泵与风机性能曲线

泵与风机课件制作：乔燕芳111111§7.2叶片式泵与风机的性能曲线

一、能头与流量性能曲线二、功率与流量性能曲线三、效率与流量性能曲线四、轴流式泵与风机性能曲线五、泵与风机性能曲线的比较引言六、预旋对泵与风机性能曲线的影响以离心式叶轮为例111111引言1、泵与风机的性能及性能曲线3、性能曲线的绘制方法（试验法、理论分析法）2、性能曲线的作用

能直观地反映泵与风机的总体性能，对其所在系统的安全和经济运行意义重大；

作为设计及修改新、老产品的依据；相似设计的基础；工作状态——工况（运行、设计、最佳）n=const.主要的H-qV或

p-qVP-qV

-qVn=const.其次[Hs]-qV

111111qVH2）H-qV曲线一、能头与流量性能曲线（H-qV）1）HT-qVT曲线由无限多叶片时的理论能头可得：HT=KHT

，qVT-q

=qVH=HT-hw

，HT-qVTHT-qVThf+hjhsH-qVTH-qVqqVd后向式径向式前向式111111qVPOPT-qVT二、功率与流量性能曲线（P-qV

）

空载功率P0=Pm+PV，若现场的凝结泵和给水泵闭阀启动，则这部分功率将导致泵内水温有较大的温升，易产生泵内汽蚀，故凝结泵和给水泵不允许空载运行。后向式径向式前向式qP-qV曲线P-qVTPmPVPT111111三、效率与流量性能曲线（

-qV）

泵与风机的

-qV性能曲线由下式计算可得，即并随性能表一起附于制造厂家的产品说明书或产品样本中。右图为与300MW、600MW机组配套用的锅炉给水泵的性能曲线。11111112SA意义：SA—单级双吸

12—吸入口直径被25除（吸入口直径为12×25=300mm）111111四、轴流式泵与风机性能曲线1、性能曲线的趋势分析

①．冲角增加，曲线上升；

③．叶顶和叶根分别出现二次回流，曲线回升。

②．边界层分离，叶根出现回流，曲线下降，但趋势较缓；

2、性能曲线的特点

①．存在不稳定工作区，曲线形状呈∽型；

②．空载易过载；③．高效区窄。111111五、泵与风机性能曲线的比较

（一）离心式泵与风机性能曲线的比较

离心式通风机三种不同型式叶轮的性能曲线

对前向式和径向式叶轮，能头性能曲线为一具有驼峰的或呈∽型的曲线，且随2y曲线弯曲程度。

K点左侧为不稳定工作区。

对后向式叶轮，能头曲线总的趋势一般是随着流量的增加能头逐渐降低，不会出现∽型。

1、H-qV性能曲线的比较111111

（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（后向式叶轮）五、泵与风机性能曲线的比较

结构参数后向式叶轮的性能曲线存在不同程度的差异。常见的有陡降型、平坦型和驼峰型三种基本类型。其性能曲线的形状是用斜度来划分的，即：

不同型式的性能曲线，其工程应用场合不同。应重点给予关注。qVHOabc关死点的能头最高效率点所对应的能头111111

（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（后向式叶轮）五、泵与风机性能曲线的比较

（1）陡降型曲线（Kp=25%~30%）其特点是：当流量变化很小时能头变化很大。例如火力发电厂自江河、水库取水的循环水泵，就希望有这样的工作性能。因为，随着季节的变化，江河、水库的水位涨落差非常大，同时水的清洁度也发生变化；但是，由于凝汽器内真空度的要求，其流量变化不能太大。qVHOabc111111

（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（后向式叶轮）五、泵与风机性能曲线的比较

（2）平坦型曲线（Kp=8%～12%）其特点是：当流量变化较大时，能头变化很小。例如火力发电厂的给水泵、凝结水泵就希望有这样的性能。因为，汽轮发电机在运行时负荷变化是不可避免的，特别是对调峰机组，负荷变化更大。但是，由于主机安全经济性的要求，汽包、除氧器以及凝汽器内的压强变化不能太大。qVHOabc111111

（一）离心式泵与风机性能曲线的比较（后向式叶轮）五、泵与风机性能曲线的比较

（3）有驼峰的性能曲线（驼峰曲线不能用斜度表示）其特点是：在峰值点k

左侧出现不稳定工作区，故设计时应尽量避免这种情况，或尽量减小不稳定区。

qVHOabcqVkk经验证明，对离心式泵采用右图中的曲线来选择叶片安装角2y和叶片数，可以避免性能曲线中的驼峰。

111111

（一）离心式泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较

前向式、径向式叶轮的轴功率随流量的增加迅速上升。当泵与风机工作在大于额定流量时，原动机易过载。

而后向式叶轮的轴功率随流量的增加变化缓慢，且在大流量区变化不大。因而当泵与风机工作在大于额定流量时，原动机不易过载。

2、P-qV

性能曲线的比较111111

（一）离心式泵与风机性能曲线的比较五、泵与风机性能曲线的比较

前向式叶轮的效率较低，但在额定流量附近，效率下降较慢；后向式叶轮的效率较高，但高效区较窄；而径向式叶轮的效率居中。

3、-qV性能曲线的比较

因此，为了提高效率，泵几乎不采用前向式叶轮，而采用后向式叶轮。即使对于风机，也趋向于采用效率较高的后向式叶轮。111111

（二）离心式、混流式及轴流式泵与风机性能曲线的比较

五、泵与风机性能曲线的比较

离心式泵与风机的H-qV曲线比较平坦，而混流式、轴流式泵与风机的H-qV曲线比较陡。因此，前者适用于流量变化时要求能头变化不大的场合，而后者宜用于当能头变化大时要求流量变化不大的场合。

1、H-qV性能曲线的比较111111

（二）离心式、混流式及轴流式泵与风机性能曲线的比较

五、泵与风机性能曲线的比较

离心式和轴流式泵与风机的Psh-qV曲线随着流量的增加其变化趋势刚好相反，前者呈上升趋势，而后者则急剧下降。因此，为了减小原动机容量和避免启动电流过大，启动时，轴流式泵与风机阀门应处于全开状态，而离心式泵与风机阀门则原则上应处于关闭状态。

2、P-qV

性能曲线的比较111111

（二）离心式、混流式及轴流式泵与风机性能曲线的比较

五、泵与风机性能曲线的比较

应引起注意的是：对于凝结泵和给水泵，为防止汽蚀，启动时则应开启旁路阀。

2、P-qV

性能曲线的比较

3．-qV性能曲线的比较

离心式泵与风机的-qV曲线比较平坦，且高效区宽；随着由离心式向轴流式过渡，-qV曲线越来越陡，高效区越来越窄。111111

（二）离心式、混流式及轴流式泵与风机性能曲线的比较

五、泵与风机性能曲线的比较

3．-qV性能曲线的比较

为了克服轴流式泵与风机轴功率变化急剧和高效区窄的缺点，提高调节效率，常常将其叶轮叶片设计成可调的。这样,当流量变化时，通过调节叶轮叶片的角度，使轴流式泵与风机仍具有比较高的效率。111111

（三）容积式泵与风机性能曲线特性五、泵与风机性能曲线的比较

1．活塞泵和柱塞泵

特点：①在理论上，这种泵可以达到任意大的扬程；②通过改变转速调节流量，通过排出阀开启度调节扬程；③当需要产生很高压强时（10MPa以上），采用柱塞泵。111111

（三）容积式泵与风机性能曲线特性五、泵与风机性能曲线的比较

2．齿轮泵和螺杆泵

用途：用于输送流量小、输出压强高的高粘性流体。在火力发电厂中，润滑系统常采用齿轮泵，而螺杆泵则常用作输送润滑油及调节油，也可作为锅炉燃料油输送泵。

111111

（三）容积式泵与风机性能曲线特性五、泵与风机性能曲线的比较

2．齿轮泵和螺杆泵

与活塞泵比较：其性能曲线的变化趋势相似。

不同点是：①qV-H曲线，漏泄损失随扬程增加而增加；②

-H曲线的高效区变窄，因为，高转速低扬程时，摩擦损失功率相对较大的所致。

螺杆泵与齿轮泵比较：前者效率更高、流量更均匀、可以实现与高速原动机直联，成为小型大流量泵，是一种较现代化的液体输送机械；由于泵内的流动不受搅拌且无脉动，因此可以安静平稳地运转，工作噪声低。111111

（三）容积式泵与风机性能曲线特性五、泵与风机性能曲线的比较

3．罗茨鼓风机

用途：在火力发电厂中，常用于气力输灰，锅炉本体除尘，烟气脱硫，煤粉沸腾燃烧，离子交换器逆洗等系统中。111111

（三）容积式泵与风机性能曲线特性五、泵与风机性能曲线的比较

3．罗茨鼓风机

安全运行：与其他容积式泵一样，必须在罗茨鼓风机排气管路上配置安全阀、逆止阀和闸阀。安全阀应尽量靠近鼓风机布置，逆止阀可以装得稍远一点，闸阀在鼓风机启动及工作时应全开。发展趋势：主要是进一步提高效率、降低噪声、增强可靠性及扩大应用范围。111111五、泵与风机性能曲线的比较

（四）液环泵的性能曲线特性

液环泵亦称纳什海托（Nash·Hytor）泵，即纳什型泵，属于离心容积式泵，其性能特性介于离心泵和容积泵之间。在火力发电厂中，液环泵常作为凝汽器的抽气装置和用于负压气力除灰系统。111111六、预旋对泵与风机性能曲线的影响

1、什么是预旋

2、预旋产生的原因按产生原因可分为强制预旋和自由预旋两种。

强制预旋：f

(结构)，如导叶、双吸叶轮、螺旋形吸入室等，与流量的变化无关；自由预旋：f

(流量)，当流量偏离设计值时产生，与设备的结构因素无关。

流体进入泵与风机叶轮叶片前有一个先期旋转运动，称为预旋。当111111六、预旋对泵与风机性能曲线的影响3、预旋的机理

强制预旋的机理较易理解；自由预旋的机理【美国A．J．斯捷潘诺夫，最小阻力原理】。111111六、预旋对泵与风机性能曲线的影响4、预旋强度

通常用预旋系数φ来表示，它等于进口处流体绝对速度的周向分量1u与叶轮进口的圆周速度u1之比，即：

在设计阶段一般取：通风机

φ=0.30~0.50；离心泵次级叶轮

φ=0.25~0.40。111111六、预旋对泵与风机性能曲线的影响

5、预旋对泵与风机性能的影响（以正预旋为例）

（1）自由预旋的存在，会导致吸入室壁附近的流体产生反向流。它可能造成H-qV曲线的不连续，并在某一小流量区内往往造成不稳定的运行。111111六、预旋对泵与风机性能曲线的影响

5、预旋对泵与风机性能的影响（以正预旋为例）

（1）自由预旋的存在，会导致吸入室壁附近的流体产生反向流。因此，为了改善小流量下泵与风机的性能，往往在设计时采用某些手段改善叶轮的吸入条件以控制预旋。

例如，对于泵可根据不同型式的吸入室，装设相应形状的挡板或肋；对于风机，在入口装设可调叶片等。右图是装设挡板（肋）前后的性能比较。111111六、预旋对泵与风机性能曲线的影响

5、预旋对泵与风机性能的影响（以正预旋为例）

（2）预旋使泵与风机的能头降低（1u≠0）。由于强制预旋是由吸入室或背导叶所造成的，并不消耗叶轮的能量，因而也就不消耗叶轮的功率；而自由预旋总是伴随着流量的改变而存在的，当流量小到某一临界值时，要产生反向流，此时，自由预旋要消耗叶轮的一部分能量，因而也就消耗叶轮的一部分功率。111111六、预旋对泵与风机性能曲线的影响

5、预旋对泵与风机性能的影响（以正预旋为例）

（3）预旋可以改善泵的汽蚀性能。因为预旋使得入口相对速度w1减小，从而使泵的必须汽蚀余量降低，改善了汽蚀性能。鉴于此，对于高速、高

（4）自由预旋使小流量下的冲击损失减小，效率提高。当流量减小时，如果没有预旋，则冲角为1，而预旋的存在使得冲角为2，冲角减小了

，从而减小了冲击损失。抗汽蚀性能的泵在设计时都考虑一定的预旋系数。

111111一、管路系统性能曲线

§1-7泵与风机的运行工况点三、泵与风机运行工况点的稳定性二、泵与风机的运行工况点

四、泵与风机运行工况点变化的影响因素引言目的：掌握泵与风机的原理和性能。

运行角度：考虑管路系统对泵与风机运行性能的影响。111111管路系统能头与通过管路中流体流量的关系曲线。Hst称为管路系统的静能头；，即管路系统的静能头为零。一、管路系统性能曲线

对于泵：对于风机：流量计调阀阀门真空计ppHZ压强表泵泵的系统装置111111二、泵与风机的运行工况点

2、实质：反映了两者的能量供与求的平衡关系。三、泵与风机运行工况点的稳定性泵运行工况点的稳定性KOqVH3、有驼峰→不稳定工作区→喘振。1、稳定工况点条件是：2、不稳定工况点条件是：M1、同比例的性能曲线的交点；Hc-qVH-qV1111111、吸入空间（压出空间）压强（位高）变化的影响四、泵与风机运行工况点变化的影响因素①.不影响泵与风机本身性能；②.影响管路系统性能。这是因为：吸水池液面↓（压水池液面↑）→Hst↑压水池压强↑（吸水池压强↓）1111112、密度变化的影响（设密度下降为原来的一半）四、泵与风机运行工况点变化的影响因素

泵的扬程H不变，而

，其工况点变化如左下图所示；

风机的全压p，且pc

（p、pc均∝），其工况点变化如右下图所示。111111当流体含有固体杂质时，会使流体的密度和浓度增加。3、流体含固体杂质时运行工况点的变化

四、泵与风机运行工况点变化的影响因素此外，流体的粘性变化，管路的积垢、积灰、结焦、泄漏、堵塞等都会影响泵与风机的运行工况点。清水含固体杂质M浓度的影响：与固体杂质颗粒的大小有关，颗粒大时，产生颗粒间碰撞以及颗粒与管壁、流道间的碰撞与摩擦，导致流动阻力增加。当输送的流体杂质颗粒很小且分布均匀时，流动阻力损失则相对增加较小。qVPshHM密度的影响：111111

【例1-3】某电厂循环水泵的H-qV、-qV曲线，如右图中的实线所示。试根据下列已知条件绘制循环水管道系统的性能曲线，并求出循环水泵向管道系统输水时所需的轴功率。已知：管道的直径d

=600mm，管长l=250m，局部阻力的等值长度le=350m，管道的沿程阻力系数=0.03，水泵房进水池水面至循环水管出口水池水面的位置高差Hz=24m（设输送流体的密度=998.23kg/m3，进水池水面压强和循环水管出口水池水面压强均为大气压）。111111

【解】由流体力学知道，当考虑了局部阻力的等值长度后，管道系统的计算长度l0为：

l0=l+le=250+350=600（m）所以，为克服流动阻力而损失的能量为：由于吸水池液面压强和循环水管出口处水池液面压强均为大气压，即。则管路系统性能曲线方程为：111111

上式中流量的单位是m3/s，而性能曲线图上流量的单位为m3/h，故必须换算后方