第五章 泵的運(yùn)行(1)

泵與風(fēng)機(jī)主講人：張春梅第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行§5-1

管路特性曲線及工作點(diǎn)

§5-2

泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作§5-3

運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)

§5-4葉輪的切割與加長

§5-5泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的主要問題（自學(xué)）

繼續(xù)2023/12/142第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行§5-1管路特性曲線及工作點(diǎn)

一、管路特性曲線

三、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工作點(diǎn)的穩(wěn)定性二、泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工作點(diǎn)

2023/12/143第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行一、管路系統(tǒng)性能曲線管路阻力計算：列斷面A-A與1-1的能量方程斷面2-2與B-B的能量方程管路特性曲線：管路中通過的流量與所需要消耗的能頭之間的關(guān)系曲線

（5-1）（5-2）由式（5-2）減去式（5-1）

在運(yùn)行狀態(tài)下所提供的總能頭管路系統(tǒng)為輸送液體所消耗的總能頭，通稱管路阻力2023/12/144第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行均與流量無關(guān)，稱其為靜壓頭，用Hst表示。pA、pB—需克服的吸入容器與輸出容器中的壓頭差，m；Ht—流體被提升的總高度，m；hw—輸送流體時在管路系統(tǒng)中的總能頭損失，m；管路特性曲線方程：（泵）（風(fēng)機(jī)）方程（5-3）等式的左邊為管路為輸送液體需要的總能頭，可用Hc表示，則有：一、管路系統(tǒng)性能曲線2023/12/145第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行管路系統(tǒng)能頭與通過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

對于泵：對于風(fēng)機(jī)：2023/12/146第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行二、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。1、同比例的性能曲線的交點(diǎn)；泵、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)的合理匹配，在其特性曲線上穩(wěn)定工作的點(diǎn)，稱之為工況點(diǎn).2023/12/147第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行泵運(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：MHc-qVH-qV三、泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的穩(wěn)定性在非穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時，流體可能一會兒由泵、風(fēng)機(jī)流出；一會兒由管網(wǎng)倒置流入泵、風(fēng)機(jī)的這種現(xiàn)象.什么是喘振？2023/12/148第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

【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)輸水時所需的軸功率。已知：管道的直徑d

=600mm，管長l=250m，局部阻力的等值長度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）。2023/12/149第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

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

l0=l+le=250+350=600（m）所以，為克服流動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：2023/12/1410第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

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，故必須換算后方能代入管路性能曲線方程中。根據(jù)計算結(jié)果，列出管道特性曲線上的對應(yīng)點(diǎn)如下：qV（m3/h）01000200030004000（m3/s）00.2780.5560.8331.111Hcm2425.4829.9137.3147.65由上表數(shù)據(jù)即可繪制出管路性能曲線如上圖中的紅色線所示。2023/12/1411第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

紅色線和泵本身的性能曲線H-qV的交點(diǎn)即為該循環(huán)水泵在此系統(tǒng)輸水時的運(yùn)行工況點(diǎn)。由圖不難查出，其工作參數(shù)為：qV=3100m3/h，H

=38m，

=90%。所以該循環(huán)水泵工作時所需要的軸功率為：2023/12/1412第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行管路系統(tǒng)能頭與通過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?；貞洠?、管路系統(tǒng)性能曲線

對于泵：對于風(fēng)機(jī)：2023/12/1413第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行2、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。同比例的性能曲線的交點(diǎn)；泵、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)的合理匹配，在其特性曲線上穩(wěn)定工作的點(diǎn)，稱之為工況點(diǎn).2023/12/1414第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行二、泵與風(fēng)機(jī)的串聯(lián)運(yùn)行一、泵與風(fēng)機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行§5-2泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作引言2023/12/1415第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行1、泵與風(fēng)機(jī)在管路系統(tǒng)中的運(yùn)行工況點(diǎn)：引言2、聯(lián)合工作需求：從主要安全、經(jīng)濟(jì)和容量三個方面考慮。兩者性能曲線的交點(diǎn)。反映了兩者能量供與求的平衡關(guān)系泵與風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)2023/12/1416第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行兩臺或兩臺以上的泵向同一壓力管路輸送流體時的運(yùn)行方式。

1、什么是并聯(lián)運(yùn)行（1）用戶需要流量大,而大流量的設(shè)備制造困難且造價高（2）流量需求變化大,通過停開設(shè)備臺數(shù)調(diào)節(jié)流量（3）檢修及事故備用2并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)：一、泵與風(fēng)機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行（以泵為例）2023/12/1417第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行qVHBMOHc-qVH-qVCqVBqVMqVC

宜適場合：Hc-qV較平坦，H-qV

較陡。HB=1/2HAQA=2QB<2QCHA>HCHB>HC3、并聯(lián)運(yùn)行曲線的繪制方法一、泵與風(fēng)機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行（以泵為例）

泵并聯(lián)后的性能曲線的作法：把并聯(lián)各泵的性能曲線H-qV上同一揚(yáng)程點(diǎn)的流量值相加。2023/12/1418第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行不同性能的泵或風(fēng)機(jī)的并聯(lián)并聯(lián)各泵所產(chǎn)生的揚(yáng)程均相等；而并聯(lián)后的總流量為并聯(lián)各泵所輸送的流量之和。即：4、并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)

HB=HC=HAQA<QD+QEQA=QB+QCHA>HDHA>HE2023/12/1419第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

5、并聯(lián)運(yùn)行時應(yīng)注意的問題（2）經(jīng)濟(jì)性：對經(jīng)常并聯(lián)運(yùn)行的泵，為保證并聯(lián)泵運(yùn)行時都在高效區(qū)工作，應(yīng)使各泵最佳工況點(diǎn)的流量相等或接近。在選擇設(shè)備時，按B點(diǎn)選擇泵。

（3）并聯(lián)臺數(shù)：從并聯(lián)數(shù)量來看，臺數(shù)愈多并聯(lián)后所能增加的流量越少，即每臺泵輸送的流量減少，故并聯(lián)臺數(shù)過多并不經(jīng)濟(jì)。

（1）安全性：經(jīng)常并聯(lián)運(yùn)行的泵,應(yīng)由qVmax

Hg(或Hd)

防止汽蝕；對于離心泵和軸流泵,應(yīng)按Pmax

Pgr

驅(qū)動電機(jī)不致過載。2023/12/1420第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行二、泵與風(fēng)機(jī)的串聯(lián)運(yùn)行前一臺泵向后一臺泵的入口輸送流體的運(yùn)行方式。

1、什么是串聯(lián)運(yùn)行

2、串聯(lián)運(yùn)行的目的（以泵為例）(1)通過各臺設(shè)備的流量相同,總壓頭為各臺設(shè)備壓頭的總和；(2)兩臺設(shè)備串聯(lián)工作時,總壓頭增大,使管路中流體流速提高，則流量也有一定增加.2023/12/1421第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行qVHCMOHc-qVH-qV3、串聯(lián)運(yùn)行曲線的繪制方法

泵串聯(lián)后的性能曲線的作法：把串聯(lián)各泵的性能曲線H-qV上同一流量點(diǎn)的揚(yáng)程值相加。HB=1/2HMQM>QCQM=QBHM>HC>HB2023/12/1422第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

串聯(lián)各泵所輸送的流量均相等；而串聯(lián)后的總揚(yáng)程為串聯(lián)各泵所產(chǎn)生的揚(yáng)程之和。即：4、串聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)

HM=HBⅡ+HBⅠQM>QCQM=QBⅡ=QBⅠHM>HC>HBCC2023/12/1423第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

5、串聯(lián)運(yùn)行時應(yīng)注意的問題（2）安全性：經(jīng)常串聯(lián)運(yùn)行的泵,應(yīng)由qVmax

Hg(或Hd)

防止汽蝕；對于離心泵和軸流泵,應(yīng)按Pmax

Pgr

驅(qū)動電機(jī)不致過載。（1）宜適場合：Hc-qV

較陡，H-qV

較平坦。（3）經(jīng)濟(jì)性：對經(jīng)常串聯(lián)運(yùn)行的泵，應(yīng)使各泵最佳工況點(diǎn)的流量相等或接近。

2023/12/1424第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

5、串聯(lián)運(yùn)行時應(yīng)注意的問題（4）啟動程序（離心泵）：啟動時，首先必須把兩臺泵的出口閥門都關(guān)閉，啟動第一臺，然后開啟第一臺泵的出口閥門；在第二臺泵出口閥門關(guān)閉的情況下再啟動第二臺。（5）泵的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：由于后一臺泵需要承受前一臺泵的升壓,故選擇泵時，應(yīng)考慮到兩臺泵結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的不同。（6）串聯(lián)臺數(shù)：串聯(lián)運(yùn)行要比單機(jī)運(yùn)行的效果差，由于運(yùn)行調(diào)節(jié)復(fù)雜,一般泵限兩臺串聯(lián)運(yùn)行；由于風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行的操作可靠性差，故一般不采用串聯(lián)運(yùn)行方式。2023/12/1425第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行5-7有兩臺性能相同的離心式水泵（其中一臺的性能曲線繪于圖5-12上），并聯(lián)在管路上工作，管路特性曲線方程Hc=0.65qv2（qv單位以m3/s計算）。問當(dāng)一臺水泵停止工作時，管路中的流量減少了多少？【解】根據(jù)Hc=0.65qv2取點(diǎn)如下表所示，繪制管路特性曲線：同時繪出兩臺性能相同的泵并聯(lián)后的性能曲線畫圖得管路特性曲線與泵并聯(lián)后性能曲線交于M點(diǎn)（36×103m3/h，65m）.與單獨(dú)一臺泵運(yùn)行時的交于C點(diǎn)（28×103m3/h，40m）管路中的流量減少了36×103-28×103=8×103m3/hqv(m3/h)010×10320×10330×10340×103qv(m3/s)02.785.568.3311.12Hc（m）05.0220.0945.1080.382023/12/1426第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行§5-3運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)

引言一、節(jié)流調(diào)節(jié)二、氣蝕調(diào)節(jié)三、入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)

2023/12/1427第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行§5-3運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)

引言1、什么是運(yùn)行工況調(diào)節(jié)

2、調(diào)節(jié)方式分類

3、主要內(nèi)容

泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行時，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)。

改變泵與風(fēng)機(jī)本身性能曲線；改變管路特性曲線；二者均改變常用調(diào)節(jié)方式的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合；典型并聯(lián)運(yùn)行工況調(diào)節(jié)。

2023/12/1428第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行一、節(jié)流調(diào)節(jié)常用的調(diào)節(jié)方式主要有：節(jié)流調(diào)節(jié)、離心泵的汽蝕調(diào)節(jié)、分流調(diào)節(jié)、離心式和軸流式風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、混流式和軸流式風(fēng)機(jī)的動葉調(diào)節(jié)等。

前提條件：分類：改變節(jié)流部件的開度。實(shí)施方法：n≡C出口端和進(jìn)口端節(jié)流。1．出口端節(jié)流調(diào)節(jié)

工作原理：qVqV

qVMM

MHqVA

h

A

AK多消耗的功率：

122023/12/1429第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

（會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）。

離心式小容量泵與風(fēng)機(jī)采用，并逐漸被代替；軸流式泵與風(fēng)機(jī)不采用該方式（qV↓→P↑→電動機(jī)過載）。

簡單、可靠、方便、調(diào)節(jié)裝置初投資很低；節(jié)流損失很大，調(diào)節(jié)量↑→嚴(yán)重，單向：小于額定流量的方向。一、節(jié)流調(diào)節(jié)1．出口端節(jié)流調(diào)節(jié)

優(yōu)缺點(diǎn)：適用場合：2．進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)

工作原理：23Ⅱp1ⅠqVM

qVM經(jīng)濟(jì)性：

適用場合：比出口端節(jié)流經(jīng)濟(jì)。

泵不采用進(jìn)口端節(jié)調(diào)節(jié)僅在風(fēng)機(jī)上使用。

h1

h2BqVBC2023/12/1430第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

汽蝕調(diào)節(jié)方式一般多在中小型火力發(fā)電廠的凝結(jié)水泵上采用，而大型機(jī)組則不宜采用汽蝕調(diào)節(jié)。

二、汽蝕調(diào)節(jié)什么是汽蝕調(diào)節(jié)：適用場合：ⅠⅠAqVHH-qVHc-qVⅠⅡMqVMM1qVM1qVM2M2工作原理：泵出口調(diào)節(jié)閥全開，負(fù)荷變化→凝汽器熱井中水位變化→汽蝕→凝結(jié)水泵輸出流量，使之與汽輪機(jī)排汽量達(dá)到自動平衡。

ⅡⅡ圖解

H-qV

和Hc-qV

→平坦→流量調(diào)節(jié)范圍↑。

排汽量

→泵內(nèi)汽蝕

。為使長期處于低負(fù)荷下的凝結(jié)水泵安全運(yùn)行，在設(shè)計制造方面應(yīng)采用耐汽蝕材料；在運(yùn)行中，可考慮同時應(yīng)用分流調(diào)節(jié)。

注意：

2023/12/1431第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行三、入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)（風(fēng)機(jī)）工作原理：pT=

（u2

2u-u1

1u）

導(dǎo)流器的作用：正預(yù)旋→

1u↑和

2u↓→pT

↓節(jié)流→風(fēng)機(jī)內(nèi)部局部阻力損失和沖擊損失

和出口節(jié)流相比，分析計算表明：4-73型鍋爐送、引風(fēng)機(jī),當(dāng)調(diào)節(jié)流量在60%~90%qVmax時,功率節(jié)約：軸向?qū)Я髌骷s15%~24%；簡易導(dǎo)流器約8%~13%。經(jīng)濟(jì)性：

構(gòu)造簡單、裝置尺寸小、運(yùn)行可靠和維護(hù)管理簡便、初投資低。優(yōu)點(diǎn)：2023/12/1432第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行三、入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)（風(fēng)機(jī)）目前，離心式風(fēng)機(jī)普遍采用這種調(diào)節(jié)方式。對于大型機(jī)組離心式送、引風(fēng)機(jī)，由于調(diào)節(jié)范圍大，可采用入口導(dǎo)葉和雙速電機(jī)的聯(lián)合調(diào)節(jié)方式，以使得在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)都具有較高的調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性。適用場合：2023/12/1433第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行思考題

1、與入口端節(jié)流調(diào)節(jié)比較，為什么出口端節(jié)流調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性較差？

2023/12/1434第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行【例】如右圖所示，某臺可變速運(yùn)行的離心泵，在轉(zhuǎn)速n0下的運(yùn)行工況點(diǎn)為M

(qVM，HM

)，當(dāng)降轉(zhuǎn)速后，流量減小到qVA

，試確定這時的轉(zhuǎn)速。

【解】①．確定變速后的運(yùn)行工況點(diǎn)A

(qVA，HA)；

③．過A點(diǎn)作相似拋物線，求A點(diǎn)對應(yīng)的相似工況點(diǎn)B；

④．利用比例定律對這兩點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行換算，以確定滿足要求的轉(zhuǎn)速：

②．將qVA、HA代入下式以確定相似拋物線的k值；HBHAqVBqVMqVAqVHOH-qVHC-qVMAB2023/12/1435第五章泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

5-1水泵在n=1450r/min時的性能曲線繪于圖5-48中，問轉(zhuǎn)速為多少時水泵供給管路中的流量為30L/s？已知管路特性曲線方程Hc=10+8000qv2（qv單位以m3/s計算）。qv(L/s)01020304050q