泵与风机的运行

1、1,5 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 泵与风机运行中的主要问题,周大庆 动力系,泵与风机,2,5 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 泵与风机运行中的主要问题,3,泵管路系统装置,4,连续性方程,the equality of mass discharges,The equality of volumetric discharges,5,17世纪初，英国年轻科学家哈维（W.Harvey）运用伽利略倡导的定量研究原则，测量出人的心脏每小时泵出约540磅（245Kg）的血，相当于人体重的两倍多，这么多血来自何方流向何方呢？哈维通过实验和逻辑思维否定了统治人类1400多年的陈旧观念，大胆提出从动脉到静脉的血液循环理论，虽然当时还不知道毛细血管的存在。直至45年后从发明的显微镜里首次观察到毛细血管，证实了哈维的理论。血液循环理论是流体连续性原理的胜利，在科学史上有里程碑的意义。,6,能量守恒方程,泵输出的能量,7,泵提供的能量用来克服系统中两容器液面

2、的静压差及管路系统的阻力损失并将液体提升 高度。,液面静压差,提升几何高度,水头损失,静扬程,管路特性曲线方程,管路特性曲线方程,管路中通过的流量与所需要的能量 之间的关系曲线,8,工作点,泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，则这两条曲线相交于M点，则M点即泵在管路中的工作点。,在工作点上，泵提供的能量（扬程）等于装置需要的能量（扬程）。,9,某些泵与风机具有驼峰形的性能曲线，若工作点处于泵或风机的上升区段，则为不稳定工作点。 若风机工作在不稳定工作点,不仅风机的流量为零，而且可能出现喘振现象。,不稳定工作点,10,5 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 泵与风机运行中的主要问题,11,泵与风机的联合工作,并联工作,串联工作,12,泵与风机的并联工作 为什么要采用并联方式工作? 泵并联后的管路特性曲线.,13,某一用户一天内的流量需求变化,14,流量变化范围大； 若仅选用一台泵，则该泵须按满足最大流量来选择； 由于流量变化，必须对泵运行工况进行调节，将导致效率下降，能量损失。 为了保证供水的可靠性

3、，须设置100的备用泵，增加了投资。,15,理由一：为了适应外界负荷变化的要求； 理由二：当扩建机组时，相应需要的流量增大 ，而原有的泵与风机仍可以使用； 理由三：增加运行的可靠性。,采用并联方式的原因,16,17,I、II为相同性能泵的性能曲线，重合在一起； III为管路特性曲线； I+II为泵并联工作时的性能曲线；,18,M点为并联时的工作点，HM，qvM; B点为并联时单泵的工作点， HB，qvB; C点为未并联工作泵的工作点，Hc，qvc;,19,并联工作的特点,并联工作的特点之一：扬程彼此相等，总流量为每台泵输送流量之和； 并联工作的特点之二：并联后的总流量大于一台泵单独工作的流量，而小于单独工作流量的2倍； 并联工作的特点之三：并联后的扬程比单泵工作时大。,20,并联工作的特点,并联工作的特点之四：管路特性曲线越平坦，并联后的流量越大； 并联工作的特点之五：泵性能曲线越平坦，并联后的流量越小；,21,泵与风机的串联工作 应用场合： （1）增大扬程； （2）提高抗汽蚀能力。,22,串联工作的特点之一：流量彼此相等，扬程为每台泵扬程之和； 串联工作的特点之二：串联后的总扬程大于

4、一台泵单独工作的扬程，而小于单独工作扬程的2倍； 串联工作的特点之三：串联后的流量比单泵工作时大。,23,相同性能泵联合工作的选择 泵的并联与串联工作都能达到增加流量的目的； 工作方式的选择主要取决于管路特性曲线的陡坦程度，另外再考虑效率因素； 当管路特性曲线平坦时，采用并联方式增大的流量大于串联增大的流量。,24,5 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 泵与风机运行中的主要问题,25,外界负荷的变化,工况的变化,流量的变化,工作点位置的变化,性能曲线形状的变化,管路特性曲线改变,泵性能曲线改变,两条曲线同时改变,26,运行工况调节的主要方式 节流调节 变速调节 动叶调节 汽蚀调节,27,节流调节,出口节流调节,入口节流调节,仅改变管道特性曲线,同时改变管道特性曲线与泵性能曲线,28,出口节流调节方式,Tank 1,Tank 2,Pump,29,管道特性曲线方程 为净扬程 为水头损失系数,30,31,当出水阀门部分关闭时, 公式 中 值是 增加? 减小?,问题,32, 增加 减小 出口节流调节是通过在管路中增加一个额

5、外的水力阻力来实现的。 如果流量不变，则扬程增加。,33,Centrifugal machine throttle diagram,随着阀门的关闭，工况点从a b c, 逐渐向左上方移动。,问题,若阀门完全关闭，那么工况点应在哪一点？,34,随着阀门开度的减小， 功率下降； 流量减小； 效率下降； 水头上升.,35,为节流损失水头。,36,因此 功率损失可由下式计算 由此可见，调整幅度越大，节流水头损失越大，功率损失也越大.,37,如果上水箱压力 增加，则工作点又会发生怎样的变化？,38,Condition variation with pressure p2 increase,上水箱压力变化则会使管道特性曲线发生整体平移； 压力增加，管道特性曲线向上平移，工作点向左上方移动； 压力下降，管道特性曲线向下平移，工作点向右下方移动。,39,出口节流调节方式简评 优点: 简单可靠，得到广泛使用 . 缺点: 能量损失大，不经济，且只能单向调节.,40,入口端节流 通过改变安装在泵或风机进水侧上的阀门的开度来改变输出流量。 同时改变了管路特性曲线及泵与风机本身的性能曲线。 入口节流能量损失小于

6、出口节流，但易引起汽蚀，因此仅在风机上使用。,41,入口导流器调节 导流器型式,42,导流器调节机理,导流器调节是通过改变泵与风机本身性能曲线来实现的。,43,导流器调节方式比出口节流能节省824的功率。,44,变速调节 调节机理:通过转速的改变，来改变泵与风机的性能曲线，使流量、扬程（全压）及功率相应的改变。,或,45,变速调节的方式,汽轮机驱动,定速电动机加液力耦合器驱动,双速电动机,直流电动机,交流变速电动机，变频调节,46,改变动叶安装角调节 调节原理：改变动叶的安装角，改变泵与风机的性能曲线的形状，从而调节了工况点的位置。 动叶调节的优点：可在较大的流量范围内保持高效率。 动叶调节的缺点：增加了一套较为复杂的动叶调节机构。,47,叶片的切割与加长 调节原理：改变转轮叶片的外径，改变泵与风机的性能参数。切割转轮，外径减小，泵与风机的流量、扬程（全压）和功率减少；加长转轮，外径增大，泵与风机的流量、扬程（全压）和功率增加。,48,切割定律,对于低比转速的泵与风机来说，叶轮外径稍有变化，其出口宽度变化不大，甚至可认为不变。,49,对于中、高比转速的泵与风机来说，叶轮外径稍有变化，会

7、使出口宽度增大或减小，且与外径成反比。,50,切割抛物线,低比转速,中、高比转速,切割抛物线的意义：曲线上的点反映了切割前后H与qv的变化关系，只有在同一条切割抛物线的点才满足切割定律。,51,求切割与加长量的步骤,根据新的流量，由管路特性曲线， 求相应的扬程。,由新的流量及相应的扬程，求切割比例常数及切割抛物线方程。,绘制切割抛物线，求其与水泵性能曲线的交点。,根据切割定律，求新的叶轮 外径大小。,52,汽蚀调节,调节机理：借凝汽器热井水位的变化引起凝结水泵的汽蚀来调节泵的出水量。,应用场合：中小型发电厂中的凝结水泵。,53,5 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 泵与风机运行中的主要问题,54,一、泵与风机的振动 （一）流体流动引起的振动 1 汽蚀 2 旋转脱流（失速） （1）脱流（失速） （2）旋转脱流（失速）,55,3 喘振现象 当具有驼峰形流量扬程性能曲线的泵与风机在其曲线上K点以左的范围内工作时，会出现喘振现象（飞动现象）。,防止喘振的措施,选好泵与风机,限制流量范围,改变转速,采用可动叶片调节,合理设计

8、管路布置,56,4 压力脉动引发振动 是由于非定常流的不稳定性引起的。 （二）机械引起的振动 1 转子质量不平衡 2 转子中心不正 3 转子的临界转速（共振转速） 4 动静部件之间的摩擦 5 平衡盘设计不良 6 原动机引起振动,57,二、轴向力、径向力及平衡 1 轴向力 （1）轴向力的组成 叶轮两侧的压力差 流向改变产生的反冲力 转轮的重量 （2）轴向力的平衡 采用双吸泵或对称排列的方式 采用平衡孔和平衡管 采用平衡盘或平衡鼓,58,59,60,2 径向力 （1）径向力的组成 偏离设计工况时，叶轮周向压力分布不均匀，产生R； 反冲力 T （2）径向力的平衡 采用双层压水室 采用两个压水室相差180布置,61,62,三、此外，还存在汽蚀、噪声、磨损、暖泵等运行问题。,63,四、泵的起动及停机 （一）泵的起动 1 泵起动前应首先检查电源。 2 检查水泵与电动机座螺丝是否拧紧，用手转动联轴器，注意水泵内部是否有摩擦和撞击声，若有则应查明原因及排除，否则不能起动。 3 检查各轴承润滑是否充分。 4 检查填料箱的填料压紧情况，其压盖不能太紧或太松。,64,5 检查水泵吸水池（或水箱）中水位是否在

9、规定水位上，滤网上有无杂物。 6 检查水泵出口压力表、入口真空表和连接表的小阀门是否打开，指针是否指在零位，电动机的电流表是否指在堆零位。 7 出水管路上的阀门要关闭（若是轴流泵，则要打开）。 8 打开放气阀，向水泵灌水或用真空泵抽出空气，待水泵放气阀冒水或确认泵室及吸水管中的空气抽尽后，即可关闭放气阀和抽气阀。,65,9 合上电动机开关，注意观测电流表指标的起动电流，若起动电流过大，则应停止起动查明原因。 10 当水泵转速达到额定数值时，若其它情况都一切正常，则慢慢打开出水阀门，之后水泵完成起动过程，进入正常的运行工况。 （一）泵的停机 离心泵在停机前要先关闭出水阀门； 冬季较长时间停泵时，应交泵内的存水放净，以免冻坏水泵。,66,第六章 热力发电厂中常用的泵与风机,一、锅炉给水泵 向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水，其安全运行直接影响到锅炉的安全运行。 工作特点： 容量大 转速高 压力高 水温高,67,二、液力耦合器 是一种利用液体传递转矩的变速装置。 工作特点： 全靠液力传动，工作平稳； 可进行无级调速。,68,三、前置泵 设置在给水泵前面，提高给水泵入口压力，防止给水泵汽蚀。 工作特点： 转速较低； 具有较好的抗汽蚀性能。,69,四、凝结水泵 用于抽出汽轮机凝汽器中的凝结水，经低压加热器将水送往除氧器。 工作特点： 转速较低； 要求具有较好的抗汽蚀性能。,70,四、循环水泵 是向汽轮机凝汽器、冷油器、发电机的空气冷却器提供冷却水。 工作特点： 冷却水量大； 扬程低。,71,五、强制循环泵 用于强制循环汽包锅炉的泵，其作用是保证高温高压的锅炉水进行强制循环。 工作特点： 高温高压的工作环境； 六、灰渣泵 将锅炉燃烧后排出的灰渣与水的混合物输送到贮灰场。 工作特点： 过流部件磨损很大；,72,七、送风机 向锅炉炉膛输送燃料燃烧所必需的空气量。 工作特点 流量较大，压力不高。 八、引风机 把燃料燃烧后所生成

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