第5章 泵与风机的运行

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1、第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行张张 静静 第一节 管路性能曲线和工作点 第二节 泵与风机的联合运行 第三节 运行工况的调节 第四节 叶片的切割和加长 第五节 泵与风机运行中的主要问题 泵与风机的实际工作状况取决于泵与风机的实际工作状况取决于 泵与风机本身的性能曲线泵与风机本身的性能曲线 泵与风机装置的需要扬程曲线（管路系统的性能）泵与风机装置的需要扬程曲线（管路系统的性能） 一、管路特性曲线一、管路特性曲线 定义：定义：指管路中通过的流量与所需要消耗的指管路中通过的流量与所需要消耗的 能头之间的关系曲线。能头之间的关系曲线。 第一节第一节 管路特性曲线及工作点管路特性曲线及工作点这

2、种关系只与管路的布置条件有关，而与泵的性能无关。这种关系只与管路的布置条件有关，而与泵的性能无关。一、管路特性曲线管路特性曲线 表达式推导表达式推导wggAAhHgvgpzgvgp2221211wjjBBhHgvgpzgvgp2222222 wjwgjgABABhhHHgvvgppzzgvvgpp2)(22212212212 wjwgjgABABchhHHgvvgppH222Z2Z1出口：出口：p2，v2进口：进口：p1，v12211HtHjHgBBAApBpA 列截面列截面AA及及11伯努力方程：伯努力方程： 列列22及及BB面伯努力方程：面伯努力方程：上式左端是水泵在运行状态下所提供的总扬

3、程上式左端是水泵在运行状态下所提供的总扬程H，右端是水泵装置系，右端是水泵装置系 统为输送液体所消耗的总扬程，即装置需要扬程，以统为输送液体所消耗的总扬程，即装置需要扬程，以HC表示。因此：表示。因此： 相减得：相减得： 一、管路特性曲线管路特性曲线 表达式推导表达式推导 对一定对一定 的装置的装置 为常数，故有：为常数，故有： 这里仅研究定压运行，即这里仅研究定压运行，即pB不变的情况。上式右边前两不变的情况。上式右边前两 项与流量项与流量 qv 无关，称其为静压头，用无关，称其为静压头，用 Hst 表示。而表示。而hw为：为： 有有： 令令222222vvqgAqdlgvdlwh2vstc

4、qHHjgtHHHwjwgwhhhwtABchHgppH式中：式中：0222gvvAB（流体被提升的高度，称净扬程或实际扬程，（流体被提升的高度，称净扬程或实际扬程，m）（输送流体管路系统中的总能头损失，（输送流体管路系统中的总能头损失，m）上式便是水泵装置的管路特性（需要扬程）曲线。上式便是水泵装置的管路特性（需要扬程）曲线。 wjwgjgABABchhHHgvvgppH222离心泵管路特性曲线离心泵管路特性曲线 管路阻力愈大，即管路阻力愈大，即 愈大，则二次曲愈大，则二次曲线愈陡。线愈陡。S1 S2 S3 对于水泵装置对于水泵装置2vstcqHH一、管路特性曲线管路特性曲线 表达式推导表达

5、式推导水泵的需要扬程曲线是一条抛物线，顶点水泵的需要扬程曲线是一条抛物线，顶点结论：结论：stHH0vqHstHt2vstcqHH2vwqh2vqgppABvqHO水泵的管路特性曲线水泵的管路特性曲线一、管路特性曲线管路特性曲线 表达式推导表达式推导风机的管路特性曲线是一条抛物线，顶点风机的管路特性曲线是一条抛物线，顶点结论：结论：0cp0vq2vcqpvqcpO风机的管路特性曲线风机的管路特性曲线 因为气体密度很小，因为气体密度很小，gHst 形成的气柱压力可以忽略，即形成的气柱压力可以忽略，即 pt 为零，为零，另外在电厂中有另外在电厂中有 。22vvstccqqggHgHp对于风机：对于

6、风机：ABpp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，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：机管路特性曲线的函数关系式为： 对于风机装置对于风机装置2pSQ S1 S2 管路所需扬程流体能量有富裕流体增速，流量增加交点A右侧泵扬程需要能量继续向右稳定在M点；向左供给能量 0 ，且冲角超过临界值时，且冲角超过临界值时， 边界层受到破坏，在叶片背面尾边界层受到破坏，在叶片背面尾 端形成旋涡区，即所端形成旋涡区，即所 谓谓“

7、失速失速” 现象，如图现象，如图 （b） 所示所示 ，阻，阻 力力 上升，叶道产生阻塞现象，能上升，叶道产生阻塞现象，能 头头 大大下降。大大下降。3 3 喘振现象喘振现象 当具有驼峰形流量扬程性能曲当具有驼峰形流量扬程性能曲线的泵与风机在其曲线上线的泵与风机在其曲线上K K点以左点以左的范围内工作时，会出现喘振现象的范围内工作时，会出现喘振现象（飞动现象）。（飞动现象）。防止喘振的措施防止喘振的措施选好泵与风机选好泵与风机限制流量范围限制流量范围改变转速改变转速采用可动叶片调节采用可动叶片调节合理设计管路布置合理设计管路布置4 4 压力脉动引发振动压力脉动引发振动 是由于非定常流的不稳定性引

8、起的。是由于非定常流的不稳定性引起的。69（二）机械引起的振动（二）机械引起的振动 1 1 转子质量不平衡转子质量不平衡 2 2 转子中心不正转子中心不正 3 3 转子的临界转速（共振转速）转子的临界转速（共振转速） 4 4 动静部件之间的摩擦动静部件之间的摩擦 5 5 平衡盘设计不良平衡盘设计不良 6 6 原动机引起振动原动机引起振动70二、轴向力、径向力及平衡二、轴向力、径向力及平衡 1 1 轴向力轴向力（1 1）轴向力的组成）轴向力的组成 叶轮两侧的压力差叶轮两侧的压力差 流向改变产生的反冲力流向改变产生的反冲力 转轮的重量转轮的重量( (立式泵立式泵) )（2 2）轴向力的平衡）轴向力

9、的平衡 采用双吸泵或对称排列的方式采用双吸泵或对称排列的方式 采用平衡孔和平衡管采用平衡孔和平衡管 采用平衡盘或平衡鼓采用平衡盘或平衡鼓717273 2 2 径向力径向力（1 1）径向力的组成）径向力的组成 偏离设计工况时，叶轮周向偏离设计工况时，叶轮周向压力分布不均匀，产生压力分布不均匀，产生R R； 反冲力反冲力 T T（2 2）径向力的平衡）径向力的平衡 采用双层压水室采用双层压水室 采用两个压水室相差采用两个压水室相差180180布布置置74双层压水室双压水室180度布置75三、此外，还存在汽蚀、噪声、磨损、暖泵等运行问题。76三、噪声n风机的消声措施 风机在一定工况下运转时，产生强烈

10、噪声，主要包括空气动力性噪声和机械噪声两部分。常使用消声器能有效地控制其噪声。n泵的消声措施 泵同风机一样，都属于转动机械，只是输送的流体不同而已，所以噪声产生的原因和消除方法基本上与风机相同。 四、磨损n引风机叶轮及外壳的磨损q叶轮的磨损常发生在轮盘的中间附近，严重磨损部位在靠近后盘一侧的出口及叶片头部。q防止或减少磨损的方法：n改进除尘器，提高除尘效率；n适当增加叶片厚度，在叶片表面易磨损的部位堆焊硬质合金，把叶片根部加厚加宽；n还可用离子喷焊铁铬硼硅，刷耐磨涂料（如石灰粉加水玻璃、辉绿岩粉或硅氟酸钠加水玻璃）；选择合适的叶型，以减少积灰、振动。 灰浆泵和排粉风机的磨损n灰浆泵是用来把灰渣

11、池中的灰浆排到距电厂很远的储灰场去的设备，和排粉风机一样，磨损也极为严重，因此要定期更换叶轮或叶片。n目前解决灰浆泵和排粉风机的磨损，主要是采用耐磨的金属材料，另外在叶片表面上堆焊合金钢也可延长寿命。五、暖泵n高压给水泵无论是冷态或热态启动，在启动前都必须进行暖泵。n如果暖泵不充分，将由于热膨胀不均，会使上下壳体出现温差而产生拱背变形，在这种情况下一旦启动给水泵，就可能造成动静部分的严重磨损，使转子的动平衡精度受到破坏，结果必然导致泵的振动，并缩短轴封的使用寿命。暖泵方式n正暖正暖( (低压暖泵低压暖泵) )q在机组试启动或给水泵修后启动时，顺水流方向暖泵，在机组试启动或给水泵修后启动时，顺水