泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

例題例題2為防止泵內(nèi)汽蝕，在運(yùn)行中為什么必須規(guī)定泵的最大流量和最小流量?為防止泵在運(yùn)行中發(fā)生汽蝕，有的泵(如鍋爐給水泵)還必須規(guī)定其最小流量值。這是因?yàn)楸玫牧髁窟^小，偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)很遠(yuǎn)，泵內(nèi)流動(dòng)格產(chǎn)生脫流和回流現(xiàn)象，泵內(nèi)流動(dòng)損失增大，泵的效率急劇下降，從而導(dǎo)致泵內(nèi)水溫升高，相應(yīng)的汽化壓力升高，有效汽蝕余量(NPSH)，減小，使(NPSH)a＜(NPSH)r。泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

什么是泵裝置與風(fēng)機(jī)裝置?什么是泵系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)?包括泵(風(fēng)機(jī))、管路及其附件和吸入容器、排出容器在內(nèi)的檢送系統(tǒng)，稱為泵(風(fēng)機(jī))裝置。泵(風(fēng)機(jī))裝置再加上原動(dòng)機(jī)和調(diào)速設(shè)備這一整體，定義為泵(風(fēng)機(jī))系統(tǒng)。影響泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)變化的一些因素泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況是為了滿足用戶的某種需要而確定的。在泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行過程中或在不同的使用場(chǎng)合，如果由于某種原因而導(dǎo)致運(yùn)行工況點(diǎn)發(fā)生變化，則，或者不能滿足用戶的要求，或者降低運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，有時(shí)甚至?xí)闺姍C(jī)過載，泵內(nèi)發(fā)生氣蝕等。因此，為了正確地確定泵于風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)，提高其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，了解影響運(yùn)行工況點(diǎn)的一些因素是十分必要的。泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)是由泵與風(fēng)機(jī)本身的性能曲線和管路系統(tǒng)性能曲線的交點(diǎn)決定的。因此，討論影響泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的一些因素就是要討論影響泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線或管路性能曲線的一些因素。1．吸入空間或壓出空間的壓強(qiáng)或高度變化時(shí)運(yùn)行工況點(diǎn)的變化當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)的吸入空間或壓出空間的壓強(qiáng)或高度發(fā)生變化時(shí)，并不影響泵與風(fēng)機(jī)本身的性能曲線。但是，由管路性能方程式（1-76）知，此時(shí)靜揚(yáng)程Hst將發(fā)生變化，結(jié)果管路性能曲線向上或向下平移而導(dǎo)致工況點(diǎn)生變化，如圖1-55（a）、（b）所示。圖中M點(diǎn)為原來的運(yùn)行工況點(diǎn)，M′為變化后的運(yùn)行工況點(diǎn)。應(yīng)注意的是：當(dāng)吸水池水面或水面壓力下降時(shí)，相應(yīng)的有效汽蝕余量值將減小，有導(dǎo)致系內(nèi)汽蝕的可能。當(dāng)排水池水面或水面壓力下降較大時(shí)，將使流量也有較大的增加，達(dá)將導(dǎo)致相應(yīng)必須汽蝕余量的增加，也存在泵內(nèi)汽蝕的可能性。對(duì)離心式泵來說，流量的增加還會(huì)引起相應(yīng)軸功率的增加，苦軸功率增加過多，還有導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過載的可能性。2．流體密度變化時(shí)運(yùn)行工況點(diǎn)的變化當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)所輸送流體的密度變化時(shí)，對(duì)泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的影響有所不同。對(duì)泵言，密度的變化不影響泵本身的性能曲線H－qV，但卻影響到管路系統(tǒng)揚(yáng)程中的靜揚(yáng)程。例如，當(dāng)密度減小時(shí)，靜揚(yáng)程將增加，管路性能曲線上移，從而會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行工況點(diǎn)的變化，如圖1-56所示。對(duì)風(fēng)機(jī)而言，密度的變化會(huì)影響風(fēng)機(jī)本身的性能曲線p－qV，同時(shí)由式（1-79）知，也會(huì)使其管路性能曲線的斜率?′發(fā)生變化。當(dāng)密度減小時(shí)，運(yùn)行工況點(diǎn)的變化如圖1-57所示。3.流體含固體雜質(zhì)時(shí)運(yùn)行工況點(diǎn)的變化當(dāng)流體含有固體雜質(zhì)時(shí)，會(huì)使流體的密度和濃度增加，流體密度的變化對(duì)泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的影響前面已經(jīng)討論過。濃度的影響與固體雜質(zhì)顆粒的大小有關(guān)，顆粒大時(shí)，產(chǎn)生顆粒間碰撞以及顆粒與管壁、流道間的碰撞與摩擦，導(dǎo)致流動(dòng)阻力增加。當(dāng)輸送的流體雜質(zhì)顆粒很小且分布均勻時(shí)，流動(dòng)阻力損失則相對(duì)較小。泵與風(fēng)機(jī)輸送的流體含有固體雜質(zhì)時(shí)運(yùn)行工況點(diǎn)的變化如圖1-58所示。管路特性曲線

【例1-3】某電廠循環(huán)水泵的H-qV、η-qV曲線，如圖1-59中的實(shí)線所示。試根據(jù)下列已知條件繪制循環(huán)水管道系統(tǒng)的性能曲線，并求出循環(huán)水泵向管道系統(tǒng)輸水時(shí)所需的軸功率。已知：管道的直徑d=600mm，管長(zhǎng)l=250m，局部阻力的等值長(zhǎng)度le=350m，管道的沿程阻力系數(shù)λ=0.03，水泵房進(jìn)水池水面至循環(huán)水管出口水池水面的位置高差Hz=24m（設(shè)輸送流體的密度ρ=998.23kg/m3，進(jìn)水池水面壓強(qiáng)和循環(huán)水管出口水池水面壓強(qiáng)均為大氣壓）。不同性能泵串聯(lián)運(yùn)行兩種不同陡度的管路性能曲線Hc1-qV、Hc2-qV，其串聯(lián)后相應(yīng)的聯(lián)合運(yùn)行工況點(diǎn)分別為M1、M2。由圖4-1（c）可以看出，在qV<qVM2的各點(diǎn)（如M1點(diǎn)），兩泵均能正常工作。當(dāng)qV>qVM2時(shí)，兩泵的總揚(yáng)程小于泵Ⅱ的揚(yáng)程，若泵Ⅰ作為串聯(lián)運(yùn)行的第一級(jí)，則泵Ⅰ變?yōu)楸芒蛭雮?cè)的阻力（負(fù)揚(yáng)程），使泵Ⅱ吸入條件變壞，有可能成為泵Ⅱ汽蝕的原因；若泵Ⅰ為串聯(lián)運(yùn)行的第二級(jí)，則泵Ⅰ又變?yōu)楸芒驂核畟?cè)的阻力。因此，在上述兩泵串聯(lián)的系統(tǒng)中，如果管路要求的流量qV大于qVM2是不合理的。一般說來，串聯(lián)運(yùn)行要比單機(jī)運(yùn)行的效果差，且隨著串聯(lián)臺(tái)數(shù)的增加愈加嚴(yán)重。因此串聯(lián)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)不宜過多，最好不要超過兩臺(tái)。同時(shí)，為了保證串聯(lián)泵運(yùn)行時(shí)都在高效區(qū)工作，在選擇設(shè)備時(shí)，應(yīng)使各泵最佳工況點(diǎn)的流量相等或接近。在啟動(dòng)時(shí)，首先必須把兩臺(tái)泵（離心泵）的出口閥門都關(guān)閉，啟動(dòng)第一臺(tái)，然后開啟第一臺(tái)泵的出口閥門；在第二臺(tái)泵出口閥門關(guān)閉的情況下再啟動(dòng)第二臺(tái)。此外，由于后一臺(tái)泵需要承受前一臺(tái)泵的升壓，故選擇泵時(shí)，還應(yīng)考慮到后一臺(tái)泵的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題。另一方面，由于幾臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行的操作可靠性差，故風(fēng)機(jī)一般不采用串聯(lián)運(yùn)行方式。泵與風(fēng)機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行如何做曲線與一臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的總流量并非成倍增加，而揚(yáng)程卻要升高一些。這是由于并聯(lián)后通過共同管段的流量增大，管路阻力也增大，這就需要每臺(tái)泵都提高它的揚(yáng)程來克服這個(gè)增加的阻力損失，相應(yīng)地每臺(tái)泵的流量就要減小。另一方面，管路性能曲線及泵性能曲線的不同陡度對(duì)泵并聯(lián)后的運(yùn)行效果影響也極大：管路性能曲線越陡，并聯(lián)后的總流量與兩臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)流量的之差值愈?。煌瑯樱玫男阅芮€越平坦，則并聯(lián)后的總流量愈小于兩臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)流量的二倍。因此，為達(dá)到并聯(lián)后增加流量的目的，并聯(lián)運(yùn)行方式宜適用于管路性能曲線較平坦而泵性能曲線較陡的場(chǎng)合。單泵的工作點(diǎn)對(duì)于經(jīng)常處于并聯(lián)運(yùn)行的泵，為了提高其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)按B點(diǎn)選擇泵，以保證并聯(lián)運(yùn)行時(shí)每臺(tái)泵都在高效區(qū)工作。從運(yùn)行安全可靠性考慮，為保證在低負(fù)荷情況下只用一臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)不發(fā)生汽蝕，應(yīng)按C點(diǎn)的流量決定泵的幾何安裝高度或倒灌高度；而為保證泵運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)不致過載，對(duì)于離心泵，應(yīng)按C點(diǎn)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的配套功率；對(duì)于軸流泵，則應(yīng)按B點(diǎn)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的配套功率。當(dāng)非共用管段的阻力損失不可忽略時(shí)，為了使泵在并聯(lián)運(yùn)行與單臺(tái)運(yùn)行時(shí)有相同的管路性能曲線，可把非共用段EO、FO分別作為泵Ⅰ及Ⅱ的組成部分。此時(shí)，將相應(yīng)泵的性能曲線分別減去其對(duì)應(yīng)流量下非共用段EO、FO的阻力損失hwEO、hwFO，即可得出包括非共用管段在內(nèi)的泵的性能曲線Ⅰ′、Ⅱ′。由Ⅰ′、Ⅱ′可作出并聯(lián)后的性能曲線Ⅲ，即（H-qV)b。則曲線Ⅲ與管路性能曲線Hc-qV（只含共用管段阻力損失）的交點(diǎn)M，即為兩臺(tái)不同性能的泵并聯(lián)后的聯(lián)合運(yùn)行工況點(diǎn)；自M點(diǎn)作縱坐標(biāo)的垂線，分別交曲線Ⅰ′、Ⅱ′于M1′、M2′兩點(diǎn)，M1′和M2′即分別為并聯(lián)后包括非共用管段在內(nèi)的泵Ⅰ及Ⅱ的運(yùn)行工況點(diǎn)；自M1′、M2′兩點(diǎn)向上作垂線分別交曲線Ⅰ及Ⅱ于M1和M2兩點(diǎn)，則M1和M2即分別為并聯(lián)后泵Ⅰ及Ⅱ的實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)。：從并聯(lián)數(shù)量來看，臺(tái)數(shù)愈多并聯(lián)后所能增加的流量越少，即每臺(tái)泵輸送的流量減少，故并聯(lián)臺(tái)數(shù)過多并不經(jīng)濟(jì)。串聯(lián)與一臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比，串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的總揚(yáng)程并非成倍增加，而流量卻要增加一些。這是因?yàn)楸么?lián)后揚(yáng)程的增加大于管路阻力的增加，致使富裕的揚(yáng)程促使流量的增加；而流量的增加又使阻力增大，從而抑制了總揚(yáng)程的升高。另一方面，管路性能曲線及泵性能曲線的不同陡度對(duì)泵串聯(lián)后的運(yùn)行效果影響極大：管路性能曲線越平坦，串聯(lián)后的總揚(yáng)程愈小于兩臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程的二倍；同樣，泵的性能曲線越陡，則串聯(lián)后的總揚(yáng)程與兩臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程的之差值愈小。因此，為達(dá)到串聯(lián)后增加揚(yáng)程的目的，串聯(lián)運(yùn)行方式宜適用于管路性能曲線較陡而泵性能曲線較平坦的場(chǎng)合。對(duì)于經(jīng)常處于串聯(lián)運(yùn)行的泵，為了提高泵的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性，應(yīng)按B點(diǎn)選擇泵，并由B點(diǎn)的流量決定泵的幾何安裝高度或倒灌高度，以保證串聯(lián)運(yùn)行時(shí)每臺(tái)泵都在高效區(qū)工作及不發(fā)生汽蝕。而為保證泵運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)不致過載，對(duì)于離心泵，應(yīng)按B點(diǎn)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的配套功率；對(duì)于軸流泵，則應(yīng)按C點(diǎn)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的配套功率。泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行工況點(diǎn)需要隨著主機(jī)負(fù)荷的變化而改變。這種實(shí)現(xiàn)泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)改變的過程稱為運(yùn)行工況調(diào)節(jié)。由于運(yùn)行工況點(diǎn)是由泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線和管路性能曲線的交點(diǎn)所確定的，因此，只要設(shè)法改變這兩條曲線之一的形狀或位置，則均可改變其運(yùn)行工況點(diǎn)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。葉片式泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況調(diào)節(jié)方式可分為非變速調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)兩大類。進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)利用裝在進(jìn)口管路上的節(jié)流部件來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)流量的調(diào)節(jié)方式稱為進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)。實(shí)踐證明，當(dāng)風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，不僅改變了管路性能曲線，同時(shí)也改變了風(fēng)機(jī)的性能曲線p-qV。因?yàn)檫M(jìn)口管路上的閥門或擋板離風(fēng)機(jī)的進(jìn)口較近，節(jié)流時(shí)形成管路斷面上流體速度的變化和壓強(qiáng)的降低，從而影響到風(fēng)機(jī)內(nèi)流體的速度場(chǎng)，使性能曲線發(fā)生相應(yīng)的變化。原運(yùn)行工況點(diǎn)為M，流量為qVM。當(dāng)關(guān)小進(jìn)口閥門時(shí)，風(fēng)機(jī)的性能曲線由Ⅰ移到Ⅱ，管路的性能曲線由1變?yōu)?。則運(yùn)行工況點(diǎn)即是風(fēng)機(jī)的性能曲線Ⅱ與管路的性能曲線2的交點(diǎn)B，此時(shí)流量為qVB，進(jìn)口節(jié)流損失為Δh1。如果在滿足同一流量qVB下，將調(diào)節(jié)方式改為出口端節(jié)流調(diào)節(jié)，則運(yùn)行工況點(diǎn)為C，這時(shí)出口節(jié)流損失為Δh2。由圖可以看出，Δh1<Δh2，故進(jìn)口端節(jié)調(diào)節(jié)比出口端節(jié)流調(diào)節(jié)要經(jīng)濟(jì)些若泵采用進(jìn)口端節(jié)調(diào)節(jié)，由于會(huì)使泵的吸入管路阻力增加而導(dǎo)致泵進(jìn)口壓強(qiáng)的降低，有引起泵汽蝕的危險(xiǎn)，故進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)僅在風(fēng)機(jī)上使用。入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)氣流預(yù)旋速度分量C1u愈大且與u1為同方向（即正預(yù)旋），則風(fēng)機(jī)的理論全壓pT就愈小，因此使性能曲線向下移，從而使運(yùn)行工況點(diǎn)往小流量區(qū)移動(dòng)，流量減小增大入口導(dǎo)葉的安裝角時(shí)，性能曲線p-qV下降的另一個(gè)不可忽略的因素是：入口導(dǎo)葉對(duì)氣流速度C1有一定的節(jié)流作用，并使C1的方向改變，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)內(nèi)部局部阻力損失和沖擊損失增加，結(jié)果使p-qV下降。當(dāng)入口導(dǎo)葉的安裝角由0°變?yōu)?5°及30°時(shí)，流量由qV1變到qV2、及qV3，功率由Psh1變?yōu)镻sh2及Psh3。把入口導(dǎo)葉的不同安裝角下的各軸功率值用曲線連接起來，即得到入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)時(shí)的軸功率與流量的關(guān)系曲線Psh′-qV，而入口導(dǎo)葉安裝角為0°時(shí)的Psh-qV曲線與Psh′-qV曲線在各流量下軸功率的差值Psh-Psh′（圖中用縱剖面線表示），即為與出口端節(jié)流調(diào)節(jié)比較，入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)在各流量下所能節(jié)省的功率。由于入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單及裝置尺寸小、運(yùn)行可靠和維護(hù)管理簡(jiǎn)便、初投資低等優(yōu)點(diǎn)，故離心式風(fēng)機(jī)目前普遍采用這種調(diào)節(jié)方式。此外，當(dāng)調(diào)節(jié)量較小時(shí)，入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的節(jié)電效果并不比變速調(diào)節(jié)差，但隨著調(diào)節(jié)量的增加，它的節(jié)流效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，調(diào)節(jié)效率不斷降低。根據(jù)這一特點(diǎn)，對(duì)調(diào)節(jié)范圍大的離心式風(fēng)機(jī)，可采用入口導(dǎo)葉和雙速電機(jī)的聯(lián)合調(diào)節(jié)方式，以使得在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)都具有較高的調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性。因此，目前火力發(fā)電廠大型機(jī)組的離心式送、引風(fēng)機(jī)已較普遍地采用了這種聯(lián)合調(diào)節(jié)方式。軸流式和混流式風(fēng)機(jī)的入口靜葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的入口設(shè)有安裝角可調(diào)的入口靜葉（亦稱入口導(dǎo)葉），這種通過改變?nèi)肟陟o葉安裝角來實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行中流量調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)方式稱為入口靜葉調(diào)節(jié)。軸流式和混流式風(fēng)機(jī)入口靜葉的構(gòu)造和調(diào)節(jié)原理均與離心式風(fēng)機(jī)的軸向?qū)Я髌飨嗨?，風(fēng)機(jī)采用入口靜葉調(diào)節(jié)時(shí)的調(diào)節(jié)性能曲線。與離心式風(fēng)機(jī)的軸向?qū)Я髌髡{(diào)節(jié)性能相比較，子午加速軸流風(fēng)機(jī)及軸流風(fēng)機(jī)的入口靜葉調(diào)節(jié)既可作正預(yù)旋（減小流量）的調(diào)節(jié)，又可作一定程度的負(fù)預(yù)旋（增加流量）的調(diào)節(jié)（即使入口靜葉安裝角θ＞0°）。在選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，可把100%機(jī)組額定負(fù)荷流量工況點(diǎn)（MCR點(diǎn)）選在最高效率點(diǎn)，而把考慮安全流量的最大流量點(diǎn)（TB點(diǎn)，即與設(shè)計(jì)參數(shù)相應(yīng)對(duì)的點(diǎn)）選擇在最高效率點(diǎn)的大流量側(cè)（負(fù)預(yù)旋調(diào)節(jié)）。因此，它比只能作正預(yù)旋調(diào)節(jié)的離心風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流調(diào)節(jié)具有更高的運(yùn)行經(jīng)濟(jì).動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)壓力油從油壓裝置出來，通過分配閥送到伺服油缸，操縱葉片的開閉（1）調(diào)節(jié)缸2，可沿風(fēng)機(jī)軸中心線移動(dòng)，并隨風(fēng)機(jī)葉輪一起回轉(zhuǎn)，它推動(dòng)各個(gè)動(dòng)葉根部下面的曲柄，以調(diào)整動(dòng)葉安裝角；（2）活塞1，置于調(diào)節(jié)缸內(nèi)，也隨風(fēng)機(jī)葉輪一起回轉(zhuǎn)，但軸向位置固定；（3）位移指示桿7，表示調(diào)節(jié)缸的所在位置；（4）液壓伺服機(jī)構(gòu)8，固定在回轉(zhuǎn)著的活塞柱上，用防磨軸承支承以保持同一軸線，它是固定的控制裝置與回轉(zhuǎn)部件之間的轉(zhuǎn)換裝置。動(dòng)葉調(diào)節(jié)的適用場(chǎng)合軸流式、混流式泵與風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉調(diào)節(jié)是泵與風(fēng)機(jī)非變速調(diào)節(jié)中調(diào)節(jié)效率最高的調(diào)節(jié)方式，但與其他非變速調(diào)節(jié)方式相比，初投資較高，維護(hù)量大。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與比較知，該方式宜適用于容量大、調(diào)節(jié)范圍寬的場(chǎng)合。因此，目前火力發(fā)電廠越來越多的大型機(jī)組的送、引風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵均采用了軸流式、混流式的動(dòng)葉調(diào)節(jié)方式。此外，采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)對(duì)大型泵與風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)也是有利的。變速調(diào)節(jié)由比例定律不難推知：當(dāng)裝置靜能頭為零時(shí)，管路性能曲線與相似拋物線重合。即變速調(diào)節(jié)前、后的運(yùn)行工況點(diǎn)A0和A1為相似工況點(diǎn)。圖4-13中，n0、n1分別為變速調(diào)節(jié)前、后的轉(zhuǎn)速。若n1=n0/2，由比例定律的可得：qV1=qV0/2，H1=H0/4，Psh1=Psh0/8由此可見，通過變速調(diào)節(jié)來減少流量，可以大大降低泵與風(fēng)機(jī)功率消耗，是一種節(jié)能潛力很大的調(diào)節(jié)方式。上述節(jié)能效果的分析，實(shí)際上只是分析了在理想情況下最大可能的節(jié)能潛力。而實(shí)際的節(jié)能效果還要受到裝置靜能頭不為零及變速調(diào)節(jié)設(shè)備本身的能量消耗等因素的制約。因此，變速調(diào)節(jié)的實(shí)際節(jié)能效果要小于理想情況下最大可能的節(jié)能效果。應(yīng)該指出，變速調(diào)節(jié)的實(shí)際節(jié)能效果盡管受到上述諸多因素的制約，但與非變速調(diào)節(jié)比較，變速調(diào)節(jié)的主要優(yōu)點(diǎn)是大大減少了附加的節(jié)流損失，在很大變工況范圍內(nèi)能夠使泵與風(fēng)機(jī)保持較高的運(yùn)行效率。因此，現(xiàn)代高參數(shù)、大容量電站機(jī)組的泵與風(fēng)機(jī)常采用變速調(diào)節(jié)方式，以提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；但由于變速傳動(dòng)裝置或可變速原動(dòng)機(jī)投資昂貴，故一般小型機(jī)組很少采用。液力耦合器（3）液力偶合器在泵與風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能中的應(yīng)用葉片式泵與風(fēng)機(jī)由于采用液力偶合器的變速調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)具有顯著的節(jié)能效果。因此，目前在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器作為泵與風(fēng)機(jī)的調(diào)速裝置，尤其在火力發(fā)電廠、礦山、鋼鐵廠、煉油廠等企業(yè)應(yīng)用得最為廣泛。液力偶合器的優(yōu)點(diǎn)

①無級(jí)調(diào)速：在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，可以輸出連續(xù)、無級(jí)變化的轉(zhuǎn)速。②工作平穩(wěn)：可以平穩(wěn)的啟動(dòng)、加速、減速、停止。③空載啟動(dòng)：電動(dòng)機(jī)能空載或輕載啟動(dòng)，故可選用最經(jīng)濟(jì)的電動(dòng)機(jī)及電控設(shè)備，降低啟動(dòng)電流，節(jié)約電能。④隔離振動(dòng)：液力偶合器的泵輪與渦輪之間沒有機(jī)械聯(lián)系、轉(zhuǎn)矩通過工作液體傳遞，是柔性連接。當(dāng)主動(dòng)軸有周期性振動(dòng)（如扭振）時(shí)，不會(huì)傳到從動(dòng)軸上，具有良好的隔振效果，能減緩沖擊負(fù)荷，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及泵與風(fēng)機(jī)的機(jī)械壽命。⑤過載保護(hù)：由于液力偶合器是柔性傳動(dòng)，其泵輪與渦輪之間有轉(zhuǎn)速差，故當(dāng)從動(dòng)軸阻力矩突然增加時(shí)，轉(zhuǎn)差就增大，甚至制動(dòng)，而原動(dòng)機(jī)仍能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而不致燒毀；泵與風(fēng)機(jī)也可受到保護(hù)。⑥無機(jī)械磨損：因泵輪和渦輪間無直接的機(jī)械接觸，故工作可靠，能長(zhǎng)期無檢修運(yùn)行，壽命長(zhǎng)。⑦便于控制：液力偶合器是無級(jí)調(diào)速，故便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，適宜各伺服系統(tǒng)控制。⑧節(jié)能：與閥門節(jié)流調(diào)調(diào)節(jié)相比較，節(jié)能效果顯著。液力偶合器的缺點(diǎn)

在電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合，從式M=λρgnB2D5可以看出，在要求同樣的轉(zhuǎn)矩而采用較小的轉(zhuǎn)速nB時(shí)，液力偶合器的工作腔直徑將加大，即液力偶合器的尺寸和重量將相應(yīng)增加，這不但增加了造價(jià)，而且還會(huì)使液力偶合器調(diào)速的延遲時(shí)間增加，不適應(yīng)處理緊急事故的要求；對(duì)于大功率的液力偶合器，除本體外還要有一套諸如供油泵、冷卻器、油箱等輔助設(shè)備與管路系統(tǒng)，使設(shè)備復(fù)雜化；在運(yùn)轉(zhuǎn)中隨著負(fù)載的變化，轉(zhuǎn)速比也相應(yīng)變化，因此不可能有精確的轉(zhuǎn)速比，液力偶合器一旦產(chǎn)生故障，泵與風(fēng)機(jī)也不能繼續(xù)工作。采用交流電動(dòng)機(jī)的變速調(diào)節(jié)變極調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)①調(diào)速效率高，僅是因在設(shè)計(jì)變極電動(dòng)機(jī)時(shí)要兼顧不同轉(zhuǎn)速時(shí)的性能指標(biāo)，與普通的全速電動(dòng)機(jī)相比較，其效率和功率因數(shù)要稍低一些，不存在其他因變速而引起的能量損失；②調(diào)速控制設(shè)備簡(jiǎn)單，僅用轉(zhuǎn)換開關(guān)或接觸器；③初投資低，特別是中小型變極電動(dòng)機(jī)價(jià)格和定速電動(dòng)機(jī)相差不很大；④可靠性較高，除軸承外，不需要特別維修。變極調(diào)速的主要缺點(diǎn)有級(jí)調(diào)速，不能進(jìn)行連續(xù)調(diào)速。此外，變極電動(dòng)機(jī)在變速時(shí)電力必須瞬間中斷，不能進(jìn)行熱態(tài)變換，因此在變速時(shí)電動(dòng)機(jī)有電流沖擊現(xiàn)象發(fā)生。高電壓的電動(dòng)機(jī)若需頻繁地切換變速時(shí)，則其切換裝置的安全可靠性尚需進(jìn)一步完善提高。變極調(diào)速一般需和其它調(diào)節(jié)方式相配合，常用于流量調(diào)節(jié)范圍較寬的場(chǎng)合。如變極調(diào)速可與節(jié)流調(diào)節(jié)、入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)、液力偶合器等調(diào)節(jié)方式相結(jié)合進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)。目前國內(nèi)外的200MW火電機(jī)組的鍋爐離心式送引風(fēng)機(jī)，多數(shù)均采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)和變極調(diào)速的聯(lián)合調(diào)節(jié)方式，以提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。實(shí)踐表明，火力發(fā)電廠的冷卻水循環(huán)泵，包括定速離心泵和未采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)的混流泵、軸流泵，采用變極調(diào)速后，可以在不降低安全可靠性的前提下，獲得顯著的節(jié)能效果。變頻調(diào)速有如下優(yōu)點(diǎn)①調(diào)速效率高，屬于高效調(diào)速方式。這是由于在頻率變化后，電動(dòng)機(jī)仍在同步轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行，基本上保持額定轉(zhuǎn)差。只是在變頻裝置系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生變流損失，以及由于高次諧波的影響，電動(dòng)機(jī)的損耗增加，從而效率有所下降。②調(diào)速范圍寬，一般可達(dá)20∶1（50~2.5Hz），并在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)均具有高的調(diào)速效率。所以變頻調(diào)速適用于調(diào)速范圍寬，且經(jīng)常處于低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行的場(chǎng)合。③當(dāng)采用自動(dòng)控制時(shí)，能作高精度運(yùn)行，把轉(zhuǎn)速波動(dòng)率控制在0.5%~1%左右。④變頻裝置萬一發(fā)生故障，可以退出運(yùn)行，改由電網(wǎng)直接供電，泵與風(fēng)機(jī)仍可繼續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn)。⑤能兼作啟動(dòng)設(shè)備，即通過變頻電源將電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)到某一轉(zhuǎn)速，再斷開變頻電源，電動(dòng)機(jī)可直接接到工頻電源使泵與風(fēng)機(jī)加速到全速。在變頻電源向工頻電源切換時(shí)，一般有00%~500%的沖擊電流產(chǎn)生，電網(wǎng)電壓瞬時(shí)下降，電動(dòng)機(jī)受到機(jī)械沖擊。為了防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，可在電動(dòng)機(jī)和工頻電源之間并聯(lián)一個(gè)啟動(dòng)電抗器，以便在啟動(dòng)時(shí)抑制沖擊電流的產(chǎn)生。若原動(dòng)機(jī)為同步電動(dòng)機(jī)，則需進(jìn)行“同步切換”。變頻調(diào)速缺點(diǎn)①從目前看，變頻器的初投資太高，是應(yīng)用于泵與風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能中的主要障礙。②因變頻器輸出的電流或電壓的波形為非正弦波而產(chǎn)生的高次諧波，對(duì)電動(dòng)機(jī)及電源會(huì)產(chǎn)生種種不良影響。但若采用多重化技術(shù)的電流型變頻器，則這個(gè)問題可以得到大大的改善。小汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的變速調(diào)節(jié)

隨著大容量火電機(jī)組的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)鍋爐高壓給水泵的功率也隨之增加，為了提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于大容量機(jī)組給水泵的原動(dòng)機(jī)的選擇，目前國內(nèi)、外一般認(rèn)為單機(jī)容量在250~300MW以上機(jī)組的給水泵以采用小汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)變速調(diào)節(jié)為佳。因?yàn)楝F(xiàn)代給水泵單機(jī)容量的增大，已使小汽輪機(jī)效率幾乎與主機(jī)相等，在這種情況下，采用小汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)鍋爐高壓給水泵進(jìn)行變速調(diào)節(jié)已成為最佳的調(diào)節(jié)方案。特點(diǎn)（1）增大了單元機(jī)組輸出電量，大約為發(fā)電量3%~4%，即降低了廠用電量。（2）不需要升速齒輪和液力偶合器，故不存在設(shè)