泵与风机运行

0.0018Q2
绘出管路特性曲线2-2，新的交点即为此时工作点 读图得 p=610Pa时，Q=570m3/h
（3）对第一种情况附加正 压150pa（即管路系统两端 压差） 则管路特性方程为
p 150 0.0012Q2
绘出管路特性曲线3-3， 交点即为此时工作点
读图得出 p=590Pa时，Q=590m3/h
此例可看出： 当阻力增加50％时，风量减少（690-570）/690×100=17％， 即阻力急剧增加，风量相应降低，但不与阻力增加成比例。因此， 当管网计算的阻力与实际应耗的压力存在某些偏差时，对实际风 量的影响并不突出。 此例的计算结果风量均不能满足所要求的风量Q＝500 m3／h， 因此，当风机供给的风量不能符合实际要求时，应采取适当的方 法进行调节。
D点是稳定工作点，
K点是不稳定工作点。
M点是极不稳定工作点。
当水泵向高位水箱送水、或风机 向压力容器或容量甚大的管道送 风时，由于位能差Hz变化而引起 管路性能曲线上移，如图中虚线 所示，以致与泵或风机的Q—H曲 线脱离，于是泵的流量将立即自 QM突变为零。
因此，在使用驼峰形Q—H性能 曲线时，切忌将工作点选在切 点M以及K点上。
14.3.4 变径调节
变径调节是将离心泵叶轮车削去一部分后，装好再运行用 以改变水泵特性的一种调节方法，这种调节方法具有不可 逆的特点。这也是离心泵所特有的调节方法。 在一定车削量范围内 ，叶轮的切削要符合车削定律。
对于水泵，制造厂通常对同一型号泵，出标准叶轮外，还 提供几种经过车削的叶轮供选用。
（2）改变皮带轮直径
可以在一定范围内调节转速。这种方法的缺点是调速范围有限， 并且要停机换轮。
（3）采用液力耦合器
所谓液力耦合器是指在电机和泵或风机之间安装的通过液体来 传递转矩的传动设备。这种调节法通常没有附加的能量损失，也不 致过多降低效率，比较经济。但调节措施较复杂麻烦，若采用变频 调节或液力联轴器还会增加投资，因此在中小型设备中应用并不普 遍。
从而保证泵或风机长期在高效区运行，以提高设备长期运行的经 济性。
（2）力求选择结构简单、体积小、重量轻及高转速的泵或风机。 （3）所选泵或风机应保证运行安全可靠，运转稳定性好。 （4）对于有特殊要求的泵或风机，还应尽可能满足其特殊要求。 （5）必须满足介质特性的要求。 （6）机械方面可靠性高、噪声低、振动小。 （7）经济上要综合考虑到设备费、运行费、维修费和管理费的总 成本最低。
M点即为串联运行工况点。 （QM，HM）
C、D点即为串联运行时单 机的工况点
QM=QD=QC HM=HD+HC
A、B是只开一台设备时的工作点 : HA>HD，HB>HC，则 HM<运行时扬 程之和，同时串联后的流量也增加了，这是因为总扬程加大，使 管路中流体的速度加大，流量随之增加。
【解】 (1)先绘出管路性能曲 线
p pw SQ2
S
pw Q2
300 5002
0.0012
则管路特性方程为
p 0.0012Q2
绘出管路特性曲线1-1， 交点即为工作点，读图 p=550Pa时，Q=690m3/h
(2)当系统阻力增加50％时 管路特性方程变为
p
SQ2
300 1.5 5002
Q2
n QA n' QB
A、B两点不满足运动相似条件。
n n’
相似工况 曲线
变速调节工况分析
相似工况点应满足以下关系：
H H
'
Q2 Q '2
H Q2
H' Q '2
S
得相似工况曲线方程为：
H
HB QB2
Q2
SQ2
绘出通过B点的相似工况曲线,与转数n的性能曲线I交于C点， 在图中读数QC。B点与C点是相似工况点，C点又在转数为n 的性能曲线上。因此有：
n QC n' QB
改变泵或风机转速的方法
（1）改变电机转速
变频调速是目前最常用的方法，它通过改变电机输入电源的频 率来改变电机的转数，实现无级调速，该法调速范围宽、效率高且 变频装置体积小。缺点是调速系统（包括变频电源、参数测试设备、 参数发送与接收设备、数据处理设备等），价格较贵，检修和运行 技术要求高，对电网产生某种程度的高频干扰等。
串联运行时，应保证各单机在高效区内运行。 在串联管路后面的单机，由于承受较高的扬程(风压) 作用，选机时应考虑其构造强度。风机串联，因操 作上可靠性较差，一般不推荐采用。
一般说来，两台或两台以上的泵或风机联合运 行要比单机运行效果差，工况复杂，分析麻烦。
14.3 泵与风机的工况调节
实际工程中，随着外界的需求，泵与风机都要经常进 行流量调节，即进行工况调节。如前所述，泵与风机运行 时工况点的参数是由泵、风机的性能曲线与管路性能曲线 共同决定的。
14.1.2泵或风机的工作点
泵或风机与管路系统的合理匹配是保证管网正常运行的前 提。当泵或风机接入管路系统，并作为动力源工作时, 泵或风 机所提供的扬程或风压总是与管路系统所需的扬程或风压相一 致,这时泵或风机的流量就是管路的流量。
泵与风机工作点的确定
将泵或风机的Q-H性能曲线和其管道特性曲线按相同的比 例尺绘制在同一直角坐标系中，则两曲线的交点就是该泵或风 机的工作点。
在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：
（1）调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其 临界转速重合、接近或成倍数。 （2）水泵一般不轻易地调高转速。 （3）合理配置调速泵与定速泵台数的比例。 （4）水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行 于各自的高效段内。
14.3.3 变角调节
变角是改变叶片的安装角度。对叶片可调的轴流泵或风机， 变角可改变泵或风机性能曲线，以改变水泵或风机装置的工况点， 称变角调节。
两台不同性能的泵或风机并联工作的总流量 小于并联前各泵或风机单独工作的流量之和。
并联运行时，应使各单机工况点处于高效区 范围内；同时也尽量保证仅单机运行时，工况点 也落在高效区内。
14.2 泵与风机的联合运行
14.2.2 串联运行 串联运行的目的——增加压头
两台泵或风机串联运行，由各单机性能曲 线，根据等流量下扬程相加的原理，得到串联 运行泵或风机的性能曲线
由相似律可知，转速改变时泵与风机的性能参数变化如下
Q Q'
n n'
；H H'
n n'
2
；p p'
n n'
2
；N N
'
n n'
3
n n’
变速调节工况分析
曲线Ⅰ为转数n时泵或风机 的性能曲线。曲线Ⅱ为管 路性能曲线。两线交点A就 是工况点。
将工况点调节至管路性能 曲线上的B点，通过B点的 泵或风机性能曲线Ⅲ，转 数为n’。
14.4 泵与风机的选用
14.4.1选用原则
选择泵与风机的一般原则是：保证泵或风机系统的 正常、经济的运行，即所选择的泵或风机不仅能满足管 路系统流量、扬程（风压）的要求，而且能保证泵或风 机经常在高效段内稳定的运行，同时泵或风机应具有合 理的结构。
选择时应考虑以下几个具体原则：
（1）首选泵或风机应满足生产上所需要的最大流量和扬程或压头 的需要，并使其正常运行工况点尽可能靠近泵或风机的设计点，
优点：调节流量，简便 易行，可连续变化。 缺点：关小阀门时增大 了流动阻力，额外消耗 了部分能量，经济上不 合理。
阀门的关小额外增加的水头损失为 H H B H C
相应多消耗的轴功率为 N QB H B
14.3.2 变速调节
变速调节就是在管路特性曲线不变的情况下，用改变转速的方 法来改变泵或风机的性能曲线，从而达到改变泵或风机的运行 工况，即改变工作点的目的。
14 泵与风机运行分析及选择
14.1 管路性能曲线与工作点 14.2 泵与风机的联合运行 14.3 泵与风机的工况调节 14.4 泵与风机的选用 14.5 常见故障的分析与排除
14.1 管路性能曲线与工作点
14.1.1管路性能曲线
管路特性曲线也叫管路性能曲线，是指泵或风机在管路系统中 工作时，其实际扬程（或压头）与实际流量之间的关系曲线。
管路阻力愈大，即 S愈大，则二次曲 线愈陡。
S1 <S2 <S3
离心泵管路特性曲线
对于风机装置 因气体密度很小，当风机吸入口与风管出口高程差不是很大时， 气柱重量形成的压强可忽略，其静扬程可认为等于零。所以，风 机管路特性曲线的函数关系式为：
p SQ2
S1 <S2 <S3
14.1 管路性能曲线与工作点
曲线1——泵或风机的性能曲线 曲线2——管路特性曲线
点A即是泵或风机 的工作点。
A点表明所选定的泵或风机存流量为QA的条件下，向该装置 提供的扬程HA正是该工程所要求的，而又处在泵或风机的 高效率范围内，这样的安排是恰当的、经济的。否则，应重 新选择合适的泵或风机。
【例题】 当某管路系统风量为500m3／h时，系统阻力为300Pa， 今预选一个风机的性能曲线如图所示。试计算(1)风机实际工作点； (2)当系统阻力增加50％时的工作点；(3)当空气送入有正压150Pa 的密封舱时的工作点。
大型风机的进风口处设有供调节用的导流叶片。当改变导流 叶片的角度时，能使风机性能发生变化。
由于进口导流叶片既是风机的组成部分，又属于整个管路系 统，因此进口导流器的调节既改变了风机性能曲线，也使管路系 统特性发生变化。
采用导流器的调节方法，增加了进口的撞击损失，从节能角 度看，不如变速调节，但比阀门调节消耗功率小，也是一种比较 经济的调节方法。此外，导流器结构比较简单，可用装在外壳上 的手柄进行调节，在不停机的情况下进行，操作方便灵活，这是 比变速调节优越之处。
由图可得方程