泵與風機基礎知識

1、泵 與 風 機 知 識 培訓交流講師：請將手機關閉或振動；請將手機關閉或振動；不要隨意進出；不要隨意進出；不要私下交流；不要私下交流；未經(jīng)許可不能中途離場；未經(jīng)許可不能中途離場；如遇特殊原因離場須經(jīng)講師批準；如遇特殊原因離場須經(jīng)講師批準；會場紀律以上每違反一項，現(xiàn)場做以上每違反一項，現(xiàn)場做1010個俯臥撐個俯臥撐/ /下蹲起。下蹲起。歡迎隨時提出問題！歡迎積極回答問題！歡迎隨時提出問題！歡迎積極回答問題！歡迎老師到來！ 一、分類及工作原理 水擊泵射流泵真空泵其它類型：回轉(zhuǎn)式往復式容積式：泵混流式軸流式離心式葉片式：按泵與風機工作原理分類：按泵與風機工作原理分類：羅桿風機羅茨風機葉氏風機回轉(zhuǎn)式：

2、往復式容積式：混流式軸流式離心式葉片式：風機 圖 0-4 葉片式泵結(jié)構(gòu)示意圖 工工作葉輪旋轉(zhuǎn)時葉輪上的葉片將能量連續(xù)地傳給流體，從而將流體輸送到高壓、高位處或遠處的泵與風機。按葉片對流體作功的原理不同，又可分為離心式、軸流式和混流式三種，如圖0-4所示。離離心心泵泵示示意意圖圖軸軸流流泵泵示示意意圖圖混混流流泵泵示示意意圖圖葉輪葉葉輪輪葉葉輪輪壓出壓出室室吸入吸入室室擴散擴散管管導葉導葉導葉導葉泵殼泵殼 葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片迫使流體旋轉(zhuǎn)對流體沿它的運動方向作功； 葉輪連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，流體也就連續(xù)地排出、吸入，形成離心式泵與風機的連續(xù)工作。 流體在慣性力的作用下，從葉輪中心流出，并進入壓出室； 在葉輪中心

3、形成低壓區(qū)，在吸入端壓強的作用下，流體經(jīng)吸入室進入葉輪；風機葉輪風機葉輪離心泵模型離心泵模型離心泵剖面圖離心泵剖面圖 流體沿軸向流入葉片通道，當葉輪在原動機驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)著的葉片給繞流流體一個軸向的推力此葉片的推力對流體作功，使流體的能量增加并沿軸向排出。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)即形成軸流式泵與風機的連續(xù)工作。 入口靜葉入口靜葉動葉動葉出口靜葉出口靜葉入口靜葉入口靜葉調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu) 流體沿軸向流入葉片通流體沿軸向流入葉片通道，當葉輪在原動機驅(qū)動下道，當葉輪在原動機驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)著的葉片給繞旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)著的葉片給繞流流體一個軸向的推力此葉流流體一個軸向的推力此葉片的推力對流體作功，使流片的推力對流

4、體作功，使流體的能量增加并沿軸向排出。體的能量增加并沿軸向排出。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)即形成軸流式葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)即形成軸流式泵與風機的連續(xù)工作。泵與風機的連續(xù)工作。 軸流泵軸流泵 與離心式相比，混流式泵與風機流量較大、能頭較低；但與離心式相比，混流式泵與風機流量較大、能頭較低；但和軸流式相比，混流式泵與風機流量較小、能頭較高?？傊?，和軸流式相比，混流式泵與風機流量較小、能頭較高?？傊?，從性能上看，它是介于離心式和軸流式之間的一種泵與風機。從性能上看，它是介于離心式和軸流式之間的一種泵與風機。而其葉輪形狀和工作原理也都具有兩者的特點。而其葉輪形狀和工作原理也都具有兩者的特點。 葉葉輪輪導葉導葉 通過工作室容

5、積周期性變化而實現(xiàn)輸送流體的泵與風機。根據(jù)機械運動方式的不同還可分為和?；钊迷韴D活塞泵原理圖活塞泵模型活塞泵模型 通過工作室容積周期性變化而實現(xiàn)輸送流體的泵與風機。根據(jù)機械運動方式的不同還可分為和。懸片式真空泵懸片式真空泵齒輪泵齒輪泵雙螺桿泵雙螺桿泵蘿次風機蘿次風機活塞泵結(jié)構(gòu)圖 無法歸入前面兩大類的泵與風機。這類泵與風機主要特點是利用具有較高能量的工作流體來輸送能量較低的流體。例如，、等。 上述三種類型的泵與風機中，上述三種類型的泵與風機中，。這是因為，與其它類型相比，。這是因為，與其它類型相比，特別是，特別是。所以在火力發(fā)電廠及其它。所以在火力發(fā)電廠及其它工業(yè)中得到了廣泛的應用。因此，工

6、業(yè)中得到了廣泛的應用。因此， 根據(jù)電廠用泵與風機使用的實際情況，我們學習時也對活根據(jù)電廠用泵與風機使用的實際情況，我們學習時也對活塞泵和柱塞泵、齒輪泵和螺桿泵、羅茨風機以及和射流泵等的塞泵和柱塞泵、齒輪泵和螺桿泵、羅茨風機以及和射流泵等的工作原理與性能作一點了解。工作原理與性能作一點了解。 二二 泵的氣蝕及危害泵的氣蝕及危害1 1、形、形 成：成：機械侵蝕機械侵蝕化學腐蝕化學腐蝕內(nèi)向爆炸性冷凝沖擊，微細射流內(nèi)向爆炸性冷凝沖擊，微細射流疲勞破壞疲勞破壞汽泡潰滅汽泡潰滅活性氣體活性氣體凝結(jié)熱凝結(jié)熱腐蝕性破壞腐蝕性破壞（水力機械的系統(tǒng)和設備）（水力機械的系統(tǒng)和設備）點蝕點蝕2 2、什么是：汽泡形成、

7、什么是：汽泡形成發(fā)展發(fā)展?jié)鐫邕^流壁面破壞的全過程。過流壁面破壞的全過程。3 3、分、分 類：移動汽蝕、固定汽蝕、旋渦汽蝕、振動汽蝕。類：移動汽蝕、固定汽蝕、旋渦汽蝕、振動汽蝕。蜂窩狀汽蝕。蜂窩狀汽蝕。汽蝕對泵葉輪的破壞汽蝕對泵葉輪的破壞電廠循環(huán)水泵葉輪汽蝕電廠循環(huán)水泵葉輪汽蝕 1、縮短泵的使用壽命：粗糙多孔、縮短泵的使用壽命：粗糙多孔顯微裂紋顯微裂紋蜂窩狀或蜂窩狀或海綿狀侵蝕海綿狀侵蝕呈空洞。呈空洞。 3、影響泵的運行性能：斷裂工況（汽泡堵塞流道）；潛、影響泵的運行性能：斷裂工況（汽泡堵塞流道）；潛伏性汽蝕（易被忽視）。伏性汽蝕（易被忽視）。 2、產(chǎn)生噪聲和振、產(chǎn)生噪聲和振動：若振動產(chǎn)生汽

8、泡，動：若振動產(chǎn)生汽泡，汽蝕產(chǎn)生振動汽蝕產(chǎn)生振動互相互相激勵激勵汽蝕共振。汽蝕共振。提高泵抗汽蝕性能的措施提高泵抗汽蝕性能的措施 泵在運行中汽蝕與否，是由泵本身的汽蝕性能和吸入裝置泵在運行中汽蝕與否，是由泵本身的汽蝕性能和吸入裝置 的特性共同決定的。因此，解決泵汽蝕問題可從如下四個方面的特性共同決定的。因此，解決泵汽蝕問題可從如下四個方面入手：入手： （一）降低必需汽蝕余量以（一）降低必需汽蝕余量以泵抗汽蝕性能的措施泵抗汽蝕性能的措施 （四）首級葉輪采用抗汽蝕性能好的材料（四）首級葉輪采用抗汽蝕性能好的材料 （二）提高有效汽蝕余量以（二）提高有效汽蝕余量以泵汽蝕的措施泵汽蝕的措施 （三）運行中

9、（三）運行中汽蝕的措施汽蝕的措施 。 多級泵首級葉輪采用雙吸式，在多級泵首級葉輪采用雙吸式，在qV、n和和c相相同的情況下，其必需汽蝕余量變?yōu)閱挝~輪的必同的情況下，其必需汽蝕余量變?yōu)閱挝~輪的必需汽蝕余量的需汽蝕余量的0.63 倍倍如國產(chǎn)如國產(chǎn)125MW 和和 300MW汽輪發(fā)電機組的給水泵首級葉輪均采用雙吸式。汽輪發(fā)電機組的給水泵首級葉輪均采用雙吸式。 其加壓和強制預旋其加壓和強制預旋w0 NPSHr；其軸向流道寬而長，；其軸向流道寬而長，汽泡汽泡后，后，只能沿其外緣運動，因只能沿其外緣運動，因p 潰滅，限制汽泡潰滅，限制汽泡, 不不致使阻塞整個流道。在安裝誘導輪之后，致使阻塞整個流道。在

10、安裝誘導輪之后，c值可由值可由8001000 3000 。目前國產(chǎn)火力電廠大型凝結(jié)水泵一般都裝有誘導輪。目前國產(chǎn)火力電廠大型凝結(jié)水泵一般都裝有誘導輪。 在水泵安裝時盡可能地減少吸入管路上的彎頭等附件，并不設閥門等，在水泵安裝時盡可能地減少吸入管路上的彎頭等附件，并不設閥門等，合理地加大吸入管道的直徑，以減小流速，盡量縮短吸入管道長度。合理地加大吸入管道的直徑，以減小流速，盡量縮短吸入管道長度。 在可能的情況下在可能的情況下, Hg ；對吸飽和水的給水泵和凝結(jié)水泵必須采?。粚ξ柡退慕o水泵和凝結(jié)水泵必須采取Hd。確定確定Hg或或Hd時，應留有較大余量，以防止在非正常工況時產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。時，應留

11、有較大余量，以防止在非正常工況時產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。 單機容量單機容量鍋爐給水泵的鍋爐給水泵的T和和n泵入口有泵入口有NPSHa除氧器的除氧器的Hd安裝困難且不經(jīng)濟。為降低除氧器的安裝高度，安裝困難且不經(jīng)濟。為降低除氧器的安裝高度， 國內(nèi)外對大容量的鍋爐給國內(nèi)外對大容量的鍋爐給水泵，廣泛采用在其前設置低速前置泵的方法。水泵，廣泛采用在其前設置低速前置泵的方法。 前置泵轉(zhuǎn)速低，且具有較前置泵轉(zhuǎn)速低，且具有較好的抗汽蝕性能，給水經(jīng)前置泵升壓后再進入給水泵，好的抗汽蝕性能，給水經(jīng)前置泵升壓后再進入給水泵， 相當于提高了吸入相當于提高了吸入池液面的壓強水頭池液面的壓強水頭 pe/g，提高了泵的，提高了泵的N

12、PSHa，改善了給水泵的汽蝕性能。，改善了給水泵的汽蝕性能。 （1）運行中一般不能因為給水泵或凝結(jié)水運行中一般不能因為給水泵或凝結(jié)水泵汽蝕而導致停機，為了避免因汽蝕而發(fā)生泵的重大損壞事故，火力發(fā)電廠泵汽蝕而導致停機，為了避免因汽蝕而發(fā)生泵的重大損壞事故，火力發(fā)電廠應規(guī)定首級葉輪的汽蝕壽命，到時予以更換。應規(guī)定首級葉輪的汽蝕壽命，到時予以更換。 （2）泵在超過規(guī)定的轉(zhuǎn)速下運行，根據(jù)泵的泵在超過規(guī)定的轉(zhuǎn)速下運行，根據(jù)泵的汽蝕相似定律可知，當轉(zhuǎn)速增加時，泵的必需汽蝕余量成平方增加，汽蝕相似定律可知，當轉(zhuǎn)速增加時，泵的必需汽蝕余量成平方增加， 則泵則泵的抗汽蝕性能將顯著降低。的抗汽蝕性能將顯著降低。

13、（3）泵在運行時，如果采泵在運行時，如果采用吸入系統(tǒng)上的閥門調(diào)節(jié)流量，將導致吸入管路的水頭損失增大，用吸入系統(tǒng)上的閥門調(diào)節(jié)流量，將導致吸入管路的水頭損失增大， 從而降從而降低了裝置的有效汽蝕余量。低了裝置的有效汽蝕余量。 （三）運行中防止汽蝕的措施（三）運行中防止汽蝕的措施 。 （4）泵在運行時）泵在運行時, 如果如果 可以設法把流量可以設法把流量處；處；若有可能，若有可能，。 受到使用和安裝條件的限制不能完全避免發(fā)生汽蝕的泵，受到使用和安裝條件的限制不能完全避免發(fā)生汽蝕的泵，應應，或?qū)⑦@類材料，或?qū)⑦@類材料在泵在泵殼、葉輪的流道表面上，以便延長葉輪的使用壽命。殼、葉輪的流道表面上，以便延長葉

14、輪的使用壽命。 一般來說，一般來說，。 如高壓給水泵廣泛采用各種等級的如高壓給水泵廣泛采用各種等級的，目前國外認，目前國外認為滿意的材料是為滿意的材料是。 三三 泵與風機的啟動和運行泵與風機的啟動和運行 一、泵與風機的啟動特一、泵與風機的啟動特性性泵與風機轉(zhuǎn)子從靜止到額定轉(zhuǎn)速泵與風機轉(zhuǎn)子從靜止到額定轉(zhuǎn)速所需的旋轉(zhuǎn)力矩隨轉(zhuǎn)速的變化關系。所需的旋轉(zhuǎn)力矩隨轉(zhuǎn)速的變化關系。使泵與風機由靜止開始運動，必使泵與風機由靜止開始運動，必須克服其全部旋轉(zhuǎn)部分的慣性力、須克服其全部旋轉(zhuǎn)部分的慣性力、 軸承及填料箱等的阻力所需軸承及填料箱等的阻力所需的旋轉(zhuǎn)力矩之和。約為其額定轉(zhuǎn)矩的的旋轉(zhuǎn)力矩之和。約為其額定轉(zhuǎn)矩的1

15、0 20%。泵與風機所需的轉(zhuǎn)矩與為加速電動泵與風機所需的轉(zhuǎn)矩與為加速電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量所需的剩余轉(zhuǎn)矩之和。機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量所需的剩余轉(zhuǎn)矩之和。 約為泵與風機額定轉(zhuǎn)約為泵與風機額定轉(zhuǎn)矩的矩的100 200%。相應的。相應的。 （以泵為例（以泵為例 ） 電動機的啟動轉(zhuǎn)矩遠大于泵所需的啟動轉(zhuǎn)矩，其啟動電流電動機的啟動轉(zhuǎn)矩遠大于泵所需的啟動轉(zhuǎn)矩，其啟動電流一般為額定值的一般為額定值的5 7倍。倍。， 一般電動機一般電動機，而是借助星三角啟動器、啟動補償器等進行，而是借助星三角啟動器、啟動補償器等進行降壓啟動，以盡可能減小啟動電流。降壓啟動，以盡可能減小啟動電流。 由于大型泵與風機的由于大型泵與風機的

16、，故其所需電動機的啟，故其所需電動機的啟動轉(zhuǎn)矩也較大，啟動中，電動機動轉(zhuǎn)矩也較大，啟動中，電動機，以，以至至。為改善泵與風機的啟動條件，可采。為改善泵與風機的啟動條件，可采用用的方法；對于大型動葉可調(diào)軸流式泵與風機，可在的方法；對于大型動葉可調(diào)軸流式泵與風機，可在的情況下啟動。的情況下啟動。 四四 泵與風機運行中的幾個問題泵與風機運行中的幾個問題 泵與風機的運行狀況對電廠的安全、經(jīng)濟運行十分重要。泵與風機的運行狀況對電廠的安全、經(jīng)濟運行十分重要。目前泵與風機在運行中還存在不少問題，如運行目前泵與風機在運行中還存在不少問題，如運行、等問題。等問題。 ：低效產(chǎn)品已逐步被較高效率的新產(chǎn)品所取代，：低

17、效產(chǎn)品已逐步被較高效率的新產(chǎn)品所取代，并隨著各種新型、高效調(diào)節(jié)裝置的使用，運行效率已得到了并隨著各種新型、高效調(diào)節(jié)裝置的使用，運行效率已得到了大大改善。大大改善。 ：火力發(fā)電廠的引風機設置在除塵器之后，但由火力發(fā)電廠的引風機設置在除塵器之后，但由于除塵器并不能把煙氣中全部固體微粒除去，剩余的固體于除塵器并不能把煙氣中全部固體微粒除去，剩余的固體微粒將隨煙氣進入引風機，沖擊葉片和機殼表面，引起引微粒將隨煙氣進入引風機，沖擊葉片和機殼表面，引起引風機磨損并會沉積在引風機葉片上。由于磨損和積灰是不風機磨損并會沉積在引風機葉片上。由于磨損和積灰是不均勻的，從而均勻的，從而了了，甚，甚至迫使鍋爐停止運行

18、。與引風機比較，制粉系統(tǒng)中的排粉至迫使鍋爐停止運行。與引風機比較，制粉系統(tǒng)中的排粉風機的工作條件更差，其磨損也更為嚴重。風機的工作條件更差，其磨損也更為嚴重。 ：泵與風機的振動現(xiàn)象是運行中常見的故障，嚴泵與風機的振動現(xiàn)象是運行中常見的故障，嚴重時將危及其安全運行，甚至會影響到整個機組的正常運行。重時將危及其安全運行，甚至會影響到整個機組的正常運行。隨著機組容量的日趨大型化，其振動問題亦變得尤為突出。隨著機組容量的日趨大型化，其振動問題亦變得尤為突出。引起泵與風機振動原因的復雜性及易于察覺的特點，通常將引起泵與風機振動原因的復雜性及易于察覺的特點，通常將泵與風機的振動分為泵與風機的振動分為、以及

19、由以及由三類。三類。 非流體流動引起的振動及磨損等問題較易分析、掌握，流體非流體流動引起的振動及磨損等問題較易分析、掌握，流體流動引起的振動的問題是比較復雜的。流動引起的振動的問題是比較復雜的。 流體流動引起的振動包括：流體流動引起的振動包括：、引起的振動引起的振動和和。一、水力振動一、水力振動 水力振動主要是由于泵內(nèi)或管路系統(tǒng)中水力振動主要是由于泵內(nèi)或管路系統(tǒng)中而引而引起的，它即與泵及管路系統(tǒng)的設計、制造優(yōu)劣有關，也與運行工起的，它即與泵及管路系統(tǒng)的設計、制造優(yōu)劣有關，也與運行工況有關，且主要因況有關，且主要因和和引起。引起。 由于水泵由于水泵的的脫離的脫離的要持續(xù)一段很長要持續(xù)一段很長的距

20、離，的距離，當水由葉輪葉片外端，當水由葉輪葉片外端，就要產(chǎn)生水力沖擊，形成，就要產(chǎn)生水力沖擊，形成，它傳給泵體、管路和基礎，引起振動和噪音。，它傳給泵體、管路和基礎，引起振動和噪音。 若各級動葉和導葉組裝位置均在同一方向，則各若各級動葉和導葉組裝位置均在同一方向，則各級葉輪葉片通過導葉頭部時的水力沖擊將疊加起來，引起振動。級葉輪葉片通過導葉頭部時的水力沖擊將疊加起來，引起振動。如果這個頻率與泵本身或管路的固有頻率相重合，將產(chǎn)生共振。如果這個頻率與泵本身或管路的固有頻率相重合，將產(chǎn)生共振。 f=zn/60（Hz） （4-24）適當增加葉輪外直徑與導葉、泵殼與舌之間的距適當增加葉輪外直徑與導葉、泵

21、殼與舌之間的距離，緩和沖擊、減小振幅；組裝時，將各級的動葉出口邊相對于離，緩和沖擊、減小振幅；組裝時，將各級的動葉出口邊相對于導葉頭部按一定節(jié)距錯開，以免水力沖擊疊加、減小壓強脈動。導葉頭部按一定節(jié)距錯開，以免水力沖擊疊加、減小壓強脈動。二、旋轉(zhuǎn)脫流引起振動二、旋轉(zhuǎn)脫流引起振動 在上述兩種條件下，脫流阻塞葉道造成分流，使脫流以在上述兩種條件下，脫流阻塞葉道造成分流，使脫流以 的的旋轉(zhuǎn)速度沿葉輪旋向相反傳播，致使脫流最終以（旋轉(zhuǎn)速度沿葉輪旋向相反傳播，致使脫流最終以（ - ）的速度）的速度旋轉(zhuǎn)。稱之為旋轉(zhuǎn)。稱之為“旋轉(zhuǎn)脫流旋轉(zhuǎn)脫流”或或“旋轉(zhuǎn)失速旋轉(zhuǎn)失速”。圖圖4-30 4-30 葉片的正常工況

22、和脫流工況葉片的正常工況和脫流工況圖圖4-31 4-31 動葉中旋轉(zhuǎn)脫流的形成動葉中旋轉(zhuǎn)脫流的形成 二、旋轉(zhuǎn)脫流引起振動二、旋轉(zhuǎn)脫流引起振動 風機進入不穩(wěn)定工況區(qū)運行，葉輪內(nèi)將產(chǎn)生一個到數(shù)個旋轉(zhuǎn)風機進入不穩(wěn)定工況區(qū)運行，葉輪內(nèi)將產(chǎn)生一個到數(shù)個旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)，葉片依次經(jīng)過脫流區(qū)產(chǎn)生交變應力的作用，其作用頻率脫流區(qū)，葉片依次經(jīng)過脫流區(qū)產(chǎn)生交變應力的作用，其作用頻率與旋轉(zhuǎn)脫流的轉(zhuǎn)速及脫流區(qū)的數(shù)目成正比，會使與旋轉(zhuǎn)脫流的轉(zhuǎn)速及脫流區(qū)的數(shù)目成正比，會使。 若這一激振力的作用頻率與葉片的固有頻率成整數(shù)倍，或等若這一激振力的作用頻率與葉片的固有頻率成整數(shù)倍，或等于、或接近于葉片的固有頻率時，葉片將于、或接近于葉

23、片的固有頻率時，葉片將，進而造成葉，進而造成葉片片，并可能，并可能。 應盡量避免泵與風機在不穩(wěn)定工況區(qū)運行。應盡量避免泵與風機在不穩(wěn)定工況區(qū)運行。 三、喘振三、喘振 若具有若具有形性能曲形性能曲線的泵與風機線的泵與風機，而而中的中的又又時，則泵時，則泵與風機的流量、壓頭和軸功率會在瞬與風機的流量、壓頭和軸功率會在瞬間內(nèi)發(fā)生很大的周期性的波動，引起劇烈的振動和噪聲。這種現(xiàn)間內(nèi)發(fā)生很大的周期性的波動，引起劇烈的振動和噪聲。這種現(xiàn)象稱為象稱為“喘振喘振”或或“飛動飛動”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 當用戶所需要的流量當用戶所需要的流量小于小于qVK時時, 風機的運行工況點將由風機的運行工況點將由E點滑向點滑向K點點, 并將周而復始地按并將周而復始地按各點重復循環(huán)，形成運行各點重復循環(huán)，形成運行工況的周期性波動。工況的周期性波動。 圖圖4-32 風機在大容量管路風機在大容量管路系統(tǒng)中運行的示意圖系統(tǒng)中