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1、,第七章 流体机械的特性曲线及运行调节,一、定义及分类1、定义描述一定条件下流体机械各基本性能参数之间特定函数关系的曲线。流体机械的性能取决于三个方面的基本因素： 给定一台机器，当几何参数和物性参数一定时，其工况由三个直接性能参数 决定，而能量参数 为间接性能参数，它们和汽蚀参数 一起都是工况的函数。,7-1 特性曲线,2、分类1）自变量的个数2）工况域的不同,7-1 特性曲线,3）参数的性质和表述对象的不同二、线型特性曲线1、工作机（转速恒定）1）基本性能曲线 机器在恒定的额定转速条件下，在工作机工况区域的正常性能曲线。 ：a、,7-1 特性曲线,b、c、,7-1 特性曲线,d、a、b、,7
2、-1 特性曲线,7-1 特性曲线,实测曲线及特征 曲线： 1）离心式机器缓降（812%斜度），较小的扬程变化对应较大的流量变化。适于流量变化大而要求能头变化小的情况，如锅炉给水泵；轴流式机器陡降（2530%斜度），较大的扬程变化对应较小的流量变化。适于能头变化大而流量变化小的情况，如循环水泵；混流式居中。,7-1 特性曲线,（2）许多轴流式机器在其设计流量的50%左右出现拐点，曲线呈巴鞍形，其能头先随流量的增加而增加，到顶点后，随流量的增加而减小。顶点左边的区域为不稳定工作区，易诱发喘振。离心式和混流式则很少出现。 曲线 （1）离心式机器上升在 时，功率P 有最小值。（离心泵要求关阀启动、停机
3、）；轴流式机器下降，当 时功率P 有最大值，一般为的二倍（轴流泵要求开阀启动、停机后断流）；混流式居中。 （2）轴流式机器的 变化趋势和能头曲线相同，只是看起来稍缓。 曲线 离心式机器缓变（高效区效率下降5%7%10%，的范围较宽），轴流式机器陡降，混流式居中。,7-1 特性曲线,2）相似性能曲线相对性能曲线（泵用）当 时，水泵的效率较高， 偏大或偏小水泵的效率都会下降。,7-1 特性曲线,无量纲性能曲线（风机用）显然几何相似的同一系列风机，其无量纲性能曲线是相同的，通常也是这样给出的。但风机型号不同，其尺寸大小和转速都是不同的，实际的基本性能曲线也是不同的。应根据如下关系式，由其无量纲性能曲
4、线换算求得：,7-1 特性曲线,2、原动机（在一定的水头下）1）水轮机的工作特性曲线 在一定的转速下有：水轮机的输出功率为0时，有空载流量，对应有空载开口，用来克服阻力维持额定转速，没有输出功率。最优流量（最高效率对应的流量）点在功率曲线与过原点的直线的切点处，有：极限功率右边流量增加，功率反而减小，调速器不能正常工作。确保安全工作，留出5的功率储备量，设定水轮机的最大功率为：,7-1 特性曲线,7-1 特性曲线,2）水轮机的转速特性曲线在开口一定的条件下有：飞逸转速出现在甩负荷后（零负荷力矩）调速器不能关闭导叶的情况下，设计时用它来校核转动部件的强度。,7-1 特性曲线,3）水轮机的相对性能
5、曲线比转数增大，其高效区变窄；旋桨式机器比定桨高效区宽；高效区宽，非设计工况下没有显著的效率下降，所以在增大流量是不会出现极限工况，也就不存在受调节性能限制的最大功率。水轮机的单位参量性能曲线通常以综合特性曲线的的形式给出。,7-1 特性曲线,三、综合特性曲线1、工作机1）调速通用性能曲线泵,7-1 特性曲线,压缩机介质不同，曲线型会有变化。2）调角通用性能曲线风机,7-1 特性曲线,泵,7-1 特性曲线,2、原动机（水轮机）1）运转特性曲线在一定的转速下以 为纵坐标，以输出的 为横坐标，绘出等值曲线。,7-1 特性曲线,2）综合特性曲线以 、 为纵横坐标，绘制等值曲线，混流式水轮机还有表示5
6、%功率储备工况的功率限制线。,7-1 特性曲线,7-1 特性曲线,3）综合特性曲线与比转数的关系,7-1 特性曲线,3、全特性曲线描述机器在包括正常和所有反常条件下性能的一族曲线为全面性能曲线。根据所选取坐标的不同分类，常见的有（1）四象限性能曲线；（2） 性能曲线和（3）苏特尔曲线等。规定工作机的各正常工作参数量（流量、转速、能头和扭矩）为正，那么原动机的正流量、转速和工作机相反，就应该是工作机的负流量和反转转速。能头和扭矩的正负是相同的。,7-1 特性曲线,四、系列型谱选型用，在选型内容中介绍。,7-1 特性曲线,一、管路系统特性曲线二、需要能头曲线,7-2 运行工况（教材7-3）,三、工
7、况点（工作点）供需能头平衡点：求解如有图所示。四、装置特性曲线1）装置：机组进（引）、出流系统2）特性：,7-2 运行工况,一、旋转失速1、机理,7-3 旋转失速和喘振,2、性能3、调控,7-3 旋转失速和喘振,二、喘振1、机理2、条件3、危害,7-3 旋转失速和喘振,4、防护1）分流；2）选用性能稳定的风机；3）调小进口导流器（阀）开度；4）调小叶片安放角。,7-3 旋转失速和喘振,二、串联1、数模：2、图解工作点：3、同型号机串联：4、复杂串联系统：利用装置特性（虚拟机）的概念求解。,7-4 流体机械联合工作,二、并联1、数模：2、图解工作点：3、同型号机并联：4、复杂并联系统：利用装置特性（虚拟机）的概念求解。,7-4 流体机械联合工作,二、混联1、数模：综和上述2、图解工作点： 利用装置特性（虚拟机）的概念求解。3、选择：,7-4 流体机械联合工作,一、调节机器的性能1、调速2、调角1）导流角,7-5 工况调节,2）叶片安放角,7-5 工况调节,3、汽蚀4、变径与调速调角类同。,7-5 工况调节,二、改变管路特性1、节流1）出口阀2）进口导流器（阀）,7-5 工况调节,
