泵與風(fēng)機(jī)性能曲線

泵與風(fēng)機(jī)課件制作：?jiǎn)萄喾?11111§7.2葉片式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線

一、能頭與流量性能曲線二、功率與流量性能曲線三、效率與流量性能曲線四、軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較引言六、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的影響以離心式葉輪為例111111引言1、泵與風(fēng)機(jī)的性能及性能曲線3、性能曲線的繪制方法（試驗(yàn)法、理論分析法）2、性能曲線的作用

能直觀地反映泵與風(fēng)機(jī)的總體性能，對(duì)其所在系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行意義重大；

作為設(shè)計(jì)及修改新、老產(chǎn)品的依據(jù)；相似設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；工作狀態(tài)——工況（運(yùn)行、設(shè)計(jì)、最佳）n=const.主要的H-qV或

p-qVP-qV

-qVn=const.其次[Hs]-qV

111111qVH2）H-qV曲線一、能頭與流量性能曲線（H-qV）1）HT-qVT曲線由無(wú)限多葉片時(shí)的理論能頭可得：HT=KHT

，qVT-q

=qVH=HT-hw

，HT-qVTHT-qVThf+hjhsH-qVTH-qVqqVd后向式徑向式前向式111111qVPOPT-qVT二、功率與流量性能曲線（P-qV

）

空載功率P0=Pm+PV，若現(xiàn)場(chǎng)的凝結(jié)泵和給水泵閉閥啟動(dòng)，則這部分功率將導(dǎo)致泵內(nèi)水溫有較大的溫升，易產(chǎn)生泵內(nèi)汽蝕，故凝結(jié)泵和給水泵不允許空載運(yùn)行。后向式徑向式前向式qP-qV曲線P-qVTPmPVPT111111三、效率與流量性能曲線（

-qV）

泵與風(fēng)機(jī)的

-qV性能曲線由下式計(jì)算可得，即并隨性能表一起附于制造廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或產(chǎn)品樣本中。右圖為與300MW、600MW機(jī)組配套用的鍋爐給水泵的性能曲線。11111112SA意義：SA—單級(jí)雙吸

12—吸入口直徑被25除（吸入口直徑為12×25=300mm）111111四、軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線1、性能曲線的趨勢(shì)分析

①．沖角增加，曲線上升；

③．葉頂和葉根分別出現(xiàn)二次回流，曲線回升。

②．邊界層分離，葉根出現(xiàn)回流，曲線下降，但趨勢(shì)較緩；

2、性能曲線的特點(diǎn)

①．存在不穩(wěn)定工作區(qū)，曲線形狀呈∽型；

②．空載易過(guò)載；③．高效區(qū)窄。111111五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

（一）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

離心式通風(fēng)機(jī)三種不同型式葉輪的性能曲線

對(duì)前向式和徑向式葉輪，能頭性能曲線為一具有駝峰的或呈∽型的曲線，且隨2y曲線彎曲程度。

K點(diǎn)左側(cè)為不穩(wěn)定工作區(qū)。

對(duì)后向式葉輪，能頭曲線總的趨勢(shì)一般是隨著流量的增加能頭逐漸降低，不會(huì)出現(xiàn)∽型。

1、H-qV性能曲線的比較111111

（一）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較（后向式葉輪）五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

結(jié)構(gòu)參數(shù)后向式葉輪的性能曲線存在不同程度的差異。常見(jiàn)的有陡降型、平坦型和駝峰型三種基本類型。其性能曲線的形狀是用斜度來(lái)劃分的，即：

不同型式的性能曲線，其工程應(yīng)用場(chǎng)合不同。應(yīng)重點(diǎn)給予關(guān)注。qVHOabc關(guān)死點(diǎn)的能頭最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的能頭111111

（一）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較（后向式葉輪）五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

（1）陡降型曲線（Kp=25%~30%）其特點(diǎn)是：當(dāng)流量變化很小時(shí)能頭變化很大。例如火力發(fā)電廠自江河、水庫(kù)取水的循環(huán)水泵，就希望有這樣的工作性能。因?yàn)?，隨著季節(jié)的變化，江河、水庫(kù)的水位漲落差非常大，同時(shí)水的清潔度也發(fā)生變化；但是，由于凝汽器內(nèi)真空度的要求，其流量變化不能太大。qVHOabc111111

（一）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較（后向式葉輪）五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

（2）平坦型曲線（Kp=8%～12%）其特點(diǎn)是：當(dāng)流量變化較大時(shí)，能頭變化很小。例如火力發(fā)電廠的給水泵、凝結(jié)水泵就希望有這樣的性能。因?yàn)椋啺l(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)負(fù)荷變化是不可避免的，特別是對(duì)調(diào)峰機(jī)組，負(fù)荷變化更大。但是，由于主機(jī)安全經(jīng)濟(jì)性的要求，汽包、除氧器以及凝汽器內(nèi)的壓強(qiáng)變化不能太大。qVHOabc111111

（一）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較（后向式葉輪）五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

（3）有駝峰的性能曲線（駝峰曲線不能用斜度表示）其特點(diǎn)是：在峰值點(diǎn)k

左側(cè)出現(xiàn)不穩(wěn)定工作區(qū)，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免這種情況，或盡量減小不穩(wěn)定區(qū)。

qVHOabcqVkk經(jīng)驗(yàn)證明，對(duì)離心式泵采用右圖中的曲線來(lái)選擇葉片安裝角2y和葉片數(shù)，可以避免性能曲線中的駝峰。

111111

（一）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

前向式、徑向式葉輪的軸功率隨流量的增加迅速上升。當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)工作在大于額定流量時(shí)，原動(dòng)機(jī)易過(guò)載。

而后向式葉輪的軸功率隨流量的增加變化緩慢，且在大流量區(qū)變化不大。因而當(dāng)泵與風(fēng)機(jī)工作在大于額定流量時(shí)，原動(dòng)機(jī)不易過(guò)載。

2、P-qV

性能曲線的比較111111

（一）離心式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

前向式葉輪的效率較低，但在額定流量附近，效率下降較慢；后向式葉輪的效率較高，但高效區(qū)較窄；而徑向式葉輪的效率居中。

3、-qV性能曲線的比較

因此，為了提高效率，泵幾乎不采用前向式葉輪，而采用后向式葉輪。即使對(duì)于風(fēng)機(jī)，也趨向于采用效率較高的后向式葉輪。111111

（二）離心式、混流式及軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

離心式泵與風(fēng)機(jī)的H-qV曲線比較平坦，而混流式、軸流式泵與風(fēng)機(jī)的H-qV曲線比較陡。因此，前者適用于流量變化時(shí)要求能頭變化不大的場(chǎng)合，而后者宜用于當(dāng)能頭變化大時(shí)要求流量變化不大的場(chǎng)合。

1、H-qV性能曲線的比較111111

（二）離心式、混流式及軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

離心式和軸流式泵與風(fēng)機(jī)的Psh-qV曲線隨著流量的增加其變化趨勢(shì)剛好相反，前者呈上升趨勢(shì)，而后者則急劇下降。因此，為了減小原動(dòng)機(jī)容量和避免啟動(dòng)電流過(guò)大，啟動(dòng)時(shí)，軸流式泵與風(fēng)機(jī)閥門應(yīng)處于全開(kāi)狀態(tài)，而離心式泵與風(fēng)機(jī)閥門則原則上應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。

2、P-qV

性能曲線的比較111111

（二）離心式、混流式及軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

應(yīng)引起注意的是：對(duì)于凝結(jié)泵和給水泵，為防止汽蝕，啟動(dòng)時(shí)則應(yīng)開(kāi)啟旁路閥。

2、P-qV

性能曲線的比較

3．-qV性能曲線的比較

離心式泵與風(fēng)機(jī)的-qV曲線比較平坦，且高效區(qū)寬；隨著由離心式向軸流式過(guò)渡，-qV曲線越來(lái)越陡，高效區(qū)越來(lái)越窄。111111

（二）離心式、混流式及軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

3．-qV性能曲線的比較

為了克服軸流式泵與風(fēng)機(jī)軸功率變化急劇和高效區(qū)窄的缺點(diǎn)，提高調(diào)節(jié)效率，常常將其葉輪葉片設(shè)計(jì)成可調(diào)的。這樣,當(dāng)流量變化時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)葉輪葉片的角度，使軸流式泵與風(fēng)機(jī)仍具有比較高的效率。111111

（三）容積式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線特性五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

1．活塞泵和柱塞泵

特點(diǎn)：①在理論上，這種泵可以達(dá)到任意大的揚(yáng)程；②通過(guò)改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，通過(guò)排出閥開(kāi)啟度調(diào)節(jié)揚(yáng)程；③當(dāng)需要產(chǎn)生很高壓強(qiáng)時(shí)（10MPa以上），采用柱塞泵。111111

（三）容積式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線特性五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

2．齒輪泵和螺桿泵

用途：用于輸送流量小、輸出壓強(qiáng)高的高粘性流體。在火力發(fā)電廠中，潤(rùn)滑系統(tǒng)常采用齒輪泵，而螺桿泵則常用作輸送潤(rùn)滑油及調(diào)節(jié)油，也可作為鍋爐燃料油輸送泵。

111111

（三）容積式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線特性五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

2．齒輪泵和螺桿泵

與活塞泵比較：其性能曲線的變化趨勢(shì)相似。

不同點(diǎn)是：①qV-H曲線，漏泄損失隨揚(yáng)程增加而增加；②

-H曲線的高效區(qū)變窄，因?yàn)?，高轉(zhuǎn)速低揚(yáng)程時(shí)，摩擦損失功率相對(duì)較大的所致。

螺桿泵與齒輪泵比較：前者效率更高、流量更均勻、可以實(shí)現(xiàn)與高速原動(dòng)機(jī)直聯(lián)，成為小型大流量泵，是一種較現(xiàn)代化的液體輸送機(jī)械；由于泵內(nèi)的流動(dòng)不受攪拌且無(wú)脈動(dòng)，因此可以安靜平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，工作噪聲低。111111

（三）容積式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線特性五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

3．羅茨鼓風(fēng)機(jī)

用途：在火力發(fā)電廠中，常用于氣力輸灰，鍋爐本體除塵，煙氣脫硫，煤粉沸騰燃燒，離子交換器逆洗等系統(tǒng)中。111111

（三）容積式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線特性五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

3．羅茨鼓風(fēng)機(jī)

安全運(yùn)行：與其他容積式泵一樣，必須在羅茨鼓風(fēng)機(jī)排氣管路上配置安全閥、逆止閥和閘閥。安全閥應(yīng)盡量靠近鼓風(fēng)機(jī)布置，逆止閥可以裝得稍遠(yuǎn)一點(diǎn)，閘閥在鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)及工作時(shí)應(yīng)全開(kāi)。發(fā)展趨勢(shì)：主要是進(jìn)一步提高效率、降低噪聲、增強(qiáng)可靠性及擴(kuò)大應(yīng)用范圍。111111五、泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的比較

（四）液環(huán)泵的性能曲線特性

液環(huán)泵亦稱納什海托（Nash·Hytor）泵，即納什型泵，屬于離心容積式泵，其性能特性介于離心泵和容積泵之間。在火力發(fā)電廠中，液環(huán)泵常作為凝汽器的抽氣裝置和用于負(fù)壓氣力除灰系統(tǒng)。111111六、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的影響

1、什么是預(yù)旋

2、預(yù)旋產(chǎn)生的原因按產(chǎn)生原因可分為強(qiáng)制預(yù)旋和自由預(yù)旋兩種。

強(qiáng)制預(yù)旋：f

(結(jié)構(gòu))，如導(dǎo)葉、雙吸葉輪、螺旋形吸入室等，與流量的變化無(wú)關(guān)；自由預(yù)旋：f

(流量)，當(dāng)流量偏離設(shè)計(jì)值時(shí)產(chǎn)生，與設(shè)備的結(jié)構(gòu)因素?zé)o關(guān)。

流體進(jìn)入泵與風(fēng)機(jī)葉輪葉片前有一個(gè)先期旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為預(yù)旋。當(dāng)111111六、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的影響3、預(yù)旋的機(jī)理

強(qiáng)制預(yù)旋的機(jī)理較易理解；自由預(yù)旋的機(jī)理【美國(guó)A．J．斯捷潘諾夫，最小阻力原理】。111111六、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的影響4、預(yù)旋強(qiáng)度

通常用預(yù)旋系數(shù)φ來(lái)表示，它等于進(jìn)口處流體絕對(duì)速度的周向分量1u與葉輪進(jìn)口的圓周速度u1之比，即：

在設(shè)計(jì)階段一般?。和L(fēng)機(jī)

φ=0.30~0.50；離心泵次級(jí)葉輪

φ=0.25~0.40。111111六、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的影響

5、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能的影響（以正預(yù)旋為例）

（1）自由預(yù)旋的存在，會(huì)導(dǎo)致吸入室壁附近的流體產(chǎn)生反向流。它可能造成H-qV曲線的不連續(xù)，并在某一小流量區(qū)內(nèi)往往造成不穩(wěn)定的運(yùn)行。111111六、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的影響

5、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能的影響（以正預(yù)旋為例）

（1）自由預(yù)旋的存在，會(huì)導(dǎo)致吸入室壁附近的流體產(chǎn)生反向流。因此，為了改善小流量下泵與風(fēng)機(jī)的性能，往往在設(shè)計(jì)時(shí)采用某些手段改善葉輪的吸入條件以控制預(yù)旋。

例如，對(duì)于泵可根據(jù)不同型式的吸入室，裝設(shè)相應(yīng)形狀的擋板或肋；對(duì)于風(fēng)機(jī)，在入口裝設(shè)可調(diào)葉片等。右圖是裝設(shè)擋板（肋）前后的性能比較。111111六、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的影響

5、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能的影響（以正預(yù)旋為例）

（2）預(yù)旋使泵與風(fēng)機(jī)的能頭降低（1u≠0）。由于強(qiáng)制預(yù)旋是由吸入室或背導(dǎo)葉所造成的，并不消耗葉輪的能量，因而也就不消耗葉輪的功率；而自由預(yù)旋總是伴隨著流量的改變而存在的，當(dāng)流量小到某一臨界值時(shí)，要產(chǎn)生反向流，此時(shí)，自由預(yù)旋要消耗葉輪的一部分能量，因而也就消耗葉輪的一部分功率。111111六、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的影響

5、預(yù)旋對(duì)泵與風(fēng)機(jī)性能的影響（以正預(yù)旋為例）

（3）預(yù)旋可以改善泵的汽蝕性能。因?yàn)轭A(yù)旋使得入口相對(duì)速度w1減小，從而使泵的必須汽蝕余量降低，改善了汽蝕性能。鑒于此，對(duì)于高速、高

（4）自由預(yù)旋使小流量下的沖擊損失減小，效率提高。當(dāng)流量減小時(shí)，如果沒(méi)有預(yù)旋，則沖角為1，而預(yù)旋的存在使得沖角為2，沖角減小了

，從而減小了沖擊損失?？蛊g性能的泵在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮一定的預(yù)旋系數(shù)。

111111一、管路系統(tǒng)性能曲線

§1-7泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)三、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的穩(wěn)定性二、泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)

四、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)變化的影響因素引言目的：掌握泵與風(fēng)機(jī)的原理和性能。

運(yùn)行角度：考慮管路系統(tǒng)對(duì)泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能的影響。111111管路系統(tǒng)能頭與通過(guò)管路中流體流量的關(guān)系曲線。Hst稱為管路系統(tǒng)的靜能頭；，即管路系統(tǒng)的靜能頭為零。一、管路系統(tǒng)性能曲線

對(duì)于泵：對(duì)于風(fēng)機(jī)：流量計(jì)調(diào)閥閥門真空計(jì)ppHZ壓強(qiáng)表泵泵的系統(tǒng)裝置111111二、泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)

2、實(shí)質(zhì)：反映了兩者的能量供與求的平衡關(guān)系。三、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的穩(wěn)定性泵運(yùn)行工況點(diǎn)的穩(wěn)定性KOqVH3、有駝峰→不穩(wěn)定工作區(qū)→喘振。1、穩(wěn)定工況點(diǎn)條件是：2、不穩(wěn)定工況點(diǎn)條件是：M1、同比例的性能曲線的交點(diǎn)；Hc-qVH-qV1111111、吸入空間（壓出空間）壓強(qiáng)（位高）變化的影響四、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)變化的影響因素①.不影響泵與風(fēng)機(jī)本身性能；②.影響管路系統(tǒng)性能。這是因?yàn)椋何匾好妗▔核匾好妗鶫st↑壓水池壓強(qiáng)↑（吸水池壓強(qiáng)↓）1111112、密度變化的影響（設(shè)密度下降為原來(lái)的一半）四、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)變化的影響因素

泵的揚(yáng)程H不變，而

，其工況點(diǎn)變化如左下圖所示；

風(fēng)機(jī)的全壓p，且pc

（p、pc均∝），其工況點(diǎn)變化如右下圖所示。111111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。3、流體含固體雜質(zhì)時(shí)運(yùn)行工況點(diǎn)的變化

四、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)變化的影響因素此外，流體的粘性變化，管路的積垢、積灰、結(jié)焦、泄漏、堵塞等都會(huì)影響泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)。清水含固體雜質(zhì)M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)增加較小。qVPshHM密度的影響：111111

【例1-3】某電廠循環(huán)水泵的H-qV、-qV曲線，如右圖中的實(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)=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=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）。111111

【解】由流體力學(xué)知道，當(dāng)考慮了局部阻力的等值長(zhǎng)度后，管道系統(tǒng)的計(jì)算長(zhǎng)度l0為：

l0=l+le=250+350=600（m）所以，為克服流動(dòng)阻力而損失的能量為：由于吸水池液面壓強(qiáng)和循環(huán)水管出口處水池液面壓強(qiáng)均為大氣壓，即。則管路系統(tǒng)性能曲線方程為：111111

上式中流量的單位是m3/s，而性能曲線圖上流量的單位為m3/h，故必須換算后方