技师培训教材-泵与风机(绪论)

泵与风机技师培训教材§0绪论本章要点泵与风机的用途主要性能参数主要工作部件工作原理§0绪论初识泵与风机1、学科角度：是《流体力学》的应用和发展。2、能量角度：是能量转换设备，机械能：原动机流体。泵:输送液体风机：输送气体一、泵与风机在国民经济建设中的应用§0-1泵与风机在国民经济中的应用

二、泵与风机在火力发电厂中的应用一、泵与风机在国民经济建设中的应用1、泵与风机属通用机械的范畴：它们在国民经济的各个部门中应用十分广泛。农业方面：排涝、灌溉,清选等；采矿工业：坑道的通风及排水；冶金工业：各种冶炼炉的鼓风以及气体和液体的输送；石油工业：输油和注水；化学工业：高温、腐蚀性气体的排送；一般工业：厂房、车间空调以及原子防护设备的通风等。一、泵与风机在国民经济建设中的应用2、定量分析：据统计，泵与风机耗电约占全国总用电量的百分比逐步从原30%向40%过渡。

数量之多可见其：应用之广地位之重3、节能---节能强制认证汽轮机系统循环水泵凝结水泵疏水泵补给水泵锅炉给水泵锅炉系统送风机一次风机排粉机引风机灰渣泵冲灰水泵二、泵与风机在（火）电厂中的应用液压泵升压泵生水泵射水泵工业水泵1、从应用角度看：循环水泵凝结水泵锅炉给水泵冷却剂循环泵

二、泵与风机在（核）电厂中的应用蒸汽发生器

控制棒

燃料元件反应堆1、从应用角度看：二、泵与风机在电厂中的应用

泵与风机是电厂的耗电大户，特别是给水泵素有“电老虎”之称。据统计，各种泵与风机的耗电量约占厂用电的70~80%（采用汽动给水泵除外）约为机组容量的5~10%左右；其中泵约占50%，风机约占30%。

2、从经济角度看：【例】据估计目前我国各种泵约450万台，每年用电量约300亿度，泵的效率每提高1%，可节约电10亿多度。因此，泵与风机在设计和应用时必须考虑节能。

3、从安全角度看：【例】现代大型锅炉容量大、汽包的水容积相对较小，如果锅炉给水泵由于某种原因发生故障而中断给水，则汽包在一、二分钟甚至更短的时间内就可“干锅”，引发重大设备事故。

总之，泵与风机的安全经济运行是与整个电厂的安全经济运行密切相关的。

由于泵与风机故障而引起停机、停炉的事例是很多的，并且由此造成了很大的直接和间接的经济损失，应引起我们的足够重视。二、泵与风机在电厂中的应用一、分类

1、按泵与风机所产生的全压高低分类：§0-2

泵与风机的分类及工作原理

高压

大于6MPa中压处于2~6MPa

低压小于2MPa泵风机

通风机鼓风机处于15~340kPa压气机大于340kPa

低压离心小于1kPa中压离心处于1~3kPa高压离心高于3kPa低压轴流小于0.5kPa高压轴流处于0.5~5kPa一、分类

2、按泵与风机工作原理分类：叶片式容积式离心式轴流式混流式往复式回转式其它真空泵射流泵水击泵泵罗茨风机螺杆风机离心式轴流式混流式风机叶片式容积式往复式回转式叶氏风机离心泵示意图轴流泵示意图混流泵示意图叶轮叶轮叶轮压出室吸入室扩散管导叶导叶泵壳

工作原理：工作叶轮旋转时叶轮上的叶片将能量连续地传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远处。二、工作原理

（一）叶片式泵与风机离心式：沿径向；轴流式：沿轴向；混流式：沿斜向。流体的出流方向不同。流体流动特点:二、工作原理

（一）叶片式泵与风机

1、离心式泵与风机的工作原理

叶片迫使流体随叶轮旋转,并对流体沿其运动方向作功；

叶轮连续地旋转，流体也就连续地吸入、排出，形成离心式泵与风机的连续工作。

叶轮的旋转作用使流体在叶轮中心形成低压区，在吸入端压强的作用下，流体经吸入室从叶轮中心流入，并在叶轮中获得机械能后进入压出室；风机叶轮离心泵模型离心泵剖面图二、工作原理

（一）叶片式泵与风机

1、离心式泵与风机的工作原理

流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力，此叶片的推力对流体作功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作。FLV启动涡附着涡大小：方向：FL二、工作原理

（一）叶片式泵与风机

2、轴流式泵与风机的工作原理

2、轴流式泵与风机的工作原理入口静叶动叶出口静叶入口静叶调节机构轴流泵二、工作原理

（一）叶片式泵与风机

混流式泵与风机的叶轮形状介于离心式和轴流式之间，故其工作原理兼有两者的特点。叶轮导叶二、工作原理

（一）叶片式泵与风机

3、混流式泵与风机的工作原理

（二）容积式泵与风机（又称定排量式）1、往复式活塞泵原理图活塞泵模型

通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵与风机。根据机械运动方式的不同还可分为往复式和回转式。二、工作原理

2、回转式悬片式真空泵（二）容积式泵与风机（又称定排量式）二、工作原理

齿轮泵双螺杆泵2、回转式

（二）容积式泵与风机（又称定排量式）二、工作原理

双螺杆泵罗茨风机2、回转式

（二）容积式泵与风机（又称定排量式）二、工作原理

（三）其它类型的泵与风机射流泵

无法归入前面两大类的泵与风机。这类泵与风机主要特点是利用具有较高能量的工作流体来输送能量较低的流体。例如，液环泵、射流泵等。二、工作原理

液环泵上述三种类型的泵与风机中，用途最广泛的是叶片式泵与风机。这是因为，与其它类型相比，叶片式泵与风机具有效率高、性能可靠、容易调节等优点，特别是可以制成各种能头及流量的泵与风机以满足不同的需求。所以在火力发电厂及其它工业中得到了广泛的应用。因此，我们将着重讨论叶片式泵与风机。考虑到火力发电厂厂用泵与风机的实际情况，我也对活塞泵和柱塞泵、齿轮泵和螺杆泵、罗茨风机以及液环泵和射流泵等的工作原理与性能作了一般性介绍，供大家参考。二、工作原理

【例0-1】水泵在如图所示的管路系统中工作时，若吸水池液面的压强为pe1，压水池液面的压强为pe2，且两水池液面的高度差为HZ，吸水管和压水管的流动损失之和为hw，试推导在这种情况下，泵扬程的表达式。【解】设泵的扬程为H，在如图所示的1-1、2-2截面上，应用粘性流体总流的伯努利方程得：

由已知可得：(Ze2－Ze1)=HZ，Ve1≈0，Ve2≈0。将其代入上式，即可得该情况下泵扬程的表达式为：

上式表明：泵的扬程可由它的实际工作参数求出。此时，扬程H不一定是额定参数，其值会随着工作条件的改变而变化。§0-3泵与风机的主要部件一、离心式泵与风机的主要部件（一）离心泵的主要部件

叶轮、吸入室、压出室、密封装置等1、叶轮

叶轮是实现能量转换的主要部件。作用：将原动机的机械能传递给流体，使流体获得压力能和动能。叶轮的好坏，对泵效率的影响很大。结构：主要由前盖板、叶片、后盖板和轮毂组成。（一）离心泵的主要部件（一）离心泵的主要部件

2、吸入室：离心泵吸水管法兰接头至叶轮进口的空间。作用：以最小的阻力损失，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的液体流速分布均匀。

分类：锥形吸入室、环形吸入室、半螺旋形吸入室

3、压出室：又称机壳。收集来自叶轮的液体，并使部分流体的动能转换为压力能，最后将流体均匀地引向次级叶轮或导向排出口。

分类：螺旋形压出室、环形压出室（一）离心泵的主要部件

4、导叶又称导流器、导轮，分径向式导叶和流道式导叶两种，应用于节段式多级泵上作导水机构。作用：汇集前一级叶轮流出的液体，并在最小损失的条件下，引入次级叶轮的进口或压出室，同时在导叶内还把部分动能转换为压力能。

分类：经向式导叶、流道式导叶（一）离心泵的主要部件

4、导叶----径向式导叶

由螺旋线、扩散管、过渡区(环状空间)和反导叶(向心的环列叶栅)组成。螺旋线和扩散管部分称正导叶，液体从叶轮中流出，由螺旋线部分收集起来，而扩散管将大部分动能转换为压能，进入过渡区，起改变流动方向的作用，再流入反导叶，并把液体引向次级叶轮的进口。正反导叶是一个连续的整体，正导叶进口到反导叶的出口形成单独的流道。流动损失小，但结构复杂。

4、导叶----径向式导叶5、密封装置：主要用来防止压力增加时流体的泄漏

分为：密封环和轴端密封密封环---为防止高压流体通过叶轮进口与泵壳之间的间隙泄露至吸入口，在叶轮进口外圈与泵壳之间加密封环。（一）离心泵的主要部件（一）离心泵的主要部件5、密封装置：轴端密封-----填料密封（一）离心泵的主要部件5、密封装置：轴端密封-----机械密封

（二）离心风机的主要部件1.叶轮结构：主要由前盘、叶片、后盘和轮毂组成。叶片轮毂轴前盘后盘空心叶片板式叶片

（二）离心风机的主要部件前弯径向后弯1.叶轮前盘有直前盘、锥形前盘和弧形前盘叶片轮毂轴前盘后盘

（二）离心风机的主要部件2.蜗壳

（二）离心风机的主要部件作用：汇集叶轮流出的气流，并引向出口，同时将气流的一部分动能转变成压力能。蜗壳的外形：阿基米德螺旋线、对数螺旋线蜗壳出口扩压器:因为气流从蜗壳流出时向叶轮旋转方向偏斜，所以扩压器一般做成向叶轮一边扩大，其扩散角θ通常为6°～8°。离心通风机蜗壳出口附近有“舌状”结构，一般称作蜗舌。蜗舌可以防止气体在机壳内循环流动。蜗舌组成：尖舌、深舌、短舌、平舌2.蜗壳

（二）离心风机的主要部件3.集流器集流器装置在叶轮前，它应使气流能均匀地充满叶轮的入口截面，并且气流通过它时的阻力损失应该最小。圆筒形：叶轮进口处会形成涡流区，直接从大气进气时效果更差。圆锥形：好于圆筒形，但它太短，效果不佳。弧形：好于前两种，锥弧形：最佳，高效风机基本上都采用此种集流器。

（二）离心风机的主要部件§0-3泵与风机的主要工作部件二、轴流式泵与风机的主要工作部件主要部件：叶轮导叶吸入室扩压筒等1.叶轮作用：同离心式相同。叶轮型式：固定叶片、半调节叶片、全调节叶片叶片形状:叶片为扭曲形状，一般4-6片

2.导叶作用:能使通过叶轮前后的流体具有一定的流动方向，并使其阻力损失最小。前导叶:装在叶轮进口前的导叶后导叶:装在叶轮出口处的导叶3.吸入室注意：泵---吸入室风机---集流器喇叭形吸入室和肘行吸入室两种，其中大型轴流泵多采用肘行，轴流风机一般采用喇叭形4.扩压筒作用：将流体的动能部分地转换为压力能。结构形式：筒形、锥形；扩散角度：要避免流体的边界层分离，以保证扩压器内流动损失最小、扩压效果好，一般取5～20°（常取7～9°）。

§0-4

泵与风机的基本性能参数

泵与风机的基本性能参数主要有：流量qV、能头（扬程H或全压p）、轴功率Psh、有效功率Pe、效率和转速n等。一、流量

二、能头

三、功率和效率

四、转速

五、其它基本性能参数

一、流量

泵与风机在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流量qV表示，单位为m3/s，m3/h。

对于非常温水或其它液体也可以用质量流量qm表示，单位为kg/s，kg/h。qm和qV的换算关系为：qm=

qV

测量时,泵以出口流量计算，而风机则以进口流量计算。二、能头

单位重力（体积）流体通过泵（风机）所获得的机械能。

对于泵：通常用扬程H表示，单位为m；

说明：下标“1、2”表示泵与风机进口和出口截面；和泵比较略去了gZ。对于风机：通常用全压p表示，单位为Pa。三、功率和效率

原动机传动装置泵与风机原动机配套功率：Pgr=KPg，K为容量安全系数（额定条件下）。效率：传动效率：

tm四、转速泵与风机轴每分钟的转数，通常用n

表示，单位为r/min。有效功率：（kW）

轴功率：传到泵与风机

轴上的功率

（kW）

原动机输出功率：