第五章 泵与风机的运行

第五章 泵与风机的运行

§5-1 管路特性曲线及工作点

§5-2 泵与风机的联合工作

§5-3 运行工况的调节

§5-4 叶轮的切割与加长

§5-5 泵与风机运行中的主要问题

§5-1 管路特性曲线及工作点

引 言

目 的：掌握泵与风机的原理和性能。

运行角度：考虑管路系统对泵与风机运行性能的影响。

一、管路特性曲线

二、泵与风机的运行工作点

三、泵与风机运行工作点的稳定性

一、管路系统性能曲线

管路特性曲线：管路中通过的流量与所需要消耗的能头之间的关系曲线。

1、管路阻力计算：列断面A-A与1-1的伯努利方程

断面2-2与B-B的伯努利方程

wjjB222Hgg2ghpp

由式（5-2）减去式（5-1）

2、管路特性曲线方程

方程（5-3）等式的左边为管路为输送液体需要的总能头，可用Hc表示，则有：

wgg211AHg2gghpp（5-1）

（5-2）

）Wjw212212h()(g2AgjghHHgppvvgppB

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，通称管路阻力 （5-3）

3、管路特性曲线

管路系统能头与通过管路中流体流量的关系曲线。

对于泵： Hst称为管路系统的静能头；

2vtscΦqHH

对于风机： ，即管路系统的静能头为零。

二、泵与风机的运行工况点

2、实质：反映了两者的能量供与求的平衡关系。

三、泵与风机运行工况点的稳定性

1、稳定工况点条件是：

2、不稳定工况点条件是：

3、有驼峰→不稳定工作区→喘振。

【例 1-3】某电厂循环水泵的H-qV、-qV曲线，如右图中的实线所示。试根据下列已知条件绘制循环水管道系统的性能曲线，并求出循环水泵向管道系统输水时所需的轴功率。

已知：管道的直径d =600mm，管长l=250m，局部阻力的等值长度le=350m，管道的沿程阻力系数=0.03，水泵房进水池水面至循环水管出口水池水面的位置高差Hz=24m（设输送流体的密度=998.23kg/m3，进水池水面压强管路系统泵或风机1、同比例 的性能曲线的交点； 均与流量无关，称其为静压头，用Hst表示。 pA、pB—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；

管路特性曲线方程：

2c2vvtscΦqpΦqHH（泵）

（风机） wtAhHgppHBc

2222w22vvqgAqdlgvdlh）（）（2c'VqpVVqH＞qHddddcVVqHqHddddc和循环水管出口水池水面压强均为大气压）。

【解】 由流体力学知道，当考虑了局部阻力的等值长度后，管道系统的计算长度l0为：

l0=l+le=250+350=600（m）

所以，为克服流动阻力而损失的能量为：

由于吸水池液面压强和循环水管出口处水池液面压强均为大气压，即

则管路系统性能曲线方程为：

上式中流量的单位是m3/s，而性能曲线图上流量的单位为m3/h，故必须换算后方能代入管路性能曲线方程中。根据计算结果，列出管道性能曲线上的对应点如下：

qV （m3/h） 0 1000 2000 3000 4000

（m3/s） 0 0.278 0.556 0.833 1.111

Hc m 24 25.48 29.91 37.31 47.65

由上表数据即可绘制出管路性能曲线如上图中的红色线所示。

红色线和泵本身的性能曲线H-qV 的交点即为该循环水泵在此系统输水时的运行工况点。由图不难查出，其工作参数为：qV =3100m3/h，H =38m， =90%。

所以该循环水泵工作时所需要的轴功率为：

225250220w16.196.014.3806.9600803.0g8g24/VVVVqqqdldqdlh2wc16.1924VzqhHH)kW(35636009.01000383100806.923.99810g3HqPV§5-2 泵与风机的联合工作

引 言

一、泵与风机的并联运行

二、泵与风机的串联运行

引 言

1、泵与风机在管路系统中的运行工况点：

2、联合工作需求：

从主要安全、经济和容量三个方面考虑。

一、泵与风机的并联运行（以泵为例）

1、什么是并联运行

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。

2、并联运行的目的

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。

3、并联运行的特点

并联各泵所产生的扬程均相等；而并联后的总流量为并联各泵所输送的流量之和。即：

泵并联后的性能曲线的作法：把并联各泵的性能曲线H-qV上同一扬程点的流量值相加。

4、并联运行工况点

5、并联运行时应注意的问题

（1）宜适场合：Hc-qV较平坦，H-qV 较陡。

（2）安全性：经常并联运行的泵, 应由qVmaxHg(或Hd) 防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵, 应按Pshmax  Pgr 驱动电机不致过载。

（3）经济性：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，应使各泵最佳工况点的流量相等或接近。在选择设备时，按B点选择泵。

（4） 并联台数：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，故并联台数过多并不经济。

二、泵与风机的串联运行（以泵为例）

1、什么是串联运行

前一台泵向后一台泵的入口输送流体的运行方式。

2、串联运行的目的

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。 两者性能曲线的交点。

反映了两者能量供与求的平衡关系 泵与风机

管路系统

niViViqqpHHH1，则适用于风机）改为（若将3、串联运行的特点

串联各泵所输送的流量均相等；而串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即：

泵串联后的性能曲线的作法：把串联各泵的性能曲线H-qV上同一流量点的扬程值相加。

4、串联运行工况点

5、串联运行时应注意的问题

（1） 宜适场合：Hc-qV 较陡，H-qV 较平坦。

（2） 安全性：经常串联运行的泵, 应由qVmaxHg(或Hd) 防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵, 应按Pshmax  Pgr 驱动电机不致过载。

（3） 经济性：对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点的流（4）启动程序（离心泵）：启动时，首先必须把两台泵的出口阀门都关闭，启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门；在第二台泵出口阀门关闭的情况下再启动第二台。量相等或接近。

（5） 泵的结构强度：由于后一台泵需要承受前一台泵的升压,故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同。

（6）串联台数：串联运行要比单机运行的效果差，由于运行调节复杂,

一般泵限两台串联运行；由于风机串联运行的操作可靠性差，故一般不采用串联运行方式。

（忽略泄漏流量），则适用于风机）改为（若将ViVniiqqpHHH1§5-3 运行工况的调节

引言

一、节流调节

二、气蚀调节

三、入口导流器调节

引 言

1、什么是运行工况调节

泵与风机运行时，其运行工况点需要随着主机负荷的变化而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变的过程称为运行工况调节。

2、调节方式分类

改变泵与风机本身性能曲线；改变管路特性曲线；

二者均改变

3、主要内容

常用调节方式的工作原理、优缺点及适用场合；典型并联运行工况调节。

一、节流调节

常用的调节方式主要有：节流调节、离心泵的汽蚀调节、分流调节、离心式和轴流式风机的前导叶调节、混流式和轴流式风机的动叶调节等。

前提条件： n≡C

实施方法：改变节流部件的开度。

分 类：出口端和进口端节流。

1．出口端节流调节

工作原理：

多消耗的效率：

优缺点：

简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失很大，调节量↑→严重，单向：小于额定流量的方向。

适用场合：离心式小容量泵与风机采用，并逐渐被代替；轴流式泵与风机不采用该方式（qV↓→Psh↑→电动机过载）。

2．进口端节流调节

工作原理：

经 济 性： 比出口端节流经济。

适用场合：仅在风机上使用。

泵不采用进口端节调节（会使泵的吸入管路阻力增加而导致泵进口压强的降低，有引起泵汽蚀的危险）。

二、汽蚀调节

什么是汽蚀调节：

泵出口调节阀全开，负荷变化→凝汽器热井中水位变化→

汽蚀→凝结水泵输出流量，使之与汽轮机排汽量达到自动平衡。

工作原理：图解

适用场合：汽蚀调节方式一般多在中小型火力发电厂的凝结水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。

H-qV 和Hc-qV →平坦→流量调节范围↑。 AjA1000hgqPV