第五章_泵與風機的運行

1、第五章第五章 泵與風機的運行泵與風機的運行 泵與風機泵與風機 5.1 5.1 管路特性曲線及工作點管路特性曲線及工作點 一、管路系統(tǒng)的特性曲線一、管路系統(tǒng)的特性曲線 管路系統(tǒng)管路系統(tǒng):指除泵與風機以外的所指除泵與風機以外的所 有附件、吸入管路、壓出管路及吸有附件、吸入管路、壓出管路及吸 入容器和壓出容器的總和。入容器和壓出容器的總和。 管路特性曲線：管路特性曲線：管路中通過的流量管路中通過的流量 與所需要的能量之間的關系，即把與所需要的能量之間的關系，即把 單位重量流體自吸入容器表面輸送單位重量流體自吸入容器表面輸送 至壓出容器表面所需的能量，該能至壓出容器表面所需的能量，該能 量稱為裝置揚程

2、量稱為裝置揚程, ,用用HcHc表示。表示。 2 1 1-泵 2-閥門 3-壓力表 4-真空表或壓力表 5-流量計 6-壓出容器 7-吸入容器 泵與風機泵與風機 管路系統(tǒng)能頭包括：管路系統(tǒng)能頭包括： 1.1.流體流體位能位能的增加值；的增加值； 2.2.流體流體壓能壓能的增加值的增加值 ; ; 3.3.從吸入容器表面至壓出容從吸入容器表面至壓出容 器表面途中各種能量的器表面途中各種能量的損失損失h hw w。 所以：所以： 泵的管路性能曲線泵的管路性能曲線: : 泵與風機泵與風機 2 1 1-泵 2-閥門 3-壓力表 4-真空表或壓力表 5-流量計 6-壓出容器 7-吸入容器 21 PP g

3、21 zw pp HHh g 2 stv Hq 管路系統(tǒng)的特性曲線管路系統(tǒng)的特性曲線 H Hc c= =H Hst st+ +q qv v2 2 泵與風機泵與風機 二、泵與風機的運行工況點二、泵與風機的運行工況點 泵與風機泵與風機 兩者性能曲線的兩者性能曲線的。 反映了兩者反映了兩者與與的的 泵與風機泵與風機 管路系統(tǒng)管路系統(tǒng) 三、泵與風機運行工況點的穩(wěn)定性三、泵與風機運行工況點的穩(wěn)定性 泵與風機泵與風機 5.2 泵與風機的聯(lián)合運行 泵與風機泵與風機 從主要從主要三個方面考慮。三個方面考慮。 聯(lián)合工作需求：聯(lián)合工作需求： 二、泵與風機的二、泵與風機的運行運行 一、泵與風機的一、泵與風機的運行運

4、行 1.1.什么是并聯(lián)運行：兩臺或兩臺以上的泵向同一壓力管路什么是并聯(lián)運行：兩臺或兩臺以上的泵向同一壓力管路 輸送流體時的運行方式。輸送流體時的運行方式。 2.2.并聯(lián)運行的目的：并聯(lián)運行的目的： 增大流量；臺數(shù)調節(jié)；一臺設備故障時，啟動備用設備。增大流量；臺數(shù)調節(jié)；一臺設備故障時，啟動備用設備。 3.3.并聯(lián)運行的特點并聯(lián)運行的特點：并聯(lián)并聯(lián)各泵各泵所產生的所產生的揚程均相等揚程均相等；而；而 并聯(lián)后的并聯(lián)后的總流量總流量為并聯(lián)為并聯(lián)各泵各泵所輸送的所輸送的流量之和流量之和。即：。即： 泵與風機泵與風機 n i ViV i qq pHHH 1 ，則則適適用用于于風風機機）改改為為（若若將將

5、把并聯(lián)各泵的性能曲線把并聯(lián)各泵的性能曲線H-qV 上同一揚程點的流量值相加。上同一揚程點的流量值相加。 泵與風機泵與風機 ，。 對經常并聯(lián)運行的泵，為保證并聯(lián)泵運行對經常并聯(lián)運行的泵，為保證并聯(lián)泵運行 時都在高效區(qū)工作，應使各泵時都在高效區(qū)工作，應使各泵最佳工況點最佳工況點的的流量相等流量相等 或接近或接近。 從并聯(lián)數(shù)量來看，臺數(shù)愈多并聯(lián)后所能從并聯(lián)數(shù)量來看，臺數(shù)愈多并聯(lián)后所能 增增 加的流量越少，即每臺泵輸送的流量減少，故并聯(lián)加的流量越少，即每臺泵輸送的流量減少，故并聯(lián) 臺數(shù)過多并不經濟。臺數(shù)過多并不經濟。 泵與風機泵與風機 前一臺泵向后一臺泵的入口輸送流前一臺泵向后一臺泵的入口輸送流 體的

6、運行方式。體的運行方式。 一般來說，泵串聯(lián)運行的主要目的一般來說，泵串聯(lián)運行的主要目的 是提高揚程，但實際應用中還有安全、經濟的作用。是提高揚程，但實際應用中還有安全、經濟的作用。 。即：。即： （忽忽略略泄泄漏漏流流量量） ，則則適適用用于于風風機機）改改為為（若若將將 ViV n i i qq pHHH 1 泵與風機泵與風機 把串聯(lián)各泵的性能曲線把串聯(lián)各泵的性能曲線H-qV 上同一流量點的揚程值相加。上同一流量點的揚程值相加。 泵與風機泵與風機 ，。 泵與風機泵與風機 （離心泵）：啟動時，（離心泵）：啟動時，首先首先必須把必須把兩臺泵兩臺泵的的出出 口閥門都關閉口閥門都關閉，啟動第一臺啟動

7、第一臺，然后開啟第一臺泵的出口閥門；，然后開啟第一臺泵的出口閥門； 在在第二臺泵出口閥門關閉第二臺泵出口閥門關閉的情況下的情況下再啟動第二臺再啟動第二臺。 對經常串聯(lián)運行的泵，應使各泵對經常串聯(lián)運行的泵，應使各泵最佳工況點最佳工況點的的 流量相等或接近流量相等或接近。 由于后一臺泵需要承受前一臺泵的升壓由于后一臺泵需要承受前一臺泵的升壓, 故選擇泵時，應考慮到故選擇泵時，應考慮到兩臺泵結構強度的不同兩臺泵結構強度的不同。 串聯(lián)運行要比單機運行的效果差，由于運行串聯(lián)運行要比單機運行的效果差，由于運行 調節(jié)復雜調節(jié)復雜, 一般一般泵限兩臺串聯(lián)運行泵限兩臺串聯(lián)運行；由于；由于風機風機串聯(lián)運行的操作串

8、聯(lián)運行的操作 可靠性差，故可靠性差，故一般不采用一般不采用串聯(lián)運行方式。串聯(lián)運行方式。 引引 言言 1、什么是運行工況調節(jié)、什么是運行工況調節(jié) 2、調節(jié)方式分類、調節(jié)方式分類 3、主要內容、主要內容 運行時，其運行時，其需要需要的的 而改變，這種實現(xiàn)泵與風機運行工況點改變而改變，這種實現(xiàn)泵與風機運行工況點改變稱為運行工稱為運行工 況調節(jié)。況調節(jié)。 調節(jié)和調節(jié)和調節(jié)調節(jié) 常用調節(jié)方式的常用調節(jié)方式的、及及； 。 5.3 運行工況的調節(jié) 泵與風機泵與風機 常用的調節(jié)方式主要有：常用的調節(jié)方式主要有：、離心泵的、離心泵的、 、離心式和軸流式風機的、離心式和軸流式風機的、混流式和軸流、混流式和軸流 式

9、風機的式風機的等。等。 泵與風機泵與風機 改變改變的開度。的開度。 nC 出口端和進口端節(jié)流。出口端和進口端節(jié)流。 qV qV qVM M M H qVA h A A B ABA jA shAAAA () / VA VA gqHhPHh Pgq HH 泵與風機泵與風機 1000 vAj A gqh P （會使泵的（會使泵的增加而導致增加而導致 的的，有引起，有引起的危險）。的危險）。 泵與風機泵與風機，并逐漸被代替；，并逐漸被代替； 泵與風機泵與風機該方式（該方式（qVPsh電動機過載）。電動機過載）。 簡單、可靠、方便、調節(jié)裝置初投資很低；節(jié)流損簡單、可靠、方便、調節(jié)裝置初投資很低；節(jié)流損

10、失很大，調節(jié)量失很大，調節(jié)量嚴重，單向：小于額定流量的方向。嚴重，單向：小于額定流量的方向。 2 3 p 1 qVM qV M 比出口端節(jié)流經濟。比出口端節(jié)流經濟。 僅在風機上使用。僅在風機上使用。 h 1 h 2B qVB C 泵與風機泵與風機 汽蝕調節(jié)方式一般汽蝕調節(jié)方式一般的凝結的凝結 水泵上采用，而大型機組則不宜采用汽蝕調節(jié)。水泵上采用，而大型機組則不宜采用汽蝕調節(jié)。 qV H H-qV Hc-qV A M qVM M1 qVM1 qVM2 M2 泵出口調節(jié)閥全泵出口調節(jié)閥全 開，開，變化變化凝汽凝汽 器熱井中器熱井中變化變化 汽蝕汽蝕凝結水泵凝結水泵，使之與汽輪機，使之與汽輪機達到達

11、到。 圖解圖解 泵與風機泵與風機 僅在風機上使用。僅在風機上使用。 qV H H-qV Hc-qV A M qVM M1 qVM1 qVM2 M2 H-qV 和和Hc-qV 流量調節(jié)范圍流量調節(jié)范圍 。 排汽量排汽量 泵內汽蝕泵內汽蝕 。為使長期處于低負荷下的凝結。為使長期處于低負荷下的凝結 水泵安全運行，在水泵安全運行，在方面應采用方面應采用；在；在， 可考慮可考慮。 泵與風機泵與風機 nC A C D B 閥閥2 閥閥1 水泵水泵 改變分流管路閥改變分流管路閥 門開度。門開度。 泵與風機泵與風機 按照裝置揚程相等分配流量的原則，通過主管路的按照裝置揚程相等分配流量的原則，通過主管路的 流量

12、為流量為q qvA1 vA1, ,旁路的流量為 旁路的流量為q qvA2 vA2。 。 適合于軸功率隨流量增加而減小的泵。適合于軸功率隨流量增加而減小的泵。 泵與風機泵與風機 pT=（u22u-u11u） 正預旋正預旋 1u 和和 2u pT 節(jié)流節(jié)流風機內部局部阻力損失和沖擊損失風機內部局部阻力損失和沖擊損失 和出口節(jié)流相比，分析計算表明：和出口節(jié)流相比，分析計算表明：4-73型鍋爐送、型鍋爐送、 引風機引風機, 當調節(jié)流量在當調節(jié)流量在60%90%qV max時時, 功率節(jié)約：軸向導流功率節(jié)約：軸向導流 器約器約15%24%；簡易導流器約；簡易導流器約8%13%。 構造簡單、裝置尺寸小、運

13、行可靠和維護管理簡便、構造簡單、裝置尺寸小、運行可靠和維護管理簡便、 初投資低。初投資低。 泵與風機泵與風機 大型軸流式、混流式泵與風機在運行中，采用大型軸流式、混流式泵與風機在運行中，采用 的辦法來適應負荷變化的調節(jié)方式（的辦法來適應負荷變化的調節(jié)方式（）。）。 u1u2uT g 1 )( g 1 uuH； pT= uu a=+ 2 tg u 11 - u 、 速度三角形速度三角形 u 、 2 HT 、pT 、 qV軸流軸流 式泵與風機的式泵與風機的 葉片安裝角葉片安裝角 沖角沖角 幾何平均相對速度角幾何平均相對速度角 a 泵與風機泵與風機 泵與風機泵與風機 二、變速調節(jié)二、變速調節(jié) 現(xiàn)代現(xiàn)

14、代的泵與風機的泵與風機 變速調節(jié)方式；一般變速調節(jié)方式；一般。 與非變速比較，附加節(jié)流損失與非變速比較，附加節(jié)流損失 ，在很大的變工況，在很大的變工況 范圍內，范圍內， 使之保持較高的運行效率；使之保持較高的運行效率； 但是，但是，變速傳動裝置或可變速傳動裝置或可 變速原動機投資昂貴。變速原動機投資昂貴。 液力偶合器的變速調節(jié)液力偶合器的變速調節(jié) 油膜轉差離合器的變速調節(jié)油膜轉差離合器的變速調節(jié) 電磁轉差離合器的變速調節(jié)電磁轉差離合器的變速調節(jié) 交流電動機的變速交流電動機的變速 調節(jié)調節(jié) 小汽輪機直接驅的變速調節(jié)小汽輪機直接驅的變速調節(jié) 繞線式異步電動機轉子串電阻的調速繞線式異步電動機轉子串電

15、阻的調速 繞線式異步電動機轉子串級調速繞線式異步電動機轉子串級調速 鼠籠式異步電動機的變極調速鼠籠式異步電動機的變極調速 鼠籠式異步電動機的變頻調速鼠籠式異步電動機的變頻調速 低效變速調節(jié)低效變速調節(jié) 高效變速調節(jié)高效變速調節(jié) 定速電動機經傳動定速電動機經傳動 裝置的變速調節(jié)裝置的變速調節(jié) 葉片式泵與風機葉片式泵與風機 的變速調節(jié)的變速調節(jié) 泵與風機泵與風機 。 泵與風機泵與風機 n=nn=n1 1(1-s)=60f(1-s)=60f1 1/p(1-s)/p(1-s) n n異步電動機的轉子轉速，異步電動機的轉子轉速，r/min;r/min; n n1 1交流電動機的同步轉速，交流電動機的同步

16、轉速，r/min;r/min; f f1 1電源頻率；電源頻率； p p磁極對數(shù)；磁極對數(shù)； s s異步電動機的轉差率。異步電動機的轉差率。 1.1.變極調速變極調速 電源頻率電源頻率f f1 1不變，改變磁極對數(shù)不變，改變磁極對數(shù)p p。 2.2.變頻調速變頻調速 磁極對數(shù)磁極對數(shù)p p不變，改變電源頻率不變，改變電源頻率f f1 1。 泵與風機泵與風機 M -qV Hc-qV H-qV HB HA H qV O 【例例】 試定性比較泵出口節(jié)流調節(jié)與變速調節(jié)的經濟性。試定性比較泵出口節(jié)流調節(jié)與變速調節(jié)的經濟性。 【解解】 變速后的運行工況點為變速后的運行工況點為A；節(jié)流后的運行工況點為節(jié)流后

17、的運行工況點為 B點點； C AA sh 1000 Hgq P V 變 變速調節(jié)時的軸功率為變速調節(jié)時的軸功率為 由于由于HBHA，且，且 C B 則節(jié)能效果為則節(jié)能效果為 ABA shsh BC ()0 1000 V gqHH PPP 節(jié)變 B B A C 2 V kqH qVAqVM C 過過A點的點的相似拋物線相似拋物線OAC交泵的性能曲線于交泵的性能曲線于C（A C ）。 B BA sh 1000 Hgq P V 節(jié) 則，節(jié)流調節(jié)時的軸功率為則，節(jié)流調節(jié)時的軸功率為 泵與風機泵與風機 離心式泵與風機在設計工況及其附近運行，離心式泵與風機在設計工況及其附近運行， 一般具有較高的效率。但現(xiàn)

18、場一般具有較高的效率。但現(xiàn)場常存在常存在的問的問 題，其原因如下：題，其原因如下： 切割葉輪葉片：切割葉輪葉片： 加長葉輪葉片：加長葉輪葉片： 流量、揚程（全壓）及功率降低；流量、揚程（全壓）及功率降低； 則反之。則反之。 容量過大，調節(jié)損失增大；容量過小，不能滿足需要。容量過大，調節(jié)損失增大；容量過小，不能滿足需要。 1 選型不當選型不當 2 配套性差配套性差 3 裝置改變裝置改變 （規(guī)格、品種）（規(guī)格、品種） 5.4葉片的切割與加長 泵與風機泵與風機 泵與風機泵與風機 22 2 v222m22m222 v222m22m222 2 22u2 22u2 2 2 2 4 v2 v2 bb qD

19、b vD vD uD () qD b vD vD uD u vDH () Hu vD Dp () pD gq HDP () Pgq HD 泵與風機泵與風機 22 22 v222m2 v222m2 2 22u2 22u2 2 2 2 3 v2 v2 bD bD qD b vD qD b vD u vDH () Hu vD Dp () pD gq HDP () Pgq HD 泵與風機泵與風機 切割定律表示切割前后相似工況點（對應工況 點）之間的關系，而不是切割前后運行工況點之間 的關系。 二、切割拋物線二、切割拋物線 1.1.中、高比轉速的泵與風機中、高比轉速的泵與風機 v 2 v 2 v 2 2

20、 v v KqHK q H q H ) q q ( H H 泵與風機泵與風機 2.2.低比轉速的泵與風機低比轉速的泵與風機 說明說明:只有在切割拋物線或者直線上的對應點才符合葉輪只有在切割拋物線或者直線上的對應點才符合葉輪 的的 切割或加長定律。切割或加長定律。 v vvv v KqHK q H q H q q H H 泵與風機泵與風機 泵與風機泵與風機 泵與風機泵與風機 （1）切割量的限制。切割量的限制。葉輪外徑的切割應以效率不致大量下葉輪外徑的切割應以效率不致大量下 降為原則，切割量不能太大。降為原則，切割量不能太大。 ，通常，通常D/D2=7%15%，其中，其中， 7%為為 葉輪前盤為錐

21、形或弧形通風機的切割量，而葉輪前盤為錐形或弧形通風機的切割量，而 15% 為葉輪前盤為為葉輪前盤為 平直形通風機的切割量。平直形通風機的切割量。 ，其允許的，其允許的Dmax與與ns的關系如表的關系如表4-4所示：所示： 表表4-4 4-4 不同比轉速離心泵和混流泵的最大切割量不同比轉速離心泵和混流泵的最大切割量 泵的比轉速ns60120200300350350以上 允許的最大切割量（D2D2 )/D220%15%11%9%7%0 效率下降值每切割10%效率下降1%每切割4%效率下降1% 三、切割方式三、切割方式（工作條件及結構工作條件及結構） 泵與風機泵與風機 分分 23 次切割；以防次切割

22、；以防致使泵與風機的出力不夠致使泵與風機的出力不夠 。 。葉片的加長一般。葉片的加長一般 按原方向，保持按原方向，保持2a不變，若加長量在不變，若加長量在 5%以內，應采用一次加以內，應采用一次加 長（長（）。）。 （2）分次切割、一次加長的原則。分次切割、一次加長的原則。 應適當放大蝸舌和葉輪間的間隙。間應適當放大蝸舌和葉輪間的間隙。間 隙過小隙過?。ㄔ肼暎ㄔ肼?，效率，效率 ）；）； 電動機是否過載、需要更換的問題。電動機是否過載、需要更換的問題。 圖圖4-24 蝸舌蝸舌間隙間隙放大放大 泵與風機泵與風機 （4），其葉片切割有兩種方式：一種是前，其葉片切割有兩種方式：一種是前 蓋和后盤一起切割；另一種只切割葉片，不切割蓋、盤。蓋和后盤一起切割；另一種只切割葉片，不切割蓋、盤。 （3）葉片切割后，應對葉輪進行動、靜平衡試驗。）葉片切割后，應對葉輪進行動、靜平衡試驗。 （5），應把前后蓋板，應把前后蓋板 切割成不同直徑，如圖切割成不同直徑，如圖4-25所示。所示。 圖圖4-25 混流泵葉輪車削方式混流泵葉輪車削方式 （a） 斜車削；（斜車削；（b）平行車削）平行車削 ， 切割時應保留其