、后性能参数的对应关系：

（1）对于中、高比转速的离心泵（ns=80~350）或叶轮前盘为锥形或弧形的离心式通风机，可认为D2b2=

，则有（4-16）或（4-17）（4-18）一、切割定律一、切割定律

若叶轮叶片切割量较小，则2y和不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前提假设：

切割前、后性能参数的对应关系：（4-19）或（4-20）（4-21）

（2）对于低比转速的离心泵（ns=30~80）或叶轮出口附近的前盘为平直形的离心式通风机

，可认为b2=，则有一、切割定律一、切割定律

切割前、后性能参数对应关系的本质：对于上述情况（1），即认为：D2b2=，则

切割前、后对应工况点应遵循的规律：

并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、后对应工况点之间的关系。或

对中高比转速的离心泵及叶轮前盘为锥形或弧形的离心式通风机而言，其切割前、后的对应工况点均在同一条过坐标原点的切割抛物线上。（4-22）一、切割定律切割前、后性能参数对应关系的本

（1）切割量的限制。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。

对于离心式通风机，通常D/D2=＜7%~15%，其中，

7%为叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而15%为叶轮前盘为平直形通风机的切割量。

对于离心泵，其允许的Dmax与ns的关系如表4-4所示：

表4-4不同比转速离心泵和混流泵的最大切割量二、切割方式（工作条件及结构）（1）切割量的限制。叶轮外径的切割应以效率不致大量下降

分2~3次切割；以防切割过量致使泵与风机的出力不够

。

离心式通风机经常采用加长叶片的方法。叶片的加长一般按原方向，保持2y不变，若加长量在5%以内，应采用一次加长（叶轮强度）。

（2）分次切割、一次加长的原则。

离心泵通常只采用切割的方法。

应适当放大蜗舌和叶轮间的间隙。间隙过小（噪声，效率）；电动机是否过载、需要更换的问题。同时还应考虑：二、切割方式图4-24蜗舌间隙放大分2~3次切割；以防切割过量致使泵与风机

（4）对于离心通风机，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。

（3）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。二、切割方式

（5）对于混流泵，应把前后盖板切割成不同直径，如图4-25所示。图4-25混流泵叶轮车削方式（a）斜车削；（b）平行车削

对于分段式多级离心泵，切割时应保留其前、后盖板，只切割叶片。以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间隙过大而导致泵的效率下降。

（4）对于离心通风机，其叶片切割有两种方式：一种三、切割定律的应用

【例4-1】某输送常温水的单级单吸离心泵在转速n=2900r/min时的性能参数如下表。管路性能曲线方程为：Hc=20+78000qV2，m；式中qV的单位为m3/s。泵的叶轮外径D2=162mm，水的密度=1000㎏/m3。求：（1）此泵系统的最大流量及相应的轴功率；（2）当若拟通过切割叶轮方式达到实际所需的最大流量qV=6×10-3m3/s，问切割后叶轮直径D2为多少？（3）设切割后对应工况泵效率不变，采用切割叶轮方式比采用出口节流调节能节约多少轴功率？【解】首先，把泵的性能曲线和管路性能曲线按相同的比例尺画在同一坐标图上，则泵性能曲线H-qV和管路性能曲线Hc-qV的交点即为运行工况点三、切割定律的应用【例4-1】某输送常温水的单级单吸（如图所示）,M点的流量即为泵系统最大流量qVmax。从图可读出：M(qV,H,

)

=

(7.910-3m3/s，24.8m，64.5%)

。则相应的轴功率为

其次,求泵系统最大流量为610-3m3/s时的叶轮直径D2。切割叶轮后管路性能曲线不变，故其运行工况点必在管路性能曲线流量为qV=610-3m3/s这一点M

上。从图可读出：M

(qV,H)=(610-3m3/s，22.8m

),但点M与M点不是切割前、后的对应点,故需求出在H-qV上（即D2=162mm时的性能曲线上）与M点的对应工况点。该离心泵的比转速ns为三、切割定律的应用（如图所示）,M点的流量即为泵系统最大流量qVmax。从图属于中、高比转速离心泵，对应工况点均在切割抛物线上，过M点的切割抛物线为

在图上作切割抛物线与泵性能曲线交于A点，则M点与A点为切割前、后的对应点。从图可读出：A（qV,H,）=（6.710-3m3/s，28m，65%），由切割定律可得（mm）或（mm）其误差由图解法作图和读数误差产生，现取D2=146mm。

现比较切割叶轮法和出口节流调节法使qV=610-3m3/s时各自的轴功率。三、切割定律的应用属于中、高比转速离心泵，对应工况点均在切割抛物线上，过M点

M的效率应与对应点A相同（假设切割后效率不变），故

=A=65%，则

节流调节时泵的性能曲线不变，故运行工况点为M点，可读得M（qV,H,）=（610-3m3/s，29.8m，64.5%），则节流调节时的轴功率为三、切割定律的应用

故得切割叶轮法比出口节流调节法节约轴功率

若考虑到D/D2=

(

162-146

)

/162=9.8%时效率下降1%，即

=64%，则

M的效率应与对应点A相同（假设切割后效率不变），故§4-4离心泵的系列型谱

一、离心泵的工作范围

泵在最佳工况运行时是最理想、最经济的。但实际上无法满足这种需求。图4-27泵的工作范围

工作范围的提供方式：制造厂家按上述方法对每一台离心泵规定了一个工作范围，并将其标示于该泵的产品样本中，供用户查用。

离心泵的工作范围：可通过切割叶轮外径或改变转速的方法，以效率下降5%~8%为界作出，如图4-27所示。此外，还可以采用更换叶轮的方法扩大泵的工作范围。§4-4离心泵的系列型谱一、离心泵的工作范围§4-4离心泵的系列型谱

二、离心泵的系列型谱

将同类结构或某种用途的泵称为一个系列。将同一系列、规格（指同一系列中尺寸和性能不同的泵）不同的泵的工作范围绘在同一坐标图中，称为型谱。1、定义：

系列型谱一方面供用户选择需要的泵，另一方面用于指出发展新产品的方向。2、用途：3、说明：

下图所示为（D、DG、DY1型）锅炉给水泵系列型谱。型谱中的数字为该系列中某种泵的规格。

§4-4离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱§4-5

泵与风机的启动和运行

一、泵与风机的启动特性

1、基本概念

1泵与风机的启动特性：泵与风机转子从静止到额定转速所需的旋转力矩随转速的变化关系。2泵与风机的启动转矩：使泵与风机由静止开始运动，必须克服其全部旋转部分的惯性力、

轴承及填料箱等的阻力所需的旋转力矩之和。约为其额定转矩的10

~20%。

3电动机的启动转矩：泵与风机所需的转矩与为加速电动机转子的转动惯量所需的剩余转矩之和。

约为泵与风机额定转矩的100

~200%。相应的启动电流一般为额定值的500~700%。

2、泵与风机的启动过程分析（以泵为例）§4-5泵与风机的启动和运行一、泵与风机的启动特性1ME10~20%MC，则泵的启动特性曲线为EFDC。

AH-qVH5040302010

qV(m3/min)12345（a）泵在管路系统中的性能曲线；n0=1750r/minPsh-qVPsh(kW)204060

1闸阀全闭n0慢启闸阀至全开的过程M(%)2040608020

n(%)406080（b）泵的启动特性曲线

19.5kW39kWCDEFAC47mD

在离心泵性能曲线图上：ADC

(n=n0)，且Mn2，则

在(b)图上：ADC

(n=n0)，

在(b)图上:因nB/n0=84%，则泵的启动特性曲线为EFBC。

Hc1-qVAPsh-qVPsh(kW)204060H-qVH5040302010

qV(m3/min)12345（a）泵在管路系统中的性能曲线；

2当管路系统为Hc1-qV时，自闸阀全开启动n0的过程M(%)2040608020

n(%)406080（b）泵的启动特性曲线

33mB19.5kW39kWCDEFB84AC47mD

在(a)图上：ABC，Hst=HB=33m(相当于启阀点)，则n0=1750r/min在(b)图上:因nB/n0=84%，

在(b)图上:泵的启动特性曲线为EFC。

Hc1-qVAPsh-qVPsh(kW)204060H-qVH5040302010

qV(m3/min)12345（a）泵在管路系统中的性能曲线；

3当管路系统为Hc2-qV时，自闸阀全开启动n0的过程M(%)2040608020

n(%)406080（b）泵的启动特性曲线

33mB19.5kW39kWCDEFB84AC47mD

在(a)图上：AC，Hst=0m，当压出管较短，管中液体流量较小时，与启动同时，流量逐渐增大。

n0=1750r/minHc2-qV

若压出管很长且容纳液体量较多时,为加速液体需要花费时间，此时相当于管路系统为Hc1-qV

时的情况。在(b)图上:泵的启动特性曲线为EFHc1-qVAPsh-qVPsh(kW)204060H-qVH5040302010

qV(m3/min)12345（a）泵在管路系统中的性能曲线；4轴流泵的启动过程分析

M(%)2040608020

n(%)406080（b）泵的启动特性曲线

33mB19.5kW39kWCDEFB84AC47mD

由于轴流泵的关阀功率很大，所以要在闸阀全开时启动。自启动加速Hst之前，仍相当于关阀运转，故转矩很大。与离心泵比较，HD相对较高，HD与HB差值较大，因而，轴流泵启动特性曲线中的B点将向B点偏移。n0=1750r/minHc2-qVBHc1-qVAPsh-qVPsh(kW)204060H-3、电动机的启动

电动机的启动转矩远大于泵所需的启动转矩，其启动电流一般为额定值的5

~

7倍。受地区电源容量的限制，一般电动机不直接全压启动，而是借助星三角启动器、启动补偿器等进行降压启动，以尽可能减小启动电流。4、大型泵与风机的启动

由于大型泵与风机的转动惯量较大，故其所需电动机的启动转矩也较大，启动中，电动机可能产生很大的冲击电流，以至影响到电网的正常运行。为改善泵与风机的启动条件，可采用变速调节的方法；对于大型动叶可调轴流式泵与风机，可在调节动叶安装角为最小的情况下启动。

3、电动机的启动电动机的启动转矩远大于泵所需§4-6泵与风机运行中的几个问题引言

泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行效率偏低、振动、磨损等问题。

效率问题：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，运行效率已得到了大大改善。§4-6泵与风机运行中的几个问题引言§4-6泵与风机运行中的几个问题引言

磨损问题：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，从而破坏了风机的动静平衡，引起风机振动，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，其磨损也更为严重。

§4-6泵与风机运行中的几个问题引言§4-6泵与风机运行中的几个问题引言

振动问题：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，通常将泵与风机的振动分为流体流动引起的振动、机械原因引起的振动以及由原动机引起的振动三类。§4-6泵与风机运行中的几个问题引言§4-6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，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。引言

流体流动引起的振动包括：水力振动、旋转脱流引起的振动和喘振。一、水力振动

水力振动主要是由于泵内或管路系统中流体流动不正常而引起的，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，且主要因水力冲击和泵内汽蚀引起。§4-6泵与风机运行中的几个问题由于非流水力冲击（以给水泵为例）

产生机理：由于给水泵叶片的涡流脱离的尾迹要持续一段很长的距离，在动静部分产生干涉现象，当给水由叶轮叶片外端经过导叶和蜗舌时，就要产生水力冲击，形成有一定频率的周期性压强脉动，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。

后果影响：若各级动叶和导叶组装位置均在同一方向，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。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）

防止措施：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。水力冲击（以给水泵为例）产生机理：由于给水泵二、旋转脱流引起振动

产生机理：

一方面，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“脱流”或“失速”现象。

叶片的正常工况和脱流工况动叶中旋转脱流的形成二、旋转脱流引起振动产生机理：叶片二、旋转脱流引起振动

产生机理：

另一方面，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，脱流首先发生在冲角最先达到临界值的某一叶片进口处。

叶片的正常工况和脱流工况动叶中旋转脱流的形成二、旋转脱流引起振动产生机理：叶片二、旋转脱流引起振动

产生机理：

在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以的旋转速度沿叶轮旋向相反传播，致使脱流最终以（

-）的速度旋转。称之为“旋转脱流”或“旋转失速”。

叶片的正常工况和脱流工况动叶中旋转脱流的形成二、旋转脱流引起振动产生机理：叶片二、旋转脱流引起振动

后果影响：

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，其作用频率与旋转脱流的转速及脱流区的数目成正比，会使叶片产生疲劳。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，叶片将发生共振，进而造成叶片断裂，并可能将全部叶片打断。

防止措施：应尽量避免泵与风机在不稳定工况区运行。二、旋转脱流引起振动后果影响：

喘振现象：若具有驼峰形性能曲线的泵与风机在不稳定区域内运行，而管路系统中的容量又很大时，则泵与风机的流量、能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。这种现象称为“喘振”或“飞动”现象。

三、喘振

当用户所需要的流量小于qVK时,风机的运行工况点将由E点滑向K点,并将周而复始地按EKCDE各点重复循环，形成运行工况的周期性波动。图4-33喘振现象

原因分析（以风机为例）：图4

-32大容量管路系统F压缩效应流体惯性膨胀效应流体惯性p逆向压差顺向压差喘振现象：若具有驼峰形性能曲三、喘振

防止措施：三、喘振

（1）采用分流调节可装设再循环管或自动排出阀门，使泵与风机的排出流量恒大于临界流量。

（2）采用变速调节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。

（3）采用动叶调节对轴流式泵与风机，可减小其动叶安装角，使性能曲线向左下方移动。

（5）最根本的措施尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的泵与风机。

（4）切割叶轮叶片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，使性能曲线向左下方移动。防止措施：三、喘振（1）采用旋转脱流和喘振现象的区别与联系：

三、喘振

旋转脱流是叶片结构特性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。

喘振是泵与风机性能与管路系统耦合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。

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，在出现喘振的不稳定工况区内必定会出现旋转脱流。旋转脱流和喘振现象的区别与联系：三、喘振选择的总的原则§4-7泵与风机的选择

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、制造的泵与风机的过程。选择的主要内容

一、泵的选择二、风机的选择

所选择的设备在系统中能够安全、经济运行。选择的总的原则§4-7泵与风机的选择泵

确定泵与风机的型式（类型）、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、被输送流体的状况（如、、pa）以及运行条件等原始资料。

选择的主要内容

（2）根据实际要求,

确定最大流量qVmax和最大扬程Hmax或最大全压pmax。视用途不同分别加上适当的安全裕量，

作为选用泵与风机的依据。

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，即型号确定泵与风机的型式（类型）、台数、规格（大小式中qV、H（p）——分别为计算流量和计算扬程（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。

（5）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。

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。式中qV、H（p）——分别为计算流量和计算扬程（全压）。

此方法是在上述程序(1)、(2)、(3)的基础上（即泵类型已确定了的情况下）进行选择的，其步骤如下：一、泵的选择

1、利用“泵性能表”选择水泵

（1）根据计算流量qV和计算扬程H，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，则优先选用比转速高、结构尺寸小、重量轻的泵，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。必要时还可通过变径或变速使之符合要求。此方法是在上述程序(1)、(2)、(

1、利用“泵性能表”选择水泵

（2）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。

2、利用“泵的系列型谱图”选择水泵

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：

（1）确定计算流量qV和计算扬程H；

（2）选定转速n，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）；

（4）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。1、利用“泵性能表”选择水泵（

2、利用“泵的系列型谱图”选择水泵

（6）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。

（5）根据所选规格，从“泵类产品样本”中可找到相应的泵性能曲线，再根据泵在系统中的运行方式以及系统的管路性能，检查泵在系统中的运行情况。二、风机的选择

1、利用“风机性能表”选择风机

此方法与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。2、利用“泵的系列型谱图”选择水泵

这是最常用的一种方法，可得到满意的效果，其步骤如下：

2、利用“通风机的性能选择曲线”选择风机

（1）确定风机的计算流量

qV和计算全压p，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0表示。其换算方法如下：

qV0=qV

（4-28）（4-29）（4-30）这是最常用的一种方法，可得到满意的效果，其步

2、利用“通风机的性能选择曲线”选择风机

式中，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。2、利用“通风机的性能选择曲线”选择风机2、利用“通风机的性能选择曲线”选择风机

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风机。图4-38风机选择曲线的使用2、利用“通风机的性能选择曲线”选择风机

2、利用“通风机的性能选择曲线”选择风机

（4）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。

3、利用无因次性能曲线选择风机

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qV和计算全压p，并将计算参数qV、p

换算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型，查出其最高效率点所对应的流量系数

和全压系数，选择时可把几种类型进行列表计算，以便于比较。2、利用“通风机的性能选择曲线”选择风机

3、利用无因次性能曲线选择风机

（4-31）（4-32）

（2）利用流量系数和压力系数公式

可求得：（4-33）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。

求出所需转速n，由n去查找已生产电机的转速n

，从中选用一个与n值相等或相近的转速n

即可。

（4-34）

（3）由选用的，按公式

3、利用无因次性能曲线选择风机（4-31）

3、利用无因次性能曲线选择风机

（7）将各类风机进行比较，选定最符合要求且运行经济性高的风机。

（4）由按式(4-31)、(4-32)可计算得。

（5）由

查所选类型的无因次性能曲线图，如果由确定的无因次性能曲线是在

曲线下面，而且紧靠曲线，即认为合适。否则，应加大叶轮直径或转速n

进行重选。（6）根据在曲线上得，利用公式：

（4-35）算出Psh，也可查

曲线查出

，经换算求得Psh后，再考虑安全系数，最后选配电动机。（8）根据负荷情况，确定合理的调节方式。3、利用无因次性能曲线选择风机泵与风机第4章泵与风机的运行、调节及选择泵与风机第4章泵与风机的运行、调节及选择§4-1泵与风机的串联、并联运行§4-2泵与风机的运行工况调节

§4-3离心式泵与风机叶片的切割与加长

§4-4离心泵的系列型谱

§4-5泵与风机的启动和运行§4-6泵与风机运行中的几个问题§4-7泵与风机的选择第4章泵与风机的运行、调节及选择§4-1泵与风机的串联、二、泵与风机的并联运行一、泵与风机的串联运行§4-1泵与风机的串联、并联运行引言二、泵与风机的并联运行一、泵与风机的串联运行§4-1泵与风1、泵与风机在管路系统中的运行工况点：引言2、稳定性工作条件：3、联合工作需求：两者性能曲线的交点。反映了两者能量供与求的平衡关系泵与风机管路系统从主要安全、经济和容量三个方面考虑。1、泵与风机在管路系统中的运行工况点：引言2、稳定一、泵与风机的串联运行

前一台泵向后一台泵的入口输送流体的运行方式。

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。1、什么是串联运行

2、串联运行的目的

串联各泵所输送的流量均相等；而串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即：

3、串联运行的特点

泵串联后的性能曲线的作法：把串联各泵的性能曲线H-qV上同一流量点的扬程值相加。（以泵为例）一、泵与风机的串联运行4、串联运行工况点

5、串联运行时应注意的问题qVHCMOHc-qVH-qV

2

安全性：经常串联运行的泵,应由qVmaxHg(或Hd)防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵,应按Pshmax

Pgr

驱动电机不致过载。

1

宜适场合：Hc-qV较陡，H-qV较平坦。4、串联运行工况点5、串联运行时应注意的

5、串联运行时应注意的问题

4

启动程序（离心泵）：启动时，首先必须把两台泵的出口阀门都关闭，启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门；在第二台泵出口阀门关闭的情况下再启动第二台。

3

经济性：对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点的流量相等或接近。

5

泵的结构强度：由于后一台泵需要承受前一台泵的升压,故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同。

6

串联台数：串联运行要比单机运行的效果差，由于运行调节复杂,一般泵限两台串联运行；由于风机串联运行的操作可靠性差，故一般不采用串联运行方式。5、串联运行时应注意的问题4启动程序（离心泵）二、泵与风机的并联运行

两台或两台以上的泵向同一压力管路输送流体时的运行方式。

一般来说，并联运行的主要目的包括：增大流量；台数调节；一台设备故障时，启动备用设备。1、什么是并联运行

2、并联运行的目的

并联各泵所产生的扬程均相等；而并联后的总流量为并联各泵所输送的流量之和。即：

3、并联运行的特点

泵并联后的性能曲线的作法：把并联各泵的性能曲线H-qV上同一扬程点的流量值相加。（以泵为例）二、泵与风机的并联运行qVHBMOHc-qVH-qVCqVBqVMqVC4、并联运行工况点

5、并联运行时应注意的问题

2

安全性：经常并联运行的泵,应由qVmaxHg(或Hd)防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵,应按Pshmax

Pgr

驱动电机不致过载。

1

宜适场合：Hc-qV较平坦，H-qV较陡。qVHBMOHc-qVH-qVCqVBqVMqVC

5、并联运行时应注意的问题

3

经济性：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，应使各泵最佳工况点的流量相等或接近。在选择设备时，按B点选择泵。

4并联台数：从并联数量来看，台数愈多并联后所能增加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多并不经济。

5、并联运行时应注意的问题3经济性：对经常并§4-2泵与风机的运行工况调节

引言一、非变速调节二、变速调节

三、并联运行中的运行工况调节

§4-2泵与风机的运行工况调节引言一、非变速调节二、变速§4-2泵与风机的运行工况调节

引言1、什么是运行工况调节

2、调节方式分类

3、主要内容

泵与风机运行时，其运行工况点需要随着主机负荷的变化而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变的过程称为运行工况调节。

非变速调节和变速调节

常用调节方式的工作原理、优缺点及适用场合；典型并联运行工况调节。

§4-2泵与风机的运行工况调节引言1、什么是运行一、非变速调节

常用的调节方式主要有：节流调节、离心泵的汽蚀调节、分流调节、离心式和轴流式风机的前导叶调节、混流式和轴流式风机的动叶调节等。

前提条件：（一）节流调节分类：改变节流部件的开度。实施方法：n≡C出口端和进口端节流。1．出口端节流调节

工作原理：qVqV

qVMMMHqVNh

NNK运行效率：

一、非变速调节常用的调节方式主要有：节流调节

（会使泵的吸入管路阻力增加而导致泵进口压强的降低，有引起泵汽蚀的危险）。

离心式小容量泵与风机采用，并逐渐被代替；轴流式泵与风机不采用该方式（qV↓→Psh↑→电动机过载）。

简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失很大，调节量↑→严重，单向：小于额定流量的方向。（一）节流调节1．出口端节流调节

优缺点：适用场合：2．进口端节流调节

工作原理：23Ⅱp1ⅠqVMqVM经济性：

适用场合：比出口端节流经济。

泵不采用进口端节调节仅在风机上使用。

h1h2BqVBC

汽蚀调节方式一般多在中小型火力发电厂的凝结水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。

（二）汽蚀调节什么是汽蚀调节：适用场合：仅在风机上使用。

ⅡⅡⅠⅠqVHH-qVHc-qVAⅠⅡMqVMM1qVM1qVM2M2工作原理：

泵出口调节阀全开，负荷变化→凝汽器热井中水位变化→汽蚀→凝结水泵输出流量，使之与汽轮机排汽量达到自动平衡。

图解

H-qV和Hc-qV→平坦→流量调节范围↑。

排汽量→泵内汽蚀。为使长期处于低负荷下的凝结水泵安全运行，在设计制造方面应采用耐汽蚀材料；在运行中，可考虑同时应用分流调节。

注意：

汽

简单、可靠、方便、调节装置初投资较低；调节损失大，调节量↑→严重，单向。（三）分流调节优缺点：工作原理：经济性：

前提条件：n≡CACqVP2qVP1DBHqV