鍋爐輔助裝置泵與風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)

鍋爐輔助設(shè)備

---泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備本講主要內(nèi)容：管路特性曲線及工作點；泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作；運行工況的調(diào)節(jié)。鍋爐輔助設(shè)備本講主要內(nèi)容：管路特性曲線及工作點；泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作；運行工況的調(diào)節(jié)。鍋爐輔助設(shè)備前言：泵與風(fēng)機(jī)運行時，其運行工況點需要隨著主機(jī)負(fù)荷的變化而改變。運行工況調(diào)節(jié)：實現(xiàn)泵與風(fēng)機(jī)運行工況點改變的過程。由于運行工況點是由泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線和管路系統(tǒng)性能曲線的交點所確定的，改變這兩條曲線之一或同時改變它們的形狀或位置，即可改變其運行工況點，從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。調(diào)節(jié)方式可分為：非變速調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：

非變速調(diào)節(jié)中常用到的調(diào)節(jié)方式有：節(jié)流調(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)、離心泵的汽蝕調(diào)節(jié)等。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（一）節(jié)流調(diào)節(jié)：在維持泵與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變裝在管路上的閥門或擋板等節(jié)流部件的開度來改變管路系統(tǒng)的流量，從而改變運行工況點而達(dá)到調(diào)節(jié)目的的調(diào)節(jié)方式。可分為：出口端節(jié)流調(diào)節(jié)和進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（一）節(jié)流調(diào)節(jié)：1.出口端節(jié)流調(diào)節(jié)：利用裝在泵或風(fēng)機(jī)出口管路上的節(jié)流部件調(diào)節(jié)流量的方式。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)由右圖可見，當(dāng)閥門全開時，管路系統(tǒng)性能曲線為HC-qV，運行工況點為M；當(dāng)關(guān)小閥門至某一開度時，由于管路系統(tǒng)的局部阻力系數(shù)增加使得管路系統(tǒng)性能曲線變陡，變?yōu)镠’C-q’V泵的運行工況點由M移至M’。鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（一）節(jié)流調(diào)節(jié)：1.出口端節(jié)流調(diào)節(jié)因關(guān)小泵出口閥門所產(chǎn)生的節(jié)流損失為△h，則節(jié)流損失功率為：M’點泵的有效功率M’點泵的軸功率M’點泵運行效率任意一點的運行效率泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（一）節(jié)流調(diào)節(jié)：1.出口端節(jié)流調(diào)節(jié)優(yōu)點：簡單、可靠、方便、調(diào)節(jié)裝置的初投資很低等。缺點：節(jié)流時能量損失很大，而且隨著調(diào)節(jié)量的增加而愈加嚴(yán)重；它只能向小于額定流量的方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。應(yīng)用：對于調(diào)節(jié)量較小的中小型離心泵，可采用這一調(diào)節(jié)方式。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（一）節(jié)流調(diào)節(jié)：2.進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)改變安裝在進(jìn)口管路上的閥門（擋板）的開度來改變輸出流量。由于在進(jìn)口管路端，流體在進(jìn)入泵與風(fēng)機(jī)前，流體壓力已下降或產(chǎn)生預(yù)旋，使泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線也相應(yīng)發(fā)生變化，因此，這種節(jié)流調(diào)節(jié)方式不僅改變管路特性曲線，同時也改變了泵與風(fēng)機(jī)本身的性能曲線。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（一）節(jié)流調(diào)節(jié)：2.進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)原有工作點為M，流量為qVM,當(dāng)關(guān)小進(jìn)口閥門時，泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線Ⅰ→Ⅱ，管路特性曲線1→2，這時的工作點是B，此時流量是qVB,附加阻力損失為△h1.如在流量qVB下，將入口端調(diào)節(jié)改為出口調(diào)節(jié)，工作點為C，附加阻力損失為△h2。由圖可以看出△h1<△h2

。進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)比出口端節(jié)流調(diào)節(jié)要經(jīng)濟(jì)。鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（一）節(jié)流調(diào)節(jié)：2.進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)注意：若泵采用進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)，由于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，故進(jìn)口端節(jié)流調(diào)節(jié)僅在風(fēng)機(jī)上使用。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（二）分流調(diào)節(jié)：定義：通過改變分流管路上閥門的開度來改變泵與風(fēng)機(jī)出口輸出流量的調(diào)節(jié)方式，也稱回流調(diào)節(jié)。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（二）分流調(diào)節(jié)：上圖所示為分流調(diào)節(jié)原理圖，當(dāng)采用分流調(diào)節(jié)時，泵本身的性能曲線不變。把管AB作為泵的組成部分，泵的性能曲線H-qV變?yōu)镠’-q’v.泵的管路性能曲線Hc-qV，可由輸出管路BC的性能曲線HC1-qV和分流管路BD的性能曲線HC2-qV,在相同的裝置揚程Hc下流量qV相加得到的。HC1-qV是分流管路閥門全關(guān)時的管路性能曲線；HC2-qV是分流管路閥門全開時的管路性能曲線。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（二）分流調(diào)節(jié)：曲線H’-q’V與曲線Hc-qV的交點P’為泵分流調(diào)節(jié)時的運行工況點。分流調(diào)節(jié)時運行工況點的變化范圍是：H’-q’V沿性能曲線從分流管路閥門全關(guān)時的M’點到分流管路閥門全開時P’點。泵不包括管路AB時的運行工況為P。自P’點引水平線與兩條管路性能曲線分別交與P1點和P2點，實際流經(jīng)輸出管路BC的輸出流量為qVP1,流經(jīng)BD的分流量為qVP2。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（二）分流調(diào)節(jié)：水泵有效功率為：軸功率為：泵系統(tǒng)在P點的實際運行效率為：與節(jié)流調(diào)節(jié)比較，離心式泵與風(fēng)機(jī)的分流調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性較差，而軸流式泵與風(fēng)機(jī)的分流調(diào)節(jié)更經(jīng)濟(jì)。應(yīng)用：軸流式水泵在既未采用動葉調(diào)節(jié)又未采用變速調(diào)節(jié)時，采用分流調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)要好；鍋爐給水泵為防止在小流量區(qū)發(fā)生汽蝕，需要通過調(diào)節(jié)設(shè)置在再循環(huán)管路上的閥門開度進(jìn)行分流調(diào)節(jié)。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（三）離心式風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)：定義：在離心式風(fēng)機(jī)葉輪前的入口附近，設(shè)置一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的靜導(dǎo)葉（前導(dǎo)葉、入口導(dǎo)流器），并把它和進(jìn)氣箱一起視為離心式風(fēng)機(jī)的一個組成部分。通過改變靜導(dǎo)葉的角度以實現(xiàn)風(fēng)機(jī)運行時流量的調(diào)節(jié)方式。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（三）離心式風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)：由圖可知，未調(diào)節(jié)時，入口導(dǎo)葉的安裝角等于零，入口導(dǎo)葉對進(jìn)口氣流基本上無作用，氣流將以徑向（α1=90°）流入葉輪葉片。當(dāng)入口導(dǎo)葉的安裝角大于零時，氣流將以α1’或α2’’流入葉輪葉片，相應(yīng)v1r及v1u發(fā)生變化：v1r的改變使流量發(fā)生變化；v1u的變化將使理論全壓pT發(fā)生變化。若氣流預(yù)旋速度分量v1u愈大，且與u1同方向，則風(fēng)機(jī)的理論全壓pT就愈小，故性能曲線下移，從而使運行工況點向小流量區(qū)移動，流量減小。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（三）離心式風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)：泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（三）離心式風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)：由上圖可知，當(dāng)入口導(dǎo)葉的安裝角由0°變?yōu)?5°及30°時，相應(yīng)的流量由qV1變到qV2及qV3，功率由Psh1變?yōu)镻sh2及Psh3

。將入口導(dǎo)葉的不同安裝角下的各軸功率值用曲線連起來，即得到入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)時軸功率與流量的關(guān)系曲線Psh’-qV，而進(jìn)口導(dǎo)葉安裝角為0°時的Psh-qV曲線與Psh’-qV曲線在各流量下軸功率的差值Psh-Psh’（圖中剖面線所示），為與出口端節(jié)流調(diào)節(jié)比較，入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)在個流量下所能節(jié)省的功率。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備一、非變速調(diào)節(jié)：（三）離心式風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，裝置尺寸小，運行可靠和維護(hù)管理簡便，初投資低等。應(yīng)用：普遍適用于離心式風(fēng)機(jī)；當(dāng)調(diào)節(jié)量較小時入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的節(jié)電效果并不比變速調(diào)節(jié)差，對調(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，以使得在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)都具有較高的調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性，企業(yè)大型機(jī)組的離心式送、引風(fēng)機(jī)已普遍地采用了這種聯(lián)合調(diào)節(jié)方式。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：定義：變速調(diào)節(jié)是在管路特性曲線不變時，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。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：定義：變速調(diào)節(jié)是在管路特性曲線不變時，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。特點：與非變速調(diào)節(jié)相比，變速調(diào)節(jié)大大減少了附加節(jié)流損失，在很大變工況范圍內(nèi)能夠使泵與風(fēng)機(jī)保持較高的運行效率。應(yīng)用：現(xiàn)代高參數(shù)，大容量的電站機(jī)組的泵與風(fēng)機(jī)常采用變速調(diào)節(jié)方式；由于變速傳動裝置或可變速原動機(jī)投資昂貴，小型機(jī)組很少采用。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：例題：某水泵在轉(zhuǎn)速為n=1450r/min時的性能曲線和管路性能曲線如所示，若把流量調(diào)節(jié)為q=8m3/h，試比較采用節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)各自所消耗的功率。假定泵原效率為65%，節(jié)流后效率為63%，變速調(diào)節(jié)效率仍為65%。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)A:q=11m3/h,H=28mA1:q=8m3/h,H=40mA2:q=8m`/h,H=19m鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：例題解：泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)A:q=11m3/h,H=28mA1:q=8m3/h,H=40mA2:q=8m`/h,H=19m鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：分類：定速電動機(jī)經(jīng)傳動裝置的變速調(diào)節(jié)采用變速原動機(jī)直接驅(qū)動泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：液力耦合器優(yōu)點：無級調(diào)速、工作平穩(wěn)、可空載啟動、隔離振動、過載保護(hù)、無機(jī)械磨損、便于控制、節(jié)能。液力耦合器缺點：在同樣的轉(zhuǎn)矩采用較小的轉(zhuǎn)速條件下，其工作腔直徑將大幅增大，不僅增加了成本，而且還會使其調(diào)速的延遲時間增加，不適應(yīng)處理緊急事故的要求。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：變頻調(diào)速優(yōu)點：調(diào)速效率高、調(diào)速范圍寬、調(diào)控精度高、變頻裝置一旦發(fā)生故障可以退出運行，改由電網(wǎng)直接供電，泵與風(fēng)機(jī)仍可繼續(xù)保持運轉(zhuǎn)。變頻調(diào)速缺點：初投資過高、變頻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，對電動機(jī)及電源會產(chǎn)生不良影響。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：汽動給水泵變速調(diào)節(jié)優(yōu)點：增大了單元機(jī)組的輸出電量，節(jié)約了廠用電量；不需要升速齒輪和液力耦合器，不存在設(shè)備的傳動損失；提高了鍋爐給水泵運行的穩(wěn)定性；當(dāng)汽動給水泵進(jìn)行變速調(diào)解時，不會影響到廠用電氣設(shè)備的正常運行；擴(kuò)大了給水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：原理：相似拋物線設(shè)某一水泵，其轉(zhuǎn)速為n1，在其性能曲線上取一點1，與之對應(yīng)的揚程H1，流量qV1，當(dāng)把轉(zhuǎn)速調(diào)整為n2后，根據(jù)比例定律（后面介紹），可求得H2及qV2：在改變水泵轉(zhuǎn)速，n3、n4、n5……能夠得到3、4、5工作點，把這些點連接起來，就可得到相似工況曲線，這條曲線是一條拋物線。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：原理：相似拋物線任何與工作點1相似的工作點，均在相似拋物線上。此線為相似拋物線。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：原理：相似拋物線泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：原理：相似拋物線任何與工作點1相似的工作點，均在相似拋物線上。此線為相似拋物線。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。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：限制因素：a.泵調(diào)速的使用范圍 對于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成二次方關(guān)系的離心泵，調(diào)速節(jié)能效益最顯著，是需要調(diào)速的主要對象；負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩的，調(diào)速節(jié)能差些；負(fù)載恒功率的，因調(diào)速沒有節(jié)能效益，不必調(diào)速。 調(diào)速節(jié)能主要應(yīng)用在大中型給水泵站，循環(huán)水泵、工業(yè)和電站鍋爐給水泵以及大型石油輸油泵等場合。小功率場合使用后節(jié)能效益不大，不推薦使用。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：限制因素：b.泵的運行狀況根據(jù)流量的變化范圍和在每種流量下運行的時間，可將泵的運行規(guī)律歸納為四種：高流量變化型、低流量變化型、全流量變化型、全流量間歇型泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：限制因素：b.泵的運行狀況高流量變化型泵：不推薦用變頻調(diào)速裝置，建議采用晶閘管串級、液力耦合器等調(diào)速裝置。低流量變化型及全流量間歇型泵：以變頻調(diào)速最為合適。變頻調(diào)速裝置必須具有由低速到全速或全速到低速的自動切換裝置。全流量變化型泵：低流量運行時間較長，適用變頻調(diào)速，當(dāng)由90%速度切換至全速運行時需用閥門節(jié)流進(jìn)行調(diào)節(jié)。泵與風(fēng)機(jī)的運行與調(diào)節(jié)鍋爐輔助設(shè)備二、變速調(diào)節(jié)：限制因素：c.泵容量的大小100kW以下的小容量泵，調(diào)速裝置的初投資過高回收期長，經(jīng)濟(jì)性不好，不推薦使用。100kW以上的中大功率的泵，推薦使用調(diào)速裝置。d.調(diào)