泵与风机-4.

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1、 泵与风机运行 叶片式泵与风机运行工况的确定 泵与风机的联合运行 泵与风机运行工况的调节 运行中的主要问题 现代高压锅炉给水泵的运行特点 本章小结 叶片式泵与风机运行工况的确定 管路阻力计算 管路特性曲线方程 管路特性曲线 泵的工作点 风机的工作点 工作点的稳定性 泵与风机的运行 管路阻力计算 管路特性曲线，就是管路中通过 的流量与所需要消耗的能头之间 的关系曲线。 列断面AA与11的伯努利方程 断面22与BB的伯努利方程 在运行状态下所 提供的总能头 管路系统为输送液体所消耗的 总能头，通称为管路阻力 。 管路特性曲线方程 管路系统为输送液体所消耗的总能头，通称为管路阻力，以H表示。 PB、

2、PA需克服的吸入容器与输出 容器中的压头差，m； Ht 流体被提升的总高度，m； hw输送流体时在管路系统中的总 能 头损失， m。 均与流量无关，称其为静 压头，用符号Hst表示 泵的管路特性曲线方程 风机的管路特性曲线方程 管路特性曲线 管路特性曲线是一 条二次抛物线，泵 的管路特性曲线的 顶点位于原点上方 ，而风机为一条过 原点的二次抛物线 。 管路特性曲线 泵的工作点 将泵本身的性能曲线与管 路特性曲线按同一比例绘在 同一张图上，则这两条曲线 相交于M点，M点即泵在管 路中的工作点。 该点流量为qVM，总扬程为 HM，这时泵产生能量等于 流体在管道中克服的阻力， 所以泵在M点工作时达到

3、能 量平衡，工作稳定。 泵的工作点 风机的工作点 风机工作点是由静压性能曲 线与管路特性曲线的交点M 来决定的。 若在出口管路上装设扩散器 ， 则可将一部分风机出口 动压转变为静压，此静压也 可用来克服管路阻力，从而 提高风机的经济性。 当泵或风机性能曲线与管 路特性曲线无交点时，则说 明这种泵或风机的性能过高 或过低，不能适应整个装置 的要求。 风机的工作点 工作点的稳定性 某些泵或风机具有驼峰形的性 能曲线，K为性能曲线的最高点 。若泵或风机在性能曲线的下 降区段工作，如在M点工作， 则运行是稳定的。 若工作点处于泵或风机性能曲 线的上升区段工作，如A点是不 稳定的，稍有干扰(如电路中电

4、压波动、频率变化造成转速变 化、水位波动，以及设备振动 等)，A点就会向右或向左移动 ，而且再也不能回复到原来的 位置A点，故A点称为不稳定工 作点。 泵与风机不稳定工作区域 泵与风机的联合工作 并联工作 提高流量 联合工作方式及目的 串联工作 增加能头 泵与风机的运行 并联工作 并联指两台或两台以上的泵或风机向同一压力管路输送流体 的工作方式。并联的目的是在压头相同时增加流量 并联工作场合 同性能(同型号)泵并联工作 需要注意的问题 不同(相似)性能的泵并联工作 串联工作 串联是指前一台泵或风机的出口向另一台泵或风机的入口输 送流体的工作方式 串联工作场合 同性能(同型号)泵串联工作 两台不

5、同性能泵串联工作 并联工作场合 当扩建机组，相应的需要流量增大，而对原 有的泵与风机仍可以使用时； 电厂中为了避免一台泵或风机的事故影响主 机主炉停运时； 由于外界负荷变化很大，流量变化幅度相应 很大，为了发挥泵与风机的经济效果，使其 能高效率范围内工作，往往采用两台或数台 并联工作，以增减运行台数来适应外界负荷 变化的要求时。 同性能(同型号)泵并联工作 并联工作的特点 1、qVM=2qvB 2、 、 、 并联工作点 并联工作时每台泵的工作点 未并联工作时每台泵的工作点 并联工作注意 选择两台同性能（或相似性能）泵并联工作 并联工作时，管路特性曲线宜平坦 并联台数不宜过多 不同性能的泵并联工

6、作 工作特性 并联工作点 、并联工作时每台泵的工作点 、未并联工作时每台泵的工作点 串联工作 串联是指前一台泵或风机的出口向另一台泵或风机的入口输 送流体的工作方式 串联工作场合 同性能(同型号)泵串联工作 串联工作注意 串联工作场合 (1)设计制造一台新的高压泵或风机比较困 难，而现有的泵或风机的容量已足够，只是 压头不够时。 (2)在改建或扩建的管道阻力加大，要求提 高扬程以输出较多流量时。 相同性能的泵与风机串联 工作特性 串联工作点 串联工作时每台泵的工作点 未串联工作时每台泵的工作点 串联工作注意 选择两台同性能（或相似性能）泵串联工作 串联工作时，管路特性曲线宜陡降 串联台数不宜过

7、多 运行工况的调节 节流调节 变角调节 导流器调节 静叶调节 动叶调节 汽蚀调节 变速调节 电厂中通常采用变速调节的方法 泵与风机的运行 节流调节 节流调节就是在管路中装设 节流部件(各种阀门，挡板 等)，利用改变阀门开度， 使管路的局部阻力发生变化 来达到调节的目的。 节流调节又可分为出口端节 流和吸入端节流两种。多采 用出口端调节。 出口端节流 入口导流器调节 离心式风机通常采用入口导流器调节。常用的导 流器有轴向导流器、简易导流器及径向导流器 调节原理 轴向导流器 简易导流器 径向导流器 调节原理 若改变绝对速度v1的方向，即 改变了v1与圆周速度u1的夹角 1，则vlu及vlm同时发生

8、变化 ，vlm的改变必然使流量发生 变化；而vlu的变化，将使理 论全压p发生变化，其能量方 程式为 动叶调节 可动叶片调节，即动叶安装 角可随不同工况而改变，这 样使泵与风机在低负荷时的 效率大大提高 改变叶片的安装角时效率曲 线也有变化，但在较大流量 范围内几乎可保持较高效率 ，而且避免了采用阀门调节 的节流损失，所以这种调节 方式经济性很高。 可动叶片调节机构 轴流泵工作参数与叶片安装角关系 可动叶片调节机构 可动叶片调节机构 是泵与风机的重要 部分。 常用液压式调节， 调节过程是负荷变 化时由锅炉发出指 令，通过附属的伺 服机构调节叶片。 轴流泵的动叶调节机构示意图 汽蚀调节 通常泵的

9、运行不希望产生汽蚀，但凝结水泵却利用泵的汽蚀 特性来调节流量，实践证明，采用汽蚀调节对泵的通流部件 损坏并不严重，相反地可使泵自动地调节流量，减少运行人 员，降低水泵耗电约3040，故在中小型发电厂的凝结 水泵上已被广泛采用。 调节原理 凝结水泵的汽蚀调节，就是把泵的出口 调节阀全开，当汽轮机负荷变化时，借 凝汽器热井水位的变化引起汽蚀来调节 泵的出水量，达到汽轮机排汽量的变化 与泵输水量的相应变化自动平衡。 注意问题 凝结水泵的装置 泵的汽蚀调节原理 泵的倒灌高度Hg，即为设计工况 下，泵不发生汽蚀的最小高度。 此时的工作点如图中的A点，当汽 轮机的负荷减少时，凝汽器水位倒 灌高度不能维持H

10、g而要降低，这 时水泵便产生汽蚀，水泵的性能曲 线骤然下降，而管路特性曲线几乎 不变，于是泵的工作点位移至A1 出水量减少到新的Hg下再平衡运 行。 反之，当汽轮机负荷增加时，排汽 量增加，以凝汽器水位倒灌高度增 大，输出水量增加，返复到新的工 作点平衡运行。 汽蚀调节时应注意： 凝结水泵的性能曲线与管路特性曲线的配合要适当，泵的出 口压力不应过份大于管路所需克服的阻力，即管路特性稍平 坦为好，对于泵的性能曲线也宜乎坦型，以便负荷变化时有 较大的流量变化范围。如汽轮机负荷经常变化，特别是长期 在低负荷下运行时，采用汽蚀调节会使泵的使用寿命大大降 低，为此可考虑开启凝结水泵的再循环门，让部分凝水

11、返回 凝汽器热井，使热井水位不致过低，以减少汽蚀程度。 可以汽蚀调节的水泵，因其叶轮容易损坏，因此，必须采用 耐汽蚀的材料。 变速调节 变速调节是在管路特性曲线不 变时，用变转速来改变泵与风 机的性能曲线，从而改变它们 的工作点，如图所示。 因而变转速后的性能可通过比 例定律求出 电厂中通常采用变速调节的方法 电厂中通常采用变速调节的方法 采用可变速的原动机 采用变速运行的汽轮机驱动; 采用调速型电动机驱动; 液力联轴器变速 调速型液力偶合器的传动原理 调速型液力偶合器的调速原理 运行中的主要问题 泵与风机的振动 机械原因引起的振动 流体流动引起的振动 噪音 风机的磨损 引风机叶轮及外壳的磨损

12、 灰浆泵和排粉风机的磨损 泵与风机的运行 机械原因引起的振动 转子的临界转速引起的振动 动静部件之间的摩擦引起振动 基础不良或地脚螺钉松动 平衡盘设计不良引起的振动 原动机引起振动 转子质量不平衡引起的振动 转子中心不正引起的振动 油膜振荡引起的振动 相关知识 转子质量不平衡引起的振动特征：振幅不随机组负 荷大小及吸水压头的高低而变化，而是与该泵与风 机转速的高低有关，振动频率和转速一致。 转子中心不正引起的振动 特征频率和转速成 倍数关系，振幅随泵与风机轴与电动机轴的偏心距 大小而变。 如果在运行中半速涡动（轴颈中心的涡动频率约等 于转子转速的一半）的频率恰好等于转子的临界转 速，则半速涡动

13、的振幅因共振而急剧增大。这时转 子除半速涡动外，还发生忽大忽小的频发性瞬时抖 动，这种现象就是油膜振荡。 相关知识 流体流动引起的振动 由于泵与风机内或管路系统中的流体流动 不正常而引起的振动，这和泵与风机以及 管路系统的设计好坏有关，与运行工况也 有关。 汽蚀引起振动 旋转失速(旋转脱流)引起振动 喘振现象 水力冲击引起振动 汽蚀引起振动 当泵入口压力低于相应水温的汽化压 力时，泵则发生汽蚀。一旦汽蚀发生 ，泵就产生激烈的振动，并伴随有噪 声。 尤其对高速大容量给水泵的汽蚀振动 问题，在设计和运行中应给予足够重 视。 旋转失速(旋转脱流)引起振动 失速现象 出现失速现 象，使叶道产生阻塞 现

14、象，流体的能头则 大大降低。 旋转失速现象 当气流 流向叶道1、2、3、4 ，与叶片进口角发生 偏离时，则出现气流 冲角。当气流冲角达 到某一临界值时，产 生脱流现象。 动叶中旋转脱流的形成 喘振(或称飞动) 流量周期性地在很大范围内反复 变化的现象，通常称为喘振(或 称飞动)。 A点是稳定的，风机产生的能量 克服管路阻力达到平衡运行。 B点是稳定的，只要阀门开大些 ，阻力减小些，此时工作仍然。 K点为临界点，K点的左方即为 不稳定工作区；K点的右方即为 稳定工作区。 防止喘振 的措施 喘振现象 防止喘振的措施 大容量管路系统中应采用qv一H性能曲线平直向下倾斜的泵与风机。 使流量在任何条件下

15、不小于qvK，如果装置系统中所需要的流量小于qvK 时，可装设再循环管(部分流出量返回)或自动排放阀门(向空排放)，使泵 或风机的出口流量始终大于qvK。 改变转速或吸入口处装吸入阀，当降低转速或关小吸入阀时，qv一H性 能曲线向左下方移动，临界点随之向小流量移动，从而可缩小性能曲线 上的不稳定段。 采用可动叶片调节，当外界需要的流量减小时，减小动叶装置角，性能 曲线下移， 临界点随着向左下方移动，最小输出流量相应变小。 在管路布置方面，水泵应尽量避免压出管路内积存空气，如不让管路有 起伏，但要有一定的向上倾斜度，以利排气。 另外，尽量把调节阀及节流装置等靠近泵出口安装。 水力冲击引起振动 由于给水泵叶片的涡流脱离的尾迹要持续一段较长 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，或蜗舌时，要产 生水力冲击，形成一定频率的周期性压力脉动，它 传给泵体，往往管路和基础的振率引起共振。若各 级动