泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行及主要問題

1、泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行及主要問題第一節(jié) 管路特性曲線及工作點(diǎn)第二節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作第三節(jié) 運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)第四節(jié) 運(yùn)行中的主要問題第一節(jié) 管路特性曲線及工作點(diǎn)運(yùn)行工況的確定 (1)泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線 說明泵與風(fēng)機(jī)本身的性能 (2)管路特性曲線 說明管路系統(tǒng)的性能 (3)運(yùn)行工況 性能曲線和管路特性曲線的交點(diǎn) 一 管路特性曲線管路中的流量與所需要的能量之間的關(guān)系曲線。對斷面AA與11的伯努利方程為：對斷面22與BB聯(lián)立 裝置揚(yáng)程Hc 管路系統(tǒng)為輸送液體所需要的總揚(yáng)程 液體被提升的總幾何高度管路系統(tǒng)的總揚(yáng)程損失吸入容器與輸出容器的靜壓水頭差靜揚(yáng)程Hst 與流量無關(guān)管路系統(tǒng)中的能量損失hw 與流量的平方成

2、正比管路特性曲線方程風(fēng)機(jī)二 工作點(diǎn) 將泵本身的性能曲線與管路特性曲線按同一比例繪在同一張圖上，則這兩條曲線相交于M點(diǎn)，M點(diǎn)即泵在管路中的工作點(diǎn)。穩(wěn)定工作點(diǎn) A點(diǎn) HAHA 能量富裕，流體增速， 流量增加，回到M點(diǎn) B點(diǎn) HB HB 能量不足，流體減速， 流量減少，回到M點(diǎn)不穩(wěn)定工作點(diǎn)干擾導(dǎo)致流量波動 波動到A點(diǎn)左側(cè) 阻力揚(yáng)程 能量不足，流體減速， 流量減少，到零流量 波動到A點(diǎn)右側(cè) 阻力揚(yáng)程 能量富裕，流體增速， 流量增加，到K點(diǎn)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)離心式風(fēng)機(jī) 動葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)失速（喘振）工況點(diǎn) 最大風(fēng)壓點(diǎn)失速裕度:失速完全系數(shù)k第二節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作一、泵與風(fēng)機(jī)的并聯(lián)工作 兩臺或兩臺以上的泵或

3、風(fēng)機(jī)向同一壓力管路輸送流體的工作方式. 使用情況： (1) 擴(kuò)建機(jī)組，和原泵與風(fēng)機(jī)一 起增大流量； (2) 避免事故停機(jī)停爐； (3) 負(fù)荷變化時(shí)保持經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。(一) 同性能（同型號）泵并聯(lián)工作曲線I、II： 兩臺相同性能泵的性能曲線曲線III: 管路特性曲線曲線I + II： 并聯(lián)工作時(shí)的總性能曲線 M點(diǎn): 并聯(lián)工作點(diǎn) B點(diǎn): 并聯(lián)時(shí)每臺泵的工作點(diǎn) C點(diǎn): 非并聯(lián)時(shí)單臺泵的工作點(diǎn) 同性能泵并聯(lián)工作的特點(diǎn)： HM = HB qVM = 2qVB qVB qVC qVMHc 流量增大 阻力增大 阻力限制流量增加 電動機(jī)的選擇注意要素 如果兩臺泵長期并聯(lián)工作: 應(yīng)按并聯(lián)時(shí)各臺泵的最大輸出流量來

4、選擇電動機(jī)的功率 每臺泵的流量應(yīng)選擇 通常情況： 考慮到在低負(fù)荷只用一臺泵運(yùn)行 為使電動機(jī)不至于過載 電動機(jī)的功率就要按單獨(dú)工作時(shí)輸出流量qvc來配套并聯(lián)工作分析管路特性曲線越平坦，越適合并聯(lián)工作泵的性能曲線越陡，越適合并聯(lián)工作并聯(lián)工作的臺數(shù)不宜多，臺數(shù)愈多并聯(lián)增加的流量越少(二) 不同性能泵并聯(lián)工作曲線I、II： 兩臺相同性能泵的性能曲線曲線III: 管路特性曲線曲線I + II： 并聯(lián)工作時(shí)的總性能曲線 M點(diǎn): 并聯(lián)工作點(diǎn) A和B點(diǎn): 并聯(lián)時(shí)兩臺泵的工作點(diǎn) C和D點(diǎn): 非并聯(lián)時(shí)兩臺泵的工作點(diǎn)不同性能泵并聯(lián)工作的特點(diǎn)： HM =HA + HB qVM = qVA +qVB qVM HC ，H

5、M HD 流量增大 阻力增大 阻力限制流量增加 不同性能的泵并聯(lián)工作操作復(fù)雜，實(shí)際上很少采用二、泵與風(fēng)機(jī)的串聯(lián)工作 前一臺泵或風(fēng)機(jī)的出口向另一臺泵 或風(fēng)機(jī)的入口輸送流體的工作方式。 串聯(lián)工作的方式常用于下列情況： （1）設(shè)計(jì)制造一臺新的高壓泵或風(fēng)機(jī)比較困難，而現(xiàn)有的泵或風(fēng)機(jī)的容量已足夠，只是揚(yáng)程不夠時(shí)。 （2）在改建或擴(kuò)建后的管路阻力加大，要求提高揚(yáng)程或風(fēng)壓以輸出較多流量時(shí)。（一）相同性能泵串聯(lián)工作曲線I、II： 兩臺相同性能泵的性能曲線曲線III: 管路特性曲線曲線I + II： 串聯(lián)工作時(shí)的總性能曲線 M點(diǎn): 串聯(lián)工作點(diǎn) B點(diǎn): 串聯(lián)時(shí)每臺泵的工作點(diǎn) C點(diǎn): 非串聯(lián)時(shí)單臺泵的工作點(diǎn)相同性能

6、泵串聯(lián)工作特點(diǎn)： 泵串聯(lián)后總揚(yáng)程增加 導(dǎo)致流量增加 管路阻力也相應(yīng)增加 最后達(dá)到平衡風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行少見。操作性能差，少用。（二）不同性能泵串聯(lián)工作曲線I、II： 兩臺不同性能泵的性能曲線曲線III: 管路特性曲線曲線I + II： 串聯(lián)工作時(shí)的總性能曲線 M1點(diǎn): 串聯(lián)工作點(diǎn) M2點(diǎn): 極限狀態(tài)工作點(diǎn)，泵II不提供揚(yáng)程 M3點(diǎn): 泵II相當(dāng)于節(jié)流器，增加阻力三、相同性能泵聯(lián)合工作方式的選擇泵聯(lián)合運(yùn)行來增加流量 并聯(lián) 串聯(lián)選擇并聯(lián)還是串聯(lián)？ 取決于管路特性曲線 性能曲線 I： 兩臺泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的性能曲線 II： 兩臺泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的性能曲線 III：兩臺泵串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的性能曲線管路特性曲線 陡峭型1

7、串聯(lián)工作點(diǎn):B2 并聯(lián)工作點(diǎn):B2 適中型2 并聯(lián)工作點(diǎn):A2 串聯(lián)工作點(diǎn):A2 平坦型3 串、并聯(lián)工作點(diǎn)：AB第三節(jié) 運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié): 外界負(fù)荷的變化 人為的方法改變工作點(diǎn)的位置調(diào)節(jié)的方法： (1) 改變泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線 變速調(diào)節(jié)，入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)，動葉調(diào)節(jié) (2) 改變管路特性曲線 出口節(jié)流調(diào)節(jié)，汽蝕調(diào)節(jié) (3) 兩條曲線同時(shí)改變 進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)一 節(jié)流調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)節(jié)流部件如閥門、擋板等的開度 使管路的局部阻力發(fā)生變化來達(dá)到調(diào)節(jié)的目的（一）出口節(jié)流調(diào)節(jié) 將節(jié)流部件裝在泵或風(fēng)機(jī)出口管路上的調(diào)節(jié)方法 增加出口的阻力改變管路特性曲線 節(jié)流損失： hj = HA - HB 相應(yīng)多消耗的功率: 流量

8、只能往小于設(shè)計(jì)流量的方向調(diào)可靠易得，適用于中小功率的泵（二）入口節(jié)流調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)進(jìn)口管路上的閥門（擋板）的開度來改變流量 改變泵與風(fēng)機(jī)本身的性能曲線 流體進(jìn)入泵與風(fēng)機(jī)前，流體壓力已下降或產(chǎn)生預(yù)旋調(diào)節(jié)后的工作點(diǎn)：B入口端節(jié)流損失：h1 出口端節(jié)流損失：h2 h1 0P-qv 導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的功率線P-qv與P0-qv間的陰影： 入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)較出口節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)省的功率鍋爐送引風(fēng)機(jī)： 軸向?qū)Я髌鞴?jié)約：15%24% 簡易導(dǎo)流器節(jié)約：8%13% 三 汽蝕調(diào)節(jié)原理： 把泵的出口調(diào)節(jié)閥全開 當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷變化時(shí)，凝汽器熱井水位的變化 負(fù)荷小，水位低，汽蝕導(dǎo)致流量減小 根據(jù)汽輪機(jī)凝結(jié)水量的變化自動調(diào)節(jié) 輕微汽蝕不導(dǎo)致

9、嚴(yán)重部件損壞 降低水泵耗電30%40% 大型發(fā)電廠的凝結(jié)水泵 為安全不采用汽蝕調(diào)節(jié) 中小型發(fā)電廠的凝結(jié)水泵 廣泛采用汽蝕調(diào)節(jié) 長期處于低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，不宜采用汽蝕調(diào)節(jié) 為防止汽蝕太嚴(yán)重， 需要將部分水循環(huán)送回?zé)峋?保持倒灌高度四 變速調(diào)節(jié) 變速調(diào)節(jié)是在管路特性曲線不變時(shí)，用改變轉(zhuǎn)速來改變泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而改變它們的工作點(diǎn)比例定律 特點(diǎn)： 減少了調(diào)節(jié)損失效率高 中小型機(jī)組少用 用于高參數(shù)大容量機(jī)組變速調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速計(jì)算 初始轉(zhuǎn)速為n2, qv1 需把流量調(diào)到qv1 求轉(zhuǎn)速n1方法1：流量相似關(guān)系方法2：相似拋物線變速調(diào)節(jié)的幾種方式汽輪機(jī)調(diào)節(jié) 改變汽輪機(jī)進(jìn)汽量來無級調(diào)速 300MW大容量機(jī)組普遍

10、采用 主流調(diào)速方法定速電動機(jī)加液力耦合器驅(qū)動 可無級調(diào)速 液力耦合器效率高，但系統(tǒng)較復(fù)雜，造價(jià)高雙速電動機(jī)驅(qū)動 只有低速和高速兩級調(diào)速直流電動機(jī)驅(qū)動 需直流，造價(jià)高，少用交流變速電動機(jī)驅(qū)動 變頻調(diào)速成本隨變頻器的價(jià)格下降而逐漸成為主流 可節(jié)約能源30%60%五、變頻調(diào)節(jié)集成電路及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展 交流電力拖動： 較寬調(diào)速范圍、穩(wěn)速精度 較快的動態(tài)響應(yīng)、四象限可逆運(yùn)行 交流調(diào)速中的變頻調(diào)速絕對優(yōu)勢調(diào)節(jié)原理f1，定子繞組電源頻率，p，磁極對數(shù)轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)后轉(zhuǎn)速 變頻調(diào)速邏輯將交流電源信號整流為直流信號根據(jù)控制單元的指令確定調(diào)制頻率輸出電機(jī)的頻率為050Hz控制單元以CPU為核心，可以方便遠(yuǎn)傳調(diào)速器

11、執(zhí)行單元變化，控制位置和方式變化鍋爐爐膛負(fù)壓重要 需維持一個(gè)常數(shù)當(dāng)煤量或煤質(zhì)發(fā)生變化 需進(jìn)行送引風(fēng)機(jī)聯(lián)調(diào)鍋爐爐膛負(fù)壓自動控制系統(tǒng)六、改變動葉安裝角調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)動葉安裝角，改變性能曲線實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié) 大型軸流式、斜流式泵與風(fēng)機(jī)采用 流量變化較大 揚(yáng)程變化不大 高效率區(qū)運(yùn)行軸流泵工作參數(shù)與安裝角關(guān)系離心式風(fēng)機(jī)與軸流式風(fēng)機(jī)不同調(diào)節(jié)方式1 有效功率2 離心風(fēng)機(jī)節(jié)流調(diào)節(jié)3 離心風(fēng)機(jī)節(jié)流加雙速電動機(jī)調(diào)節(jié)4 離心風(fēng)機(jī)加軸向?qū)Я髌? 離心風(fēng)機(jī)帶軸向?qū)Я髌骷与p速電機(jī)6 離心風(fēng)機(jī)加液力耦合器7 軸流風(fēng)機(jī)前導(dǎo)葉調(diào)節(jié)8 動葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)動葉調(diào)節(jié)的液壓方式 油壓式操縱系統(tǒng) 液壓傳動裝置第四節(jié) 運(yùn)行中的主要問題運(yùn)行要求 安全經(jīng)

12、濟(jì)運(yùn)行問題 汽蝕 振動、噪聲 磨損 暖泵 最小流量 軸向力和徑向力的平衡一、給水泵的汽蝕旋膜除氧器的構(gòu)成外殼旋膜器組 由水室、汽室、旋膜管、凝結(jié)水接管、 補(bǔ)充水接管和一次進(jìn)汽接管組成淋水篦子 二次分配除氧的給水蓄熱填料液汽網(wǎng) 圓筒體內(nèi)裝特制的不銹鋼絲網(wǎng), 給水在這里與二次蒸汽充分接 觸加熱到飽和水箱1外殼 2 旋膜噴管 3 水篦子 4液汽網(wǎng)5 蒸汽分配變工況滑壓運(yùn)行除氧器內(nèi)壓力和溫度的動態(tài)響應(yīng)不一致 壓力變化快，水溫變化慢負(fù)荷升高時(shí) 壓力升高，水溫變化?。ǖ停?有效汽蝕余量大負(fù)荷下降時(shí) 壓力下降，水溫變化?。ǜ撸?有效汽蝕余量變小二、泵與風(fēng)機(jī)的振動泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，常常由于各種原因引起振動，

13、嚴(yán)重時(shí)甚至威脅到泵與風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。 泵與風(fēng)機(jī)振動的原因（一）流體流動引起的振動（二）機(jī)械引起的振動（一）流體流動引起的振動1 汽蝕引起振動2 旋轉(zhuǎn)失速（脫流）引起振動 (1)失速現(xiàn)象 (a) 正常工況 (b) 失速工況 正沖角 葉片前面出現(xiàn)渦流 阻力大增 可能阻塞流道(2) 旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象流道2出現(xiàn)脫流產(chǎn)生阻塞 流體分配到流道1和3 流道1的流體不會出現(xiàn)正沖角 流道3出現(xiàn)正沖角，脫流流道3出現(xiàn)脫流產(chǎn)生阻塞 流體分配到流道2和4 流道2的流體不會出現(xiàn)正沖角 流道4出現(xiàn)正沖角，脫流旋轉(zhuǎn)脫流 脫流的葉片流道在旋轉(zhuǎn) 向葉片旋轉(zhuǎn)的反方向轉(zhuǎn)動(3) 喘振現(xiàn)象K，臨界點(diǎn)工作點(diǎn)F不穩(wěn)定 qvFqvk 擾動使出

14、力減小 工作點(diǎn)向D點(diǎn)靠近 出現(xiàn)倒流工作點(diǎn)F 揚(yáng)程使流量增加 向K點(diǎn)靠近 出現(xiàn)大流量工作點(diǎn)F同一揚(yáng)程HF 對應(yīng)三個(gè)工作點(diǎn)F,F和F 工況在三個(gè)點(diǎn)間的跳動 喘振調(diào)節(jié)出口閥門使阻力增大防止喘振的措施(1) 避免駝峰性能曲線(2) 不在臨界流量下運(yùn)行(3) 小流量下改變轉(zhuǎn)速 性能曲線下移 使臨界流量變小(4) 可動葉片調(diào)節(jié) 性能曲線下移 使臨界流量變小(5) 避免泵的壓出管路積氣 管路向上傾斜 閥門靠近泵安裝3 水力沖擊引起的振動動靜部分干涉 渦流尾跡經(jīng)過導(dǎo)葉或 流過蝸舌，產(chǎn)生水力沖擊壓力脈動 使管路和基礎(chǔ)共振防治措施 增加導(dǎo)葉或蝸舌間隙 流道進(jìn)出水方位交叉（二）機(jī)械引起的振動1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的

15、振動 葉輪或葉片局部腐蝕 葉片表面積垢 翼型空心葉片磨穿后進(jìn)灰 摩擦升溫導(dǎo)致軸彎曲 靜動平衡試驗(yàn)2 轉(zhuǎn)子中心不正引起振動 泵與風(fēng)機(jī)軸與聯(lián)軸器不同心 暖泵不充分 管路膨脹推力使軸心錯(cuò)位 軸承剛性不好或磨損3 轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速引起振動 臨界轉(zhuǎn)速nc 泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的固有頻率 工作轉(zhuǎn)速不能在臨界轉(zhuǎn)速、相近或倍數(shù) 剛性軸：工作轉(zhuǎn)速 nc 通常采用，以獲得大的調(diào)速空間 柔性軸：2nc 工作轉(zhuǎn)速 nc 大容量和多級泵采用4 動靜部件間的摩擦引起振動 摩擦生熱使泵體變形或泵軸彎曲 摩擦力使軸偏移5 平衡盤設(shè)計(jì)不良引起振動 工況變化時(shí)，平衡盤失穩(wěn)左右竄動 振動并發(fā)生碰撞磨損6 原動機(jī)引起振動 汽輪機(jī)驅(qū)動時(shí)產(chǎn)生振動三

16、、噪聲空氣動力噪聲和機(jī)械噪聲噪聲大 300MW送風(fēng)機(jī)：124dB 100kW凝結(jié)水泵：104dB 100kW排粉風(fēng)機(jī)：95110dB頻率高 中高頻特性防治措施 控制噪聲源 吸聲、隔聲和消聲四、磨損引風(fēng)機(jī)葉輪及外殼的磨損 除塵不干凈來的灰磨損 采用耐磨材料和涂料 葉片根部加厚加寬 合適的葉型減少積灰灰漿泵和排粉風(fēng)機(jī)的磨損 灰渣和粉塵的磨損 采用耐磨材料 定期更換葉片五、暖泵暖泵 通過預(yù)熱給水泵，使泵體均勻受熱 運(yùn)行時(shí)溫升 防止出現(xiàn)熱膨脹不均正暖（低壓暖泵） 試啟動或檢修后啟動 順著水流方向暖泵 熱水從除氧器來，排至低位水箱 倒暖（高壓暖泵） 熱備用狀態(tài) 逆著水流方向暖泵 熱水從高壓聯(lián)通管來，排到

17、除氧器暖泵時(shí)間 冷態(tài)：泵體溫度 90C，11.5 h 暖泵后吸入口和泵體上任一測點(diǎn)溫差 P 轉(zhuǎn)子左移 b0減小 p2變大 平衡力P增大 轉(zhuǎn)子右移平衡軸向力小時(shí) F P 轉(zhuǎn)子右移 b0增大 p2變小 平衡力P減小 轉(zhuǎn)子左移平衡轉(zhuǎn)子左右竄動轉(zhuǎn)子左移 b0小 轉(zhuǎn)子碰撞平衡圈 不利希望: b0小變化 P大變化 p = p1 +p2 p2 大變化p2快，則p1 快 減小徑向間隙b p1不能太大 否則p2太小 平衡盤要求足夠大 b0要足夠大實(shí)際設(shè)計(jì)取值平衡盤的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 自動平衡軸向力 結(jié)構(gòu)緊湊 廣泛應(yīng)用于分段式多級離心泵缺點(diǎn) 軸向仍有竄動造成磨損 引起汽蝕和增加泄漏 大容量泵不單獨(dú)采用 4 采用平衡鼓平衡鼓 鼓形輪盤 后連通泵吸入口特點(diǎn) 沒有軸向間隙 沒有平衡圈的摩擦 不能完全平衡 需加止推軸承平衡鼓 + 平衡盤 平衡鼓承受50%80%軸向力 平衡盤間隙可大些 防止碰撞摩擦 大容量高參數(shù)分段式多級泵采用八、徑向力及其平衡（一）徑向力產(chǎn)生的原因 螺旋形壓水室水泵 變工況運(yùn)行時(shí)葉輪出口壓力分布不均設(shè)計(jì)流量(a)：無徑向力小