1、第第4 4章章 泵与风机的运行、调节及选择泵与风机的运行、调节及选择第第4 4章章 泵与风机的运行、调节及选择泵与风机的运行、调节及选择4-1 泵与风机的串联、并联运行泵与风机的串联、并联运行4-2 泵与风机的运行工况调节泵与风机的运行工况调节4-3 离心式泵与风机叶片的切割与加长离心式泵与风机叶片的切割与加长4-4 离心泵的系列型谱离心泵的系列型谱4-5 泵与风机的启动和运行泵与风机的启动和运行 4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题4-7 泵与风机的选择泵与风机的选择二、泵与风机的二、泵与风机的运行运行一、泵与风机的一、泵与风机的运行运行4-1泵与风机的串联、并联运泵与风
2、机的串联、并联运行行引引 言言1、泵与风机在管路系统中的运行工况点：、泵与风机在管路系统中的运行工况点：引引 言言2、稳定性工作条件：、稳定性工作条件：3、联合工作需求：、联合工作需求：两者性能曲线的两者性能曲线的。VVCqHqHdddd反映了两者反映了两者与与的的泵与风机泵与风机管路系统管路系统从主要从主要三个方面考虑。三个方面考虑。前一台泵向后一台泵的入口输送流前一台泵向后一台泵的入口输送流体的运行方式。体的运行方式。一般来说，泵串联运行的主要目的一般来说，泵串联运行的主要目的是提高扬程，但实际应用中还有安全、经济的作用。是提高扬程，但实际应用中还有安全、经济的作用。即：。即：（忽忽略略泄
3、泄漏漏流流量量），则则适适用用于于风风机机）改改为为（若若将将ViVniiqqpHHH1 把串联各泵的性能曲线把串联各泵的性能曲线H-qV上同一流量点的扬程值相加。上同一流量点的扬程值相加。qVHCMOHc-qVH-qV经常串联运行的泵经常串联运行的泵,应由应由(或或Hd)防防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵止汽蚀；对于离心泵和轴流泵,应按应按 驱动电机不驱动电机不致过载。致过载。，。5、串联运行时应注意的问题、串联运行时应注意的问题（离心泵）：启动时，（离心泵）：启动时，首先首先必须把必须把两台泵两台泵的的出出口阀门都关闭口阀门都关闭，启动第一台启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门；，然后开启第
4、一台泵的出口阀门；在在第二台泵出口阀门关闭第二台泵出口阀门关闭的情况下的情况下再启动第二台再启动第二台。对经常串联运行的泵，应使各泵对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点最佳工况点的的流量相等或接近流量相等或接近。由于后一台泵需要承受前一台泵的升压由于后一台泵需要承受前一台泵的升压,故选择泵时，应考虑到故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同两台泵结构强度的不同。串联运行要比单机运行的效果差，由于运行串联运行要比单机运行的效果差，由于运行调节复杂调节复杂,一般一般泵限两台串联运行泵限两台串联运行；由于；由于风机风机串联运行的操作串联运行的操作可靠性差，故可靠性差，故一般不采用一般不采用串联运行
5、方式。串联运行方式。两台或两台以上的泵向同一压力管两台或两台以上的泵向同一压力管路输送流体时的运行方式。路输送流体时的运行方式。一般来说，并联运行的主要目的包一般来说，并联运行的主要目的包括：增大流量；台数调节；一台设备故障时，启动备用设备。括：增大流量；台数调节；一台设备故障时，启动备用设备。并联并联所产生的所产生的；而；而并联后的并联后的为并联为并联所输送的所输送的。即：。即：把并联各泵的性能曲线把并联各泵的性能曲线H-qV上同一扬程点的流量值相加。上同一扬程点的流量值相加。niViViqqpHHH1，则则适适用用于于风风机机）改改为为（若若将将qVHBMOHc-qVH-qVCqVBqVM
6、qVC经常并联运行的泵经常并联运行的泵,应由应由(或或Hd)防防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵止汽蚀；对于离心泵和轴流泵,应按应按 驱动电机不驱动电机不致过载。致过载。，。5、并联运行时应注意的问题、并联运行时应注意的问题 对经常并联运行的泵，为保证并联泵运行时对经常并联运行的泵，为保证并联泵运行时都在高效区工作，应使各泵都在高效区工作，应使各泵最佳工况点最佳工况点的的流量相等或接近流量相等或接近。在。在选择设备时，按选择设备时，按B点选择泵。点选择泵。从并联数量来看，台数愈多并联后所能增从并联数量来看，台数愈多并联后所能增加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多并加的流量越少，即每台
7、泵输送的流量减少，故并联台数过多并不经济。不经济。4-2泵与风机的运行工况调节泵与风机的运行工况调节一、非变速调节一、非变速调节二、变速调节二、变速调节三、并联运行中的运行工况调节三、并联运行中的运行工况调节4-2泵与风机的运行工况调节泵与风机的运行工况调节引引 言言1、什么是运行工况调节、什么是运行工况调节2、调节方式分类、调节方式分类3、主要内容、主要内容 运行时，其运行时，其需要需要的的而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变称为运行工称为运行工况调节。况调节。调节和调节和调节调节 常用调节方式的常用调节方式的、及及；。常用的调节方式主要有：常用的调节
8、方式主要有：、离心泵的、离心泵的、离心式和轴流式风机的、离心式和轴流式风机的、混流式和轴流、混流式和轴流式风机的式风机的等。等。改变改变的开度。的开度。nC出口端和进口端节流。出口端和进口端节流。qVqVqVMMMHqVNhNNKNNNNNNNNshNKj/)(HhHHgqhHgqPPVV （会使泵的（会使泵的增加而导增加而导致致的的，有引起，有引起的危险）。的危险）。泵与风机泵与风机，并逐渐被代替；，并逐渐被代替；泵与风机泵与风机该方式（该方式（qVPsh电动机过载）。电动机过载）。简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失很大，调节量失很大，
9、调节量严重，单向：小于额定流量的方向。严重，单向：小于额定流量的方向。（一）节流调节（一）节流调节23p1qVM qVM比出口端节流经济。比出口端节流经济。仅在风机上使用。仅在风机上使用。h1h2BqVBC 汽蚀调节方式一般汽蚀调节方式一般的凝结的凝结水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。仅在风机上使用。仅在风机上使用。qVHH-qVHc-qVAMqVMM1qVM1qVM2M2 泵出口调节阀全泵出口调节阀全开，开，变化变化凝汽凝汽器热井中器热井中变化变化汽蚀汽蚀凝结水泵凝结水泵，使之与汽轮机，使之与汽轮机达到达到。图解图解 H-qV 和和Hc-qV
10、 流量调节范围流量调节范围。排汽量排汽量 泵内汽蚀泵内汽蚀。为使长期处于低负荷下的凝结。为使长期处于低负荷下的凝结水泵安全运行，在水泵安全运行，在方面应采用方面应采用；在；在，可考虑可考虑。简单、可靠、方便、调节装置初投资简单、可靠、方便、调节装置初投资较较低；调节损低；调节损失大，调节量失大，调节量严重，单向。严重，单向。nCACDBHqVOH-qVHc2-qVHc1-qVHc-qVVqHVqhABP2PMMP1P阀阀2阀阀1水泵水泵PshP1jPP2P1P1PPPP2P1PP1P/)(VVVVVVqqqHqqgHgq-qVHPPM 与节流调节比较，离心式泵与风机的分流调节经济性较差，与节流
11、调节比较，离心式泵与风机的分流调节经济性较差，而轴流式泵与风机的分流调节要经济些（而轴流式泵与风机的分流调节要经济些（）。）。改变分流管路阀改变分流管路阀门开度。门开度。图解图解 为防止在小流量区可能发生汽蚀，锅炉给水泵为防止在小流量区可能发生汽蚀，锅炉给水泵再循环阀、凝结水泵再循环阀、凝结水泵旁路阀的阀门开度进行分流调节。旁路阀的阀门开度进行分流调节。对不采用动叶或变速调节的轴流式水泵，采用分流调节无论对不采用动叶或变速调节的轴流式水泵，采用分流调节无论从安全可靠性还是从经济性方面，都比采用节流调节要好。从安全可靠性还是从经济性方面，都比采用节流调节要好。离离 心心 式：式：调节调节轴（混）
12、流式：轴（混）流式：调节调节pT=（u22u-u11u）正预旋正预旋 1u 和和 2u pT 节流节流风机内部局部阻力损失和冲击损失风机内部局部阻力损失和冲击损失 和出口节流相比，分析计算表明：和出口节流相比，分析计算表明：4-73型锅炉送、型锅炉送、引风机引风机,当调节流量在当调节流量在60%90%qV max时时,功率节约：轴向导流功率节约：轴向导流器约器约15%24%；简易导流器约；简易导流器约8%13%。构造简单、装置尺寸小、运行可靠和维护管理简便、构造简单、装置尺寸小、运行可靠和维护管理简便、初投资低。初投资低。目前，目前，这种调节方式。这种调节方式。，由于调节范围大，由于调节范围大
13、，以使得在整个调节范围内都具有较，以使得在整个调节范围内都具有较高的调节经济性。高的调节经济性。图解图解入口静叶入口静叶动叶动叶出口静叶出口静叶入口静叶入口静叶调节机构调节机构 与离心式风机轴向导流与离心式风机轴向导流器相似。器相似。选在选在max点，点，选择在选择在max点的点的。100%机组额定负荷流量工况点机组额定负荷流量工况点安全流量的最大流量点安全流量的最大流量点负预旋调节负预旋调节 只能作正预旋调节的只能作正预旋调节的具有具有，故国内火力发电厂的，故国内火力发电厂的有不少均采用了入口静叶调节的子午加速轴流式风机。有不少均采用了入口静叶调节的子午加速轴流式风机。正预旋正预旋减减小流量
14、。小流量。大型轴流式、混流式泵与风机在运行中，采用大型轴流式、混流式泵与风机在运行中，采用的办法来适应负荷变化的调节方式（的办法来适应负荷变化的调节方式（）。）。u1u2uTg1)(g1uuH；pT=uuy=+（4-4）2tgu11-u（4-5）、速度三角形速度三角形 u、2 HT、pT、qV轴流轴流式泵与风机的式泵与风机的叶片安装角叶片安装角冲角冲角几何平均相对速度角几何平均相对速度角a（五）动叶调节（五）动叶调节 传动方式分为：传动方式分为：和和 两类，两类，对于大型对于大型泵与风机泵与风机 以采用液以采用液压传动为好压传动为好。图图4-10 大型立式混流泵油压式动叶操纵系统。大型立式混流
15、泵油压式动叶操纵系统。图图4-11 轴流式风机动叶调节液压传动装置轴流式风机动叶调节液压传动装置分配阀分配阀调节缸调节缸活塞活塞位移指示杆位移指示杆液压伺服机构液压伺服机构 随时随时 改变动叶改变动叶的安装角的安装角 的调节方的调节方式称为式称为。方式：没有动叶调节机构方式：没有动叶调节机构,只能在停机时，方可调整只能在停机时，方可调整动叶的安装角，动叶的安装角，的的轴流式、混流式泵或风机轴流式、混流式泵或风机。目前火力发电厂越来越多的大型机组。目前火力发电厂越来越多的大型机组的送、引风机和循环水泵均采用了该调节方式。的送、引风机和循环水泵均采用了该调节方式。选在选在max 点，点，选择在选择
16、在max 点的点的。100%机组额定负荷流量工况点机组额定负荷流量工况点安全流量的最大流量点安全流量的最大流量点 （五）动叶调节（五）动叶调节H-qV ，。等效线等效线管路性能曲线，管路性能曲线，。在相当大的范围内在相当大的范围内图图1-43 不同型式通风机调节特性比较不同型式通风机调节特性比较 对于对于风机风机叶轮的叶轮的叶轮。而叶轮。而风机的风机的。因此，在选择泵与风机。因此，在选择泵与风机时，要根据实际情况，合理地进时，要根据实际情况，合理地进行选择。行选择。14-73离心式（）带进气箱及；2YH70子午加速轴流式；30.68-155-1 离心式（）带进气箱及；4SAF28/18-1 轴
17、流式；Psh0、qV0为未做调节时的轴功率、流量二、变速调节二、变速调节 在管路性能曲线不变的情况下，通过改变转速来改在管路性能曲线不变的情况下，通过改变转速来改变泵与风机的性能曲线，从而改变其运行工况点的调节方式。变泵与风机的性能曲线，从而改变其运行工况点的调节方式。H PshqVH0n1 -qVPsh-qVn0H-qV Hc-qVA1H1B1C0qV0B0A0C1qV1当当Hst=0时时。qV1=qV0/H1=H0/，Psh1=Psh0/8A0A1 qV n，H n2，Psh n3 H qVn0H-qV Hc-qVA0qV0H0qV1A1A2qV2二、变速调节二、变速调节 现代现代的泵与风
18、机的泵与风机变速调节方式；一般变速调节方式；一般。与非变速比较，附加节流损失与非变速比较，附加节流损失，在很大的变工况，在很大的变工况范围内，范围内，使之保持较高的运行效率；使之保持较高的运行效率；但是，但是，变速传动装置或可变速传动装置或可变速原动机投资昂贵。变速原动机投资昂贵。液力偶合器的变速调节液力偶合器的变速调节油膜转差离合器的变速调节油膜转差离合器的变速调节电磁转差离合器的变速调节电磁转差离合器的变速调节交流电动机的变速交流电动机的变速调节调节小汽轮机直接驱的变速调节小汽轮机直接驱的变速调节绕线式异步电动机转子串电阻的调速绕线式异步电动机转子串电阻的调速绕线式异步电动机转子串级调速绕
19、线式异步电动机转子串级调速鼠笼式异步电动机的变极调速鼠笼式异步电动机的变极调速鼠笼式异步电动机的变频调速鼠笼式异步电动机的变频调速低效变速调节低效变速调节高效变速调节高效变速调节定速电动机经传动定速电动机经传动装置的变速调节装置的变速调节叶片式泵与风机叶片式泵与风机的变速调节的变速调节三、并联运行中的运行工况调节三、并联运行中的运行工况调节（一）并联泵运行中一台进行（一）并联泵运行中一台进行的工况调节的工况调节Hc-qV的工况变化线的工况变化线的工况变化线的工况变化线hN、H-qV+图图4-22 并联泵中一台进行节流调节示意图并联泵中一台进行节流调节示意图OH qVqV2qVMqV1qV1+2
20、qVMM1+2MMM2M2M1DBAC三、并联运行中的运行工况调节三、并联运行中的运行工况调节（二）并联泵运行中一台进行（二）并联泵运行中一台进行的工况调节的工况调节Hc-qV的工况变化线的工况变化线的工况变化线的工况变化线DBACN、H-qV+图图4-23 并联泵中一台进行变速调节示意图并联泵中一台进行变速调节示意图OH qVqV2qVMqV1qV1+2qVMM1+2MMM2M1M M-qVHc-qVH-qVHBHAHqVO 【例例】试定性比较泵出口节流调节与变速调节的经济性。试定性比较泵出口节流调节与变速调节的经济性。【解】变速后的运行工况点为A；节流后的运行工况点为B点；CAAsh100
21、0HgqPV变 变速调节时的轴功率为 由于HBHA，且CB则节能效果为0)(1000CABBAshshHHgqPPPV变节BB BA AC2VkqH qVAqVMC C 过A点的相似抛物线OAC交泵的性能曲线于C（A C）。BBAsh1000HgqPV节则，节流调节时的轴功率为4-3 离心式泵与风机叶片的离心式泵与风机叶片的切割与加长切割与加长引引 言言一、切割定律一、切割定律二、切割方式二、切割方式三、切割定律的应用三、切割定律的应用引引 言言 离心式泵与风机在设计工况及其附近运行，离心式泵与风机在设计工况及其附近运行，一般具有较高的效率。但现场一般具有较高的效率。但现场常存在常存在的问的问
22、题，其原因如下：题，其原因如下：切割叶轮叶片：切割叶轮叶片：加长叶轮叶片：加长叶轮叶片：流量、扬程（全压）及功率降低；流量、扬程（全压）及功率降低；则反之。则反之。容量过大，调节损失增大；容量过小，不能满足需要。容量过大，调节损失增大；容量过小，不能满足需要。1 选型不当选型不当2 配套性差配套性差3 装置改变装置改变（规格、品种）（规格、品种）一、切割定律一、切割定律 若叶轮叶片切割量较小，则若叶轮叶片切割量较小，则 2y和和 不变，且切割不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前、后的出口速度三角形相似。（1）对于中、高比转速的离心泵（）对于中、高比转速的离心泵（ns=80350）或叶轮前
23、盘）或叶轮前盘为锥形或弧形的离心式通风机，可认为为锥形或弧形的离心式通风机，可认为D2b2=，则有则有22DDqqVV222DDHH222DDpp322shshDDPP（4-16）或或（4-17）（4-18）22bD)(222nVVbDq)(h2u2guH一、切割定律一、切割定律 若叶轮叶片切割量较小，则若叶轮叶片切割量较小，则 2y和和 不变，且切割不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前、后的出口速度三角形相似。222DDqqVV222DDHH222DDpp422shshDDPP（4-19）或或（4-20）（4-21）)(222nVVbDq)(h2u2guH （2）对于低比转速的离心泵（
24、）对于低比转速的离心泵（ns=3080）或叶轮出口附近或叶轮出口附近的前盘为平直形的离心式通风机的前盘为平直形的离心式通风机，可认为，可认为b2=，则有则有2b一、切割定律一、切割定律 对于上述情况对于上述情况即认为：即认为：D2b2=，则则 并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、后对应工况点之间的关系。后对应工况点之间的关系。2DVqkH 2DVqkp或或 对对的离心泵及的离心泵及的离心式的离心式通风机而言，其切割前、后的对应工况点均在同一条过坐标原通风机而言，其切割前、后的对应工况点均在同一条过坐标原点的切割抛物线上。点的切割抛
25、物线上。22bD（4-22）（1）切割量的限制。叶轮外径的切割应以效率不致大量下）切割量的限制。叶轮外径的切割应以效率不致大量下降为原则，切割量不能太大。降为原则，切割量不能太大。，通常，通常D/D2=7%15%，其中，其中，7%为为叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而 15%为叶轮前盘为为叶轮前盘为平直形通风机的切割量。平直形通风机的切割量。，其允许的，其允许的Dmax与与ns的关系如表的关系如表4-4所示：所示：表表4-4 4-4 不同比转速离心泵和混流泵的最大切割量不同比转速离心泵和混流泵的最大切割量泵的比转速ns60120200300350350
26、以上允许的最大切割量（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%二、切割方式二、切割方式（工作条件及结构工作条件及结构）分分 23 次切割；以防次切割；以防致使泵与风机的出力不够致使泵与风机的出力不够。叶片的加长一般。叶片的加长一般按原方向，保持按原方向，保持2y不变，若加长量在不变，若加长量在 5%以内，应采用一次加以内，应采用一次加长（长（）。）。（2）分次切割、一次加长的原则。）分次切割、一次加长的原则。应适当放大蜗舌和叶轮间的间隙。间应适当放大蜗舌和叶轮间的间隙。间隙过小隙过小（噪声（噪声，效率，效率）；）；电动机是否过载、需要
27、更换的问题。电动机是否过载、需要更换的问题。二、切割方式二、切割方式图图4-24 蜗舌蜗舌间隙间隙放大放大 （4），其叶片切割有两种方式：一种是前，其叶片切割有两种方式：一种是前盖和后盘一起切割；另一种只切割叶片，不切割盖、盘。盖和后盘一起切割；另一种只切割叶片，不切割盖、盘。（3）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。二、切割方式二、切割方式 （5），应把前后盖板，应把前后盖板切割成不同直径，如图切割成不同直径，如图4-25所示。所示。图图4-25 混流泵叶轮车削方式混流泵叶轮车削方式（a）斜车削；（斜车削；（b）平行车削）平行车削 ，切割时应保留
28、其前、后盖板，只切割时应保留其前、后盖板，只切割叶片。切割叶片。以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间隙过大而导以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间隙过大而导致泵的效率下降。致泵的效率下降。2/)(2222m2DDD 三、切割定律的应用三、切割定律的应用【例例 4-14-1】某输送常温水的单级单吸离心泵在转速某输送常温水的单级单吸离心泵在转速 n n=2900r/min=2900r/min时的性时的性能参数如下表。管路性能曲线方程为：能参数如下表。管路性能曲线方程为：H Hc c=20+78000=20+78000q qV V2 2，m m；式中；式中q qV V 的单位的单位为为m m3 3/s/
29、s。泵的叶轮外径。泵的叶轮外径D D2 2=162mm=162mm，水的密度，水的密度=1000=1000/m/m3 3。求：。求：qV103（m3/s）01234567891011H（m）33.834.73534.633.431.729.827.424.821.818.515（%）027.54352.558.562.564.56564.5635953 （1 1）此泵系统的最大流量及相应的轴功率；）此泵系统的最大流量及相应的轴功率；（2 2）当若拟通过切割叶轮方式达到实际所需的最大流量）当若拟通过切割叶轮方式达到实际所需的最大流量q qV V=6=61010-3-3 m m3 3/s/s，问切
30、割后叶轮直径问切割后叶轮直径D D2 2 为多少？为多少？（3 3）设切割后对应工况泵效率不变，采用切割叶轮方式比采用出口节流）设切割后对应工况泵效率不变，采用切割叶轮方式比采用出口节流调节能节约多少轴功率？调节能节约多少轴功率？【解解】首先，把泵的性能曲线和管路性能曲线按相同的比例尺画在同一首先，把泵的性能曲线和管路性能曲线按相同的比例尺画在同一坐标图上，坐标图上，则泵性能曲线则泵性能曲线 H H-q qV V 和管路性能曲线和管路性能曲线H Hc c-q qV V 的交点即为运行工况的交点即为运行工况点点（如图所示）（如图所示）,M M点的流量即为泵系统最点的流量即为泵系统最大流量大流量q
31、 qV Vmaxmax。从图可读出：。从图可读出：。则相应的轴功率为则相应的轴功率为 其次其次,求泵系统最大流量为求泵系统最大流量为6 6 1010-3-3 m m3 3/s/s时的叶轮直径时的叶轮直径D D2 2。切割叶轮后。切割叶轮后管路性能曲线不变，故其运行工况点必在管路性能曲线流量为管路性能曲线不变，故其运行工况点必在管路性能曲线流量为q qV V =6=6 1010-3 3m m3 3/s/s这一点这一点M M 上。上。从图可读出：从图可读出：,但点但点M M 与与M M点不是切割前、后的对应点点不是切割前、后的对应点,故需求出在故需求出在H-qH-qV V 上（即上（即D D2 2
32、=162mm=162mm 时的性能曲线上）与时的性能曲线上）与M M 点的对应工况点。该离心泵的比转速点的对应工况点。该离心泵的比转速n ns s为为 1000gmaxshHqPV)kW(04.3645.010008.24109.7806.910003858.24109.7290065.365.34/334/3sHqnnV三、切割定律的应用三、切割定律的应用属于中、高比转速离心泵，对应工况点均属于中、高比转速离心泵，对应工况点均在切割抛物线上，过在切割抛物线上，过M M 点的切割抛物线为点的切割抛物线为222DVVVqqHqkH2223630000)106(8.22VVqq 在图上作切割抛物线
33、与泵性能曲线交于在图上作切割抛物线与泵性能曲线交于A A点，点，则则M M 点与点与A A 点为切割前、点为切割前、后的对应点。后的对应点。从图可读出：从图可读出：，由切割定律可得由切割定律可得1.1457.6.616222VVqqDD2.146288.2216222HHDD（mmmm）或）或（mmmm）其误差由图解法作图和读数误差产生，现取其误差由图解法作图和读数误差产生，现取D D2 2=146mm=146mm。现比较切割叶轮法和出口节流调节法使现比较切割叶轮法和出口节流调节法使q qV V=6=6 1010-3-3m m3 3/s/s时各自的轴功率。时各自的轴功率。三、切割定律的应用三、
34、切割定律的应用 M M 的效率应与对应点的效率应与对应点A A相同（假设切割相同（假设切割后效率不变），故后效率不变），故 =A A=65%=65%，则，则 节流调节时泵的性能曲线不变，故运节流调节时泵的性能曲线不变，故运行工况点为行工况点为M M 点点，可读得，可读得M M，则节流调节时的轴功率为，则节流调节时的轴功率为三、切割定律的应用三、切割定律的应用1000gshHqPV)kW(07.265.010008.22106806.910003)kW(72.2645.010008.29106806.910001000g3sh HqPV 故得切割叶轮法比出口节流调节法节约轴功率故得切割叶轮法比出
35、口节流调节法节约轴功率 )kW(65.007.272.2shsh PPP 若考虑到若考虑到 D D/D D2 2=(162-146162-146 )/162=9.8%/162=9.8%时效率下降时效率下降1%1%，即，即 =64%=64%，则，则)kW(62.010.272.2shsh PPP4-4 离心泵的系列型谱离心泵的系列型谱一、离心泵的工作范围一、离心泵的工作范围 泵在最佳工况运行时是最理想、最泵在最佳工况运行时是最理想、最经济的。但实际上无法满足这种需求。经济的。但实际上无法满足这种需求。图图4-27 4-27 泵的工作范围泵的工作范围制造厂家按上述方法对每一台离心泵制造厂家按上述方
36、法对每一台离心泵规定了一个工作范围，并将其标示于该泵的产品样本中，供用户规定了一个工作范围，并将其标示于该泵的产品样本中，供用户查用。查用。可通过切割叶可通过切割叶轮外径或改变转速的方法，以效率下降轮外径或改变转速的方法，以效率下降5%8%为界作出，如图为界作出，如图4-27所示。所示。此外，还可以采用更换叶轮的方法扩大泵的工作范围。此外，还可以采用更换叶轮的方法扩大泵的工作范围。4-4 离心泵的系列型谱离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱 将同类结构或某种用途的泵称为一个系列。将同类结构或某种用途的泵称为一个系列。（指同一系列中尺寸和性能不同的泵）（指同一系列中尺寸和性能
37、不同的泵），称为型谱。，称为型谱。系列型谱一方面供用户选择需要的泵，另一方面用于指出系列型谱一方面供用户选择需要的泵，另一方面用于指出发展新产品的方向。发展新产品的方向。下图所示为（下图所示为（D、DG、DY1型）锅炉给水泵系列型谱。型）锅炉给水泵系列型谱。型型谱中的数字为该系列中某种泵的规格。谱中的数字为该系列中某种泵的规格。二、离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱4-5 泵与风机的启动和运行泵与风机的启动和运行一、泵与风机的启动特一、泵与风机的启动特性性泵与风机转子从静止到额定转速泵与风机转子从静止到额定转速所需的旋转力矩随转速的变化关系。所需的旋转力矩随转速的变化关系。使泵与风机由静止开
38、始运动，必使泵与风机由静止开始运动，必须克服其全部旋转部分的惯性力、须克服其全部旋转部分的惯性力、轴承及填料箱等的阻力所需轴承及填料箱等的阻力所需的旋转力矩之和。约为其额定转矩的的旋转力矩之和。约为其额定转矩的10 20%。泵与风机所需的转矩与为加速电动泵与风机所需的转矩与为加速电动机转子的转动惯量所需的剩余转矩之和。机转子的转动惯量所需的剩余转矩之和。约为泵与风机额定转约为泵与风机额定转矩的矩的100 200%。相应的。相应的。（以泵为例（以泵为例）ME 1020%MC，则泵的，则泵的启动特性曲线为启动特性曲线为。AH-qVH5040302010 qV(m3/min)1 2 3 4 5（a）
39、泵在管路系统中的性能曲线；n0=1750r/minPsh-qV Psh(kW)204060M(%)20 40 60 80 20 n(%)40 60 80（b）泵的启动特性曲线19.5kW39kWCDEF AC47mD 在离心泵性能曲线图上：在离心泵性能曲线图上：A(n=n0)，且，且，则，则5.039/5.19/shCshDCDPPMM 在在(b)图上：图上：A(n=n0)，在在(b)图上图上:因因nB/n0=84%，则泵的启动特性曲线为则泵的启动特性曲线为。Hc1-qVAPsh-qV Psh(kW)204060H-qVH5040302010 qV(m3/min)1 2 3 4 5（a）泵在管
40、路系统中的性能曲线；M(%)20 40 60 80 20 n(%)40 60 80（b）泵的启动特性曲线33mB19.5kW39kWCDEFB84 AC47mD 在在(a)图上：图上：A，Hst=HB=33m(相当于相当于阀点阀点)，则，则 n0=1750r/min%8447/33/DB0BHHnn 在在(b)图上图上:泵的启动特性曲线为泵的启动特性曲线为。Hc1-qVAPsh-qV Psh(kW)204060H-qVH5040302010 qV(m3/min)1 2 3 4 5（a）泵在管路系统中的性能曲线；M(%)20 40 60 80 20 n(%)40 60 80（b）泵的启动特性曲线
41、33mB19.5kW39kWCDEFB84 AC47mD 在在(a)图上：图上：AC，Hst=0m，当，当时，与启动同时，流量逐渐增大。时，与启动同时，流量逐渐增大。n0=1750r/minHc2-qV 若若时时,为加速液体需要花费时为加速液体需要花费时间，间，时的情况。时的情况。Hc1-qVAPsh-qV Psh(kW)204060H-qVH5040302010 qV(m3/min)1 2 3 4 5（a）泵在管路系统中的性能曲线；M(%)20 40 60 80 20 n(%)40 60 80（b）泵的启动特性曲线33mB19.5kW39kWCDEFB84 AC47mD 由于由于，所以，所以
42、。自启动加速自启动加速Hst之前，仍相当于关阀运转，故转矩很大。与离之前，仍相当于关阀运转，故转矩很大。与离心泵比较，心泵比较，HD 相对较高，相对较高，HD 与与HB 差值较大，因而，轴流泵启差值较大，因而，轴流泵启动特性曲线中的动特性曲线中的B 点将向点将向B点偏移。点偏移。n0=1750r/minHc2-qVB 电动机的启动转矩远大于泵所需的启动转矩，其启动电流电动机的启动转矩远大于泵所需的启动转矩，其启动电流一般为额定值的一般为额定值的5 7倍。倍。，一般电动机一般电动机，而是借助星三角启动器、启动补偿器等进行，而是借助星三角启动器、启动补偿器等进行降压启动，以尽可能减小启动电流。降压
43、启动，以尽可能减小启动电流。由于大型泵与风机的由于大型泵与风机的，故其所需电动机的启，故其所需电动机的启动转矩也较大，启动中，电动机动转矩也较大，启动中，电动机，以，以至至。为改善泵与风机的启动条件，可采。为改善泵与风机的启动条件，可采用用的方法；对于大型动叶可调轴流式泵与风机，可在的方法；对于大型动叶可调轴流式泵与风机，可在的情况下启动。的情况下启动。4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题引引 言言 泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行前泵与风机在运行中还存在不少问题
44、，如运行、等问题。等问题。：近几年来，低效产品已逐步被较高效率的新产品：近几年来，低效产品已逐步被较高效率的新产品所取代，并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得所取代，并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得到了大大改善。到了大大改善。4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题引引 言言 ：火力发电厂的引风机设置在除尘器之后，但由于：火力发电厂的引风机设置在除尘器之后，但由于除尘器并不能把烟气中全部除尘器并不能把烟气中全部除去，剩余的固体微粒将随除去，剩余的固体微粒将随烟气进入引风机，冲击叶片和机壳表面，引起引风机磨损并会沉烟气进入引风机，冲击叶片和机壳表面，引
45、起引风机磨损并会沉积在引风机叶片上。由于积在引风机叶片上。由于磨损和积灰磨损和积灰是不均匀的，从而是不均匀的，从而了了，甚至迫使锅炉停止运行。与引风，甚至迫使锅炉停止运行。与引风机比较，制粉系统中的排粉风机的工作条件更差，其磨损也更为机比较，制粉系统中的排粉风机的工作条件更差，其磨损也更为严重。严重。4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题引引 言言 ：泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严重：泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严重时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。随着时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。随着机组容量的日趋大型化，其振动问
46、题亦变得尤为突出。鉴于引起机组容量的日趋大型化，其振动问题亦变得尤为突出。鉴于引起泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将泵与风机泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将泵与风机的振动分为的振动分为、以及由以及由三类。三类。4-6 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题 由于非流体流动引起的振动及磨损等问题较易分析、掌握，由于非流体流动引起的振动及磨损等问题较易分析、掌握，考虑到总学时数的限制，故将其留做自学内容，现仅就流体流动考虑到总学时数的限制，故将其留做自学内容，现仅就流体流动引起的振动的问题作一些具体的分析。引起的振动的问题作一些具体的分析。引引 言言 流体流
47、动引起的振动包括：流体流动引起的振动包括：、引起的振动引起的振动和和。水力振动主要是由于泵内或管路系统中水力振动主要是由于泵内或管路系统中而引而引起的，它即与泵及管路系统的设计、制造优劣有关，也与运行工起的，它即与泵及管路系统的设计、制造优劣有关，也与运行工况有关，且主要因况有关，且主要因和和引起。引起。水力冲击水力冲击（以给水泵为例）（以给水泵为例）产生机理：产生机理：由于给水泵由于给水泵叶片叶片的的涡流涡流脱离的脱离的尾迹尾迹要持续一段很要持续一段很长的距离，长的距离，在动静部分产生干涉现象在动静部分产生干涉现象，当给水由叶轮叶片外端，当给水由叶轮叶片外端经经过导叶和蜗舌时过导叶和蜗舌时，
48、就要产生水力冲击，形成，就要产生水力冲击，形成有一定频率的周期性有一定频率的周期性压强脉动压强脉动，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。后果影响：后果影响：若各级动叶和导叶组装位置均在同一方向，则各若各级动叶和导叶组装位置均在同一方向，则各级叶轮叶片通过导叶头部时的水力冲击将叠加起来，引起振动。级叶轮叶片通过导叶头部时的水力冲击将叠加起来，引起振动。如果这个频率与泵本身或管路的固有频率相重合，将产生共振。如果这个频率与泵本身或管路的固有频率相重合，将产生共振。f=zn/60（Hz）（4-24）防止措施：防止措施：适当增加叶轮外直径与导叶或泵壳与舌之
49、间的距适当增加叶轮外直径与导叶或泵壳与舌之间的距离，缓和冲击、减小振幅；组装时，将各级的动叶出口边相对于离，缓和冲击、减小振幅；组装时，将各级的动叶出口边相对于导叶头部按一定节距错开，以免水力冲击叠加、减小压强脉动。导叶头部按一定节距错开，以免水力冲击叠加、减小压强脉动。二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 泵与风机泵与风机进入不稳定工况区进入不稳定工况区运行，随着冲角的增大运行，随着冲角的增大将导致边界层分离，致使升力减小，阻力增加。称之为将导致边界层分离，致使升力减小，阻力增加。称之为“脱流脱流”或或“失速失速”现象。现象。叶片的正常工况和脱流工况叶片的正常工况和脱流工况动叶中旋转脱流
50、的形成动叶中旋转脱流的形成 二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 由于加工、由于加工、安装以及来流不均等安装以及来流不均等原因，叶轮叶片原因，叶轮叶片不可能有完全相同的形状和安装角，且随着流量的减小，脱流首不可能有完全相同的形状和安装角，且随着流量的减小，脱流首先发生在冲角最先达到临界值的某一叶片进口处。先发生在冲角最先达到临界值的某一叶片进口处。叶片的正常工况和脱流工况叶片的正常工况和脱流工况动叶中旋转脱流的形成动叶中旋转脱流的形成 二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以 的的旋转速度沿叶
