技師培訓(xùn)教材-泵與風(fēng)機(jī)(緒論)

泵與風(fēng)機(jī)技師培訓(xùn)教材§0緒論本章要點(diǎn)泵與風(fēng)機(jī)的用途主要性能參數(shù)主要工作部件工作原理§0緒論初識泵與風(fēng)機(jī)1、學(xué)科角度：是《流體力學(xué)》的應(yīng)用和發(fā)展。2、能量角度：是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，機(jī)械能：原動機(jī)流體。泵:輸送液體風(fēng)機(jī)：輸送氣體一、泵與風(fēng)機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用§0-1泵與風(fēng)機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用

二、泵與風(fēng)機(jī)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用一、泵與風(fēng)機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用1、泵與風(fēng)機(jī)屬通用機(jī)械的范疇：它們在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中應(yīng)用十分廣泛。農(nóng)業(yè)方面：排澇、灌溉,清選等；采礦工業(yè)：坑道的通風(fēng)及排水；冶金工業(yè)：各種冶煉爐的鼓風(fēng)以及氣體和液體的輸送；石油工業(yè)：輸油和注水；化學(xué)工業(yè)：高溫、腐蝕性氣體的排送；一般工業(yè)：廠房、車間空調(diào)以及原子防護(hù)設(shè)備的通風(fēng)等。一、泵與風(fēng)機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用2、定量分析：據(jù)統(tǒng)計，泵與風(fēng)機(jī)耗電約占全國總用電量的百分比逐步從原30%向40%過渡。

數(shù)量之多可見其：應(yīng)用之廣地位之重3、節(jié)能---節(jié)能強(qiáng)制認(rèn)證汽輪機(jī)系統(tǒng)循環(huán)水泵凝結(jié)水泵疏水泵補(bǔ)給水泵鍋爐給水泵鍋爐系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)一次風(fēng)機(jī)排粉機(jī)引風(fēng)機(jī)灰渣泵沖灰水泵二、泵與風(fēng)機(jī)在（火）電廠中的應(yīng)用液壓泵升壓泵生水泵射水泵工業(yè)水泵1、從應(yīng)用角度看：循環(huán)水泵凝結(jié)水泵鍋爐給水泵冷卻劑循環(huán)泵

二、泵與風(fēng)機(jī)在（核）電廠中的應(yīng)用蒸汽發(fā)生器

控制棒

燃料元件反應(yīng)堆1、從應(yīng)用角度看：二、泵與風(fēng)機(jī)在電廠中的應(yīng)用

泵與風(fēng)機(jī)是電廠的耗電大戶，特別是給水泵素有“電老虎”之稱。據(jù)統(tǒng)計，各種泵與風(fēng)機(jī)的耗電量約占廠用電的70~80%（采用汽動給水泵除外）約為機(jī)組容量的5~10%左右；其中泵約占50%，風(fēng)機(jī)約占30%。

2、從經(jīng)濟(jì)角度看：【例】據(jù)估計目前我國各種泵約450萬臺，每年用電量約300億度，泵的效率每提高1%，可節(jié)約電10億多度。因此，泵與風(fēng)機(jī)在設(shè)計和應(yīng)用時必須考慮節(jié)能。

3、從安全角度看：【例】現(xiàn)代大型鍋爐容量大、汽包的水容積相對較小，如果鍋爐給水泵由于某種原因發(fā)生故障而中斷給水，則汽包在一、二分鐘甚至更短的時間內(nèi)就可“干鍋”，引發(fā)重大設(shè)備事故。

總之，泵與風(fēng)機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是與整個電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)的。

由于泵與風(fēng)機(jī)故障而引起停機(jī)、停爐的事例是很多的，并且由此造成了很大的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)引起我們的足夠重視。二、泵與風(fēng)機(jī)在電廠中的應(yīng)用一、分類

1、按泵與風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的全壓高低分類：§0-2

泵與風(fēng)機(jī)的分類及工作原理

高壓

大于6MPa中壓處于2~6MPa

低壓小于2MPa泵風(fēng)機(jī)

通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)處于15~340kPa壓氣機(jī)大于340kPa

低壓離心小于1kPa中壓離心處于1~3kPa高壓離心高于3kPa低壓軸流小于0.5kPa高壓軸流處于0.5~5kPa一、分類

2、按泵與風(fēng)機(jī)工作原理分類：葉片式容積式離心式軸流式混流式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式其它真空泵射流泵水擊泵泵羅茨風(fēng)機(jī)螺桿風(fēng)機(jī)離心式軸流式混流式風(fēng)機(jī)葉片式容積式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式葉氏風(fēng)機(jī)離心泵示意圖軸流泵示意圖混流泵示意圖葉輪葉輪葉輪壓出室吸入室擴(kuò)散管導(dǎo)葉導(dǎo)葉泵殼

工作原理：工作葉輪旋轉(zhuǎn)時葉輪上的葉片將能量連續(xù)地傳給流體，從而將流體輸送到高壓、高位處或遠(yuǎn)處。二、工作原理

（一）葉片式泵與風(fēng)機(jī)離心式：沿徑向；軸流式：沿軸向；混流式：沿斜向。流體的出流方向不同。流體流動特點(diǎn):二、工作原理

（一）葉片式泵與風(fēng)機(jī)

1、離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

葉片迫使流體隨葉輪旋轉(zhuǎn),并對流體沿其運(yùn)動方向作功；

葉輪連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，流體也就連續(xù)地吸入、排出，形成離心式泵與風(fēng)機(jī)的連續(xù)工作。

葉輪的旋轉(zhuǎn)作用使流體在葉輪中心形成低壓區(qū)，在吸入端壓強(qiáng)的作用下，流體經(jīng)吸入室從葉輪中心流入，并在葉輪中獲得機(jī)械能后進(jìn)入壓出室；風(fēng)機(jī)葉輪離心泵模型離心泵剖面圖二、工作原理

（一）葉片式泵與風(fēng)機(jī)

1、離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

流體沿軸向流入葉片通道，當(dāng)葉輪在原動機(jī)驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)著的葉片給繞流流體一個軸向的推力，此葉片的推力對流體作功，使流體的能量增加并沿軸向排出。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)即形成軸流式泵與風(fēng)機(jī)的連續(xù)工作。FLV啟動渦附著渦大?。悍较颍篎L二、工作原理

（一）葉片式泵與風(fēng)機(jī)

2、軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

2、軸流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理入口靜葉動葉出口靜葉入口靜葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)軸流泵二、工作原理

（一）葉片式泵與風(fēng)機(jī)

混流式泵與風(fēng)機(jī)的葉輪形狀介于離心式和軸流式之間，故其工作原理兼有兩者的特點(diǎn)。葉輪導(dǎo)葉二、工作原理

（一）葉片式泵與風(fēng)機(jī)

3、混流式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理

（二）容積式泵與風(fēng)機(jī)（又稱定排量式）1、往復(fù)式活塞泵原理圖活塞泵模型

通過工作室容積周期性變化而實(shí)現(xiàn)輸送流體的泵與風(fēng)機(jī)。根據(jù)機(jī)械運(yùn)動方式的不同還可分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。二、工作原理

2、回轉(zhuǎn)式懸片式真空泵（二）容積式泵與風(fēng)機(jī)（又稱定排量式）二、工作原理

齒輪泵雙螺桿泵2、回轉(zhuǎn)式

（二）容積式泵與風(fēng)機(jī)（又稱定排量式）二、工作原理

雙螺桿泵羅茨風(fēng)機(jī)2、回轉(zhuǎn)式

（二）容積式泵與風(fēng)機(jī)（又稱定排量式）二、工作原理

（三）其它類型的泵與風(fēng)機(jī)射流泵

無法歸入前面兩大類的泵與風(fēng)機(jī)。這類泵與風(fēng)機(jī)主要特點(diǎn)是利用具有較高能量的工作流體來輸送能量較低的流體。例如，液環(huán)泵、射流泵等。二、工作原理

液環(huán)泵上述三種類型的泵與風(fēng)機(jī)中，用途最廣泛的是葉片式泵與風(fēng)機(jī)。這是因?yàn)?，與其它類型相比，葉片式泵與風(fēng)機(jī)具有效率高、性能可靠、容易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，特別是可以制成各種能頭及流量的泵與風(fēng)機(jī)以滿足不同的需求。所以在火力發(fā)電廠及其它工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，我們將著重討論葉片式泵與風(fēng)機(jī)?？紤]到火力發(fā)電廠廠用泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際情況，我也對活塞泵和柱塞泵、齒輪泵和螺桿泵、羅茨風(fēng)機(jī)以及液環(huán)泵和射流泵等的工作原理與性能作了一般性介紹，供大家參考。二、工作原理

【例0-1】水泵在如圖所示的管路系統(tǒng)中工作時，若吸水池液面的壓強(qiáng)為pe1，壓水池液面的壓強(qiáng)為pe2，且兩水池液面的高度差為HZ，吸水管和壓水管的流動損失之和為hw，試推導(dǎo)在這種情況下，泵揚(yáng)程的表達(dá)式。【解】設(shè)泵的揚(yáng)程為H，在如圖所示的1-1、2-2截面上，應(yīng)用粘性流體總流的伯努利方程得：

由已知可得：(Ze2－Ze1)=HZ，Ve1≈0，Ve2≈0。將其代入上式，即可得該情況下泵揚(yáng)程的表達(dá)式為：

上式表明：泵的揚(yáng)程可由它的實(shí)際工作參數(shù)求出。此時，揚(yáng)程H不一定是額定參數(shù)，其值會隨著工作條件的改變而變化。§0-3泵與風(fēng)機(jī)的主要部件一、離心式泵與風(fēng)機(jī)的主要部件（一）離心泵的主要部件

葉輪、吸入室、壓出室、密封裝置等1、葉輪

葉輪是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要部件。作用：將原動機(jī)的機(jī)械能傳遞給流體，使流體獲得壓力能和動能。葉輪的好壞，對泵效率的影響很大。結(jié)構(gòu)：主要由前蓋板、葉片、后蓋板和輪轂組成。（一）離心泵的主要部件（一）離心泵的主要部件

2、吸入室：離心泵吸水管法蘭接頭至葉輪進(jìn)口的空間。作用：以最小的阻力損失，引導(dǎo)液體平穩(wěn)地進(jìn)入葉輪，并使葉輪進(jìn)口處的液體流速分布均勻。

分類：錐形吸入室、環(huán)形吸入室、半螺旋形吸入室

3、壓出室：又稱機(jī)殼。收集來自葉輪的液體，并使部分流體的動能轉(zhuǎn)換為壓力能，最后將流體均勻地引向次級葉輪或?qū)蚺懦隹凇?/p>

分類：螺旋形壓出室、環(huán)形壓出室（一）離心泵的主要部件

4、導(dǎo)葉又稱導(dǎo)流器、導(dǎo)輪，分徑向式導(dǎo)葉和流道式導(dǎo)葉兩種，應(yīng)用于節(jié)段式多級泵上作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。作用：匯集前一級葉輪流出的液體，并在最小損失的條件下，引入次級葉輪的進(jìn)口或壓出室，同時在導(dǎo)葉內(nèi)還把部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能。

分類：經(jīng)向式導(dǎo)葉、流道式導(dǎo)葉（一）離心泵的主要部件

4、導(dǎo)葉----徑向式導(dǎo)葉

由螺旋線、擴(kuò)散管、過渡區(qū)(環(huán)狀空間)和反導(dǎo)葉(向心的環(huán)列葉柵)組成。螺旋線和擴(kuò)散管部分稱正導(dǎo)葉，液體從葉輪中流出，由螺旋線部分收集起來，而擴(kuò)散管將大部分動能轉(zhuǎn)換為壓能，進(jìn)入過渡區(qū)，起改變流動方向的作用，再流入反導(dǎo)葉，并把液體引向次級葉輪的進(jìn)口。正反導(dǎo)葉是一個連續(xù)的整體，正導(dǎo)葉進(jìn)口到反導(dǎo)葉的出口形成單獨(dú)的流道。流動損失小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

4、導(dǎo)葉----徑向式導(dǎo)葉5、密封裝置：主要用來防止壓力增加時流體的泄漏

分為：密封環(huán)和軸端密封密封環(huán)---為防止高壓流體通過葉輪進(jìn)口與泵殼之間的間隙泄露至吸入口，在葉輪進(jìn)口外圈與泵殼之間加密封環(huán)。（一）離心泵的主要部件（一）離心泵的主要部件5、密封裝置：軸端密封-----填料密封（一）離心泵的主要部件5、密封裝置：軸端密封-----機(jī)械密封

（二）離心風(fēng)機(jī)的主要部件1.葉輪結(jié)構(gòu)：主要由前盤、葉片、后盤和輪轂組成。葉片輪轂軸前盤后盤空心葉片板式葉片

（二）離心風(fēng)機(jī)的主要部件前彎徑向后彎1.葉輪前盤有直前盤、錐形前盤和弧形前盤葉片輪轂軸前盤后盤

（二）離心風(fēng)機(jī)的主要部件2.蝸殼

（二）離心風(fēng)機(jī)的主要部件作用：匯集葉輪流出的氣流，并引向出口，同時將氣流的一部分動能轉(zhuǎn)變成壓力能。蝸殼的外形：阿基米德螺旋線、對數(shù)螺旋線蝸殼出口擴(kuò)壓器:因?yàn)闅饬鲝奈仛ち鞒鰰r向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜，所以擴(kuò)壓器一般做成向葉輪一邊擴(kuò)大，其擴(kuò)散角θ通常為6°～8°。離心通風(fēng)機(jī)蝸殼出口附近有“舌狀”結(jié)構(gòu)，一般稱作蝸舌。蝸舌可以防止氣體在機(jī)殼內(nèi)循環(huán)流動。蝸舌組成：尖舌、深舌、短舌、平舌2.蝸殼

（二）離心風(fēng)機(jī)的主要部件3.集流器集流器裝置在葉輪前，它應(yīng)使氣流能均勻地充滿葉輪的入口截面，并且氣流通過它時的阻力損失應(yīng)該最小。圓筒形：葉輪進(jìn)口處會形成渦流區(qū)，直接從大氣進(jìn)氣時效果更差。圓錐形：好于圓筒形，但它太短，效果不佳?；⌒危汉糜谇皟煞N，錐弧形：最佳，高效風(fēng)機(jī)基本上都采用此種集流器。

（二）離心風(fēng)機(jī)的主要部件§0-3泵與風(fēng)機(jī)的主要工作部件二、軸流式泵與風(fēng)機(jī)的主要工作部件主要部件：葉輪導(dǎo)葉吸入室擴(kuò)壓筒等1.葉輪作用：同離心式相同。葉輪型式：固定葉片、半調(diào)節(jié)葉片、全調(diào)節(jié)葉片葉片形狀:葉片為扭曲形狀，一般4-6片

2.導(dǎo)葉作用:能使通過葉輪前后的流體具有一定的流動方向，并使其阻力損失最小。前導(dǎo)葉:裝在葉輪進(jìn)口前的導(dǎo)葉后導(dǎo)葉:裝在葉輪出口處的導(dǎo)葉3.吸入室注意：泵---吸入室風(fēng)機(jī)---集流器喇叭形吸入室和肘行吸入室兩種，其中大型軸流泵多采用肘行，軸流風(fēng)機(jī)一般采用喇叭形4.擴(kuò)壓筒作用：將流體的動能部分地轉(zhuǎn)換為壓力能。結(jié)構(gòu)形式：筒形、錐形；擴(kuò)散角度：要避免流體的邊界層分離，以保證擴(kuò)壓器內(nèi)流動損失最小、擴(kuò)壓效果好，一般取5～20°（常取7～9°）。

§0-4

泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)

泵與風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)主要有：流量qV、能頭（揚(yáng)程H或全壓p）、軸功率Psh、有效功率Pe、效率和轉(zhuǎn)速n等。一、流量

二、能頭

三、功率和效率

四、轉(zhuǎn)速

五、其它基本性能參數(shù)

一、流量

泵與風(fēng)機(jī)在單位時間內(nèi)所輸送的流體量，通常用體積流量qV表示，單位為m3/s，m3/h。

對于非常溫水或其它液體也可以用質(zhì)量流量qm表示，單位為kg/s，kg/h。qm和qV的換算關(guān)系為：qm=

qV

測量時,泵以出口流量計算，而風(fēng)機(jī)則以進(jìn)口流量計算。二、能頭

單位重力（體積）流體通過泵（風(fēng)機(jī)）所獲得的機(jī)械能。

對于泵：通常用揚(yáng)程H表示，單位為m；

說明：下標(biāo)“1、2”表示泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口截面；和泵比較略去了gZ。對于風(fēng)機(jī)：通常用全壓p表示，單位為Pa。三、功率和效率

原動機(jī)傳動裝置泵與風(fēng)機(jī)原動機(jī)配套功率：Pgr=KPg，K為容量安全系數(shù)（額定條件下）。效率：傳動效率：

tm四、轉(zhuǎn)速泵與風(fēng)機(jī)軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，通常用n

表示，單位為r/min。有效功率：（kW）

軸功率：傳到泵與風(fēng)機(jī)

軸上的功率

（kW）

原動機(jī)輸出功率：