泵与风机 考试重点.docx

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泵与风机考试重点

1.离心泵与风机，轴流泵与风机的叶片型式及其特点

离心式：

1、径向式叶片：

叶片的弯曲方向沿叶轮的径向展开，叶片出口几何角为90°2、后弯式叶片：

叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，叶片出口几何角小于90°

3、前弯式叶片：

叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同，叶片出口几何角大雨90°

特点：

（1）在其他条件相同的前提下，扬程随出口叶片安装角的增加而增大；

（2）前弯式叶片的扬程最大，径向叶片次之，后弯式叶片的扬程最小；1、后弯式叶片风机应用最广；

对于后弯式风机，风机流量增大，风机的轴功率也增大，增大至最大值后便不再增加，这种性能使电动机不会超载。

2、前弯式叶片风机主要用于低压、中小风量的场合，且要求输送的气体中不存在固体小颗粒。

小颗粒会在叶片中积存。

前弯式风机有一不稳定工作区，风机工作时要避开该不稳定区，因此安全工作区域较窄前弯式风机的轴功率随风量的增大而增大，并且持续全过程，可能导致电机过载。

3、径向式风机适用于输送的气体中含有大量的固体颗粒。

在产生相同全压情况下，径向式风机的转速除了前弯式以外是最低的，因此固体颗粒在叶片表面上的运动速度较低。

径向式风机的性能比较稳定。

轴流式：

2.离心·轴流泵与风机的基本结构型式及适应场合

轴流式：

五种常见结构形式

1.单个叶轮。

这种形式泵与风机效率不高，一般为百分之70—80。

适用于小型低压轴流泵和低压轴流通风机

2.单个叶轮后设置导叶。

这种效率优于单个叶轮形式，一般为百分之80—88。

在轴流泵和轴流通风机中普遍应用，目前，火力发电厂的轴流送引风机大都采用这种型式

3.单个叶轮前设置导叶。

这种型式的轴流风机结构尺寸较小，占地面积较小，其效率可达78％--82％。

在火力发电厂中子午加速轴流风机常采用这种型式。

由于考虑泵气蚀的缘故，轴流泵一般不能有这种型式。

4.单个叶轮前，后均设置导叶。

其效率为82％--85％

这种型式如果前置导叶可调，则流风机在变工况状况下工作有较好的效果。

在轴流泵中只能用前置导叶起导流作用。

5．多级流风机型式。

普通轴流风机只有一级叶轮，但是随着火力发电厂单机容量的增大，以及增设脱硫装置等设备的原因，使烟风道阻力增大，需要有可产生较高压力的轴流风机。

因此，需要用多级轴流风机来满足锅炉的送引风要求。

多级轴流风机中目前二级轴流风机应用比较广泛。

离心式

3.离心·轴流泵与风机启动时注意事项

泵启动时，开始转子要克服静摩擦，很快又转入动摩擦，因此随泵转速升高，阻力矩初始很大，然后很快衰减，最后稳定在一定数值上。

电动机的启动特性由其启动转矩曲线描写，如图ef所示。

图中Mp为电动机额定功率的转矩，两曲线的交点A为启动过程的稳定点，若泵的阻力矩过大，转矩平衡点上移如处于

Aˊ点，则很可能使电动机过载而损坏。

为使泵正常启动，应使泵的启动功率为最小，所以离心泵应关闭出口阀启动，而轴流泵则应把入口，出口阀均打开后再启动。

泵的启动程序

1检查。

启动前首先对与泵启动与运行有关的事项进行全面认真的检查。

如电源·泵与电动机本身·润滑油系统·冷却水系统·各种表计·信号等，全部齐全可靠好用。

2泵在启动前的状态。

离心泵泵腔和吸水管内充满水，出口阀关闭。

轴流泵泵体浸入水中，将出口阀适当打开。

给水泵暖泵完毕。

3合闸启动。

待泵转速达到额定转速后，逐渐开启离心泵的出口阀，增加流量，并达到满负荷，而且运行时流量不小于该泵要求的最小流量。

4.提高泵抗气蚀性能的措施

一提高有效汽蚀余量的措施

1.减少吸入管路的阻力损失

2.装置前置泵

3.装置诱导轮

4.采用双重翼叶轮

二降低必须汽蚀余量的措施

1.首级叶轮采用双吸式

2.降低叶轮入口部分液体的流速

3.选择适当的叶片数和冲角

4.叶片在叶轮入口处延伸布置

5.适当增大叶轮前盖板处液流转弯半径

三其他措施

1.采用抗气蚀性能好的材料作叶轮或过流部件

2.降低叶轮表面的粗糙程度

3.使用超气蚀泵

5.离心·轴流泵与风机的特点

轴流式

一.基本特点：

流量大，扬程（全压）低

二．它主要由叶轮，导叶，吸入装置和压出装置构成。

按动叶片和导叶是否可在工作位置绕自身轴转动可分为动叶可调式，静叶可调式和固定叶片式。

动叶可调轴流泵与风机具有以下特点：

1．与相同容量的离心式泵与风机比较，轴流式泵与风机结构比较紧凑，外形尺寸小，重量轻。

2．动叶可调轴流式泵与风机的变工况经济性能好

3.动叶可调轴流泵与风机的转子结构较复杂，转动部件多，制造安装精度要求高，维护工作量大。

4．轴流风机噪声大，可达110-130dB，而离心风机的噪声一般为90-110dB

6.暖泵·气蚀·喘振·气缚

暖泵：

1、原因：

对于高温水泵，启动时高温水通过，泵体温度升高很快，泵体内外和各部分之间出现温差，泵各处膨胀不均，造成泵各部分变形、磨损、震动等。

2、正暖：

冷态启动时采用正暖。

暖泵水（来自除氧器）——泵吸入口——泵出口——集水箱或地沟

3、倒暖：

热态启动时采用。

给水母管——水泵高压侧——给水泵出口——水泵入口——除氧器

喘振：

1、概念：

风机处于不稳定工作区时，出现流量、压力的大幅度波动，引起风机及管路系统周期性的剧烈振动，并伴随着强烈的噪声，这种现象称为喘振。

2、喘振的发生过程。

对于具有驼峰状的性能曲线，

（1）减小流量，风机运行点由K到D；对于储气空间大的管路系统，

（2）管道出口压力来不及降低到D点的压力，出口管道气体倒流，风机的工作受到抑制，工作点到B点；风量为零。

（3）风机出口管道一方面倒流，同时向外供气，管道中气流压力低于B点压力时，风机恢复供气，工作点移至E点（4）管道系统需要风机在D点工作，则风机工作点回到D点。

上述过程周而复始进行。

如气流频率和风机通风系统的气流振荡频率合拍，风机发生喘振

3、喘振的条件：

（1）风机在不稳定工作区运行，且风机工作点落在p-qv性能曲线的上升段

（2）风机的管路系统具有交大的容积，并与风机构成一个弹性的空气动力系统。

（3）系统内气流的振荡频率与风机工作整个循环的频率合拍，产生共振。

4、防止和消除喘振的措施：

（1）在风机选型及管路设计时应尽量使工作点避开不稳定区；

（2）设置再循环管或放气阀，使通过风机的流量大于qVk，以防风机运行落入不稳定区；（3）设计管路时应尽量避免容积过大的管段，避免促成喘振的条件。

（4）采用适当的调节方式，使风机稳定工作区扩大。

5、喘振与脱流的异同点

相同点：

都发生在p-qv性能曲线的不稳定区域；

不同点：

（1）旋转脱流发生在风机性能曲线峰值左侧整个不稳定区；

喘振发生在性能曲线不稳定区域的上升段；

（2）旋转脱流的发生是由叶轮本身叶片结构性能、气流状况等因素决定的，与风机管路系统结构形状无关；喘振是风机性能与管路装置性能共同作用的效果，是两者振荡频率相耦合的一种表现；

（3）旋转脱流对风机正常运行影响不大，不易被操作人员发现；

喘振会使管路系统内的压力和流量发生大幅度的波动，喘振严重时风机激烈振动并发出噪声，甚至造成风机破坏。

气蚀：

液体从气化产生气泡至气泡的破裂，过流部件受到腐蚀损坏。

气蚀的机理：

如果液体界面上的缝隙中存在着小的气核或汽核，那么液体压力降低时，气核就迅速生长为肉眼可见的空泡，空泡在压力升高处破灭，产生水击。

气蚀的过程：

1.初生气蚀。

泵内水在低压区刚开始汽化，形成气泡，可用肉眼或其他方法检测气泡的发生。

这是汽蚀的初始阶段，，称为初生汽蚀。

此时泵性能曲线几乎不受影响。

2.断裂工况。

初生汽蚀发展，形成一定尺寸空穴，改变叶轮流到的有效通流面积，降低了液体流动的有效面积，泵的扬程-流量曲线恶化。

气泡充塞流道，泵的工作发生断裂。

这个阶段称为泵的断裂工况。

是汽蚀的发达阶段。

泵气蚀的危害：

泵内汽蚀对泵的运行将产生影响，威胁泵的正常运转。

泵汽蚀时，产生噪声与振动，这是由于气泡的突然破裂造成的，泵越大噪声与振动也越大。

泵组的振动又会促使空泡的发生与溃灭，两者的相互作用有可能引起汽蚀共振。

（1）这时泵的Q、H和效率都将降低，严重时导致吸人中断

（2）气泡破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏，产生机械剥蚀

（3）氧气借助汽泡凝结时的放热，对金属有化学腐蚀作用

在上述双重作用下，叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏

气缚：

离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。

此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体

如何防止离心泵的气缚现象？

答：

在启动前向壳内灌满液体。

做好壳体的密封工作，灌水的阀门和莲蓬头不能漏水密封性要好

7.各种泵与风机各主要部件的作用与要求、

一．离心泵主要部件

1叶轮。

作用是将原动机的机械能传递给液体，使液体的的压力能及速度能均有所提高。

要求：

叶轮水力性能的优劣对泵的效率影响最大，因而叶轮在传递能量的过程中流动损失应该最小。

叶轮的材料一方面应该具有高强度，另一方面还应该具有抗腐蚀，耐冲刷的性能叶片在叶轮进口处的布置有平行与延伸两种。

2吸入室。

作用是将液体从吸入管引入叶轮。

要求：

1要在最小的阻力损失情况下，将液流引入叶轮。

2叶轮进口处的液流速度分布要均匀，一般使液流在吸入室内有加速3将吸入管路内的液流速度变为叶轮入口所需的速度。

吸入室有锥形吸入室，圆环形吸入室和半螺旋形吸入室三种结构。

3压出室。

作用是将流来的高速液体汇集起来，引向次级叶轮的进口或引向压出口，同时还将液体中的部分动能转变成压力能。

压出室结构主要有螺旋形压出室，环形压出室，径向式导叶与流道式导叶

4轴向力，径向力及其平衡。

轴向力的平衡1双吸式叶轮2叶轮对称布置3平衡孔4背叶片5平衡装置如平衡盘平衡鼓或平衡盘与平衡鼓联合装置，双平衡鼓装置

径向力的平衡1采用双蜗壳2大型单级泵在蜗壳内加装导叶3多级蜗壳式泵

5轴端密封装置

1填料密封2机械密封3浮动环密封4其他密封如迷宫密封螺旋密封及副叶轮密封等

二离心风机主要部件

1叶轮。

是离心风机传递能量的主要部件，由前盘，后盘，叶片及轮毂等组成。

叶片有机翼型，直板型和弯板型。

机翼型效率最高，直板型最低。

弯板型用作锅炉引风机效果良好。

叶轮前盘的形式有平直前盘，锥形前盘及弧形前盘等三种。

高效离心风机前盘采用弧形型式。

2集流器。

集流器装置在叶轮前，它使气流能均匀地充满叶轮的入口界面，并且气流通过它时的阻力损失应该最小。

集流器的形式有圆筒形圆锥形弧形锥筒形及锥弧形。

锥弧形集流器最佳，高效风机基本上采用此种集流器。

3进气箱气流进入集流器有两种方式：

集流器直接从周围吸取空气，另一种是集流器从进气箱吸取气体。

有些通风机由于结构上的需要，如锅炉引风机及风机进风口前装接弯管（气流转弯流速分布不均匀），就要求在集流器前装进气箱，以改善气流的流动状况。

要求：

1进气箱的通流截面应该是不断缩小的，使气流在其中能加速。

2进气箱进口横截面积Ai与叶轮进口面积之比不能太小，太小会使风机压力和效率显著下降。

3进气箱与风机出气口的相对位置，以90°最佳，180°最差。

4蜗壳任务是汇集叶轮流出的气流，然后引向出口，与此同时将气流的一部分动能转变成压力能。

蜗壳的外形如采用阿基米德螺旋线或对数螺旋线时效率最高。

三轴流泵与风机

1叶轮

2导叶作用是确定流体通过叶轮前或后的流动方向，使流体以最小的损失获得最大的能量，对于后导叶还有将旋转运动的动能转换为压力能的作用。

前导叶若做成可转动的还可对轴流风机的工况进行调节。

3轴流泵的吸入室和轴流风机的集流器。

吸入室和集流器的作用主要是保证流体以最小的损失，均匀分布的压力和速度进入泵或风机的叶轮。

吸入室和集流器分别安装在轴流泵和轴流风机叶轮入口

4扩压器。

作用是将流体的动能部分的转换为压力能

8.各种调节方法特性及图示

调节的方法：

（1）改变泵或风机的性能曲线

（2）改变管路的性能曲线

调节的效果：

不同调节方式对运行安全性和经济性的影响差别很大

一．节流调节

方法：

改变管路系统调节阀的开度，使管路曲线形状发生变化来实现工作位置点的改变。

节流调节是最简单的一种调节方式。

分类：

出口端节流调节和入口段节流调节

1、出口端节流调节。

将调节阀安装在泵与风机的出口端管路上，改变调节阀的开度即可进行工况调节。

流量减小后，HA>HM，多余的能量全部消耗在调节阀的节流损失上。

特点：

（1）调节简单可靠，不需要复杂的设备；

（2）经济性很差

2.入口节流调节。

方法：

改变入口挡板的开度。

影响：

入口挡板关小时，不仅管路性能曲线变陡，风机性能曲线也变陡（风机入口气流压力降低）。

特点：

（1）比出口节流调节损失小；运行经济性稍好；

（2）调节简单可靠，不需复杂的设备；

（3）调节效率低

应用：

仅用于小型泵与风机

二、入口导流器调节

1.调节方法。

改变风机入口导流器的装置角使风机性能曲线形状改变

2.调节过程。

（1）导流器全开时，气流径向流入叶轮，风机的全压最大，流量也最大；

（2）导流器叶片角关小时，叶轮入口气流速度方向随之偏转，绝对速度方向角小于90°圆周分速度大于0，因此风机的全压减小，由于轴面速度分量小于调节前的速度，流量减小。

3、调节对性能曲线的影响

导流器全开时，对应曲线1，工作点A

导流器关小时，对应曲线2，工作点A’

导流器进一步关小时，对应曲线2，工作点A’’

通过调节导流器装置角，使风机性能曲线发生变化，从而达到调节的目的。

4、调节装置

（1）轴向导流器。

由若干扇形叶片构成，安装在风机进口，叶片上有可沿轴向转动的转轴，在调节连杆机构作用下叶片可统一绕叶片轴转动，改变扇形叶片的装置角，改变入口流速方向，从而改变风机的全压和流量。

（2）径向导流器。

由许多导流叶片构成叶栅，导流叶栅安装在风机进口管道上，在管道截面上叶片并列排放，并可绕叶片轴线摆动，按叶栅上叶片开度大小，进行风量和风压的调节。

5、调节特点

（1）操作简单、方便、可靠，节流损失小

（2）工作点始终处于风机性能曲线的下降段，风机可稳定运行

（3）结构较为复杂，投资较大。

三、旁通调节

1.调节方法。

在泵与风机的出口管路上安装一个带调节阀门的回流管路，当需要调节流量时，改变回流管路阀门的开度，使输出流体中一部分返回到泵与风机入口。

在不改变泵与风机运行流量的情况下改变输出流量，从而达到调节的目的。

4为压力管路1性能曲线，5为回路性能曲线，3为并联管路的合成性能曲线。

M点为泵的运行工作点

2.调节特点。

调节的经济性比节流调节还差，而且回流的流体会干扰泵与风机入口的流体流动，影响泵与风机的效率。

某些场合仍可以采用，如锅炉给水泵为了防止在小流量可能发生汽蚀而设置再循环管，进行旁路调节。

四、动叶调节

1.调节方法。

在泵与风机转速不变的情况下，通过改变叶片安装角来改变泵与风机的性能曲线形状，使工作点位置改变，从而实现工况调节。

2.叶片调节的基本原理

改变叶片安装角，冲角和流体平均速度方向角也随之变化，流体平均速度方向角改变，则轴向分速和圆周分速改变，泵或风机的扬程、流量改变，从而达到调节流量的目的。

安装角改变对流量、功率和效率的影响

把不同角度下效率相等的点连接起来，组成等效性能曲线。

等效性能曲线类似一簇椭圆线，其长轴方向与管路性能曲线方向相一致。

等效率曲线在较大的工作区域内与管路性能曲线相互近乎平行，即在工作点变化的较大范围内，效率变化比较小，这就可以在较大范围内使轴流泵与风机保持在较高效率下工作，从而大大拓宽了轴流泵与风机高效区的工作范围。

与动叶调节相比较，人口导流器调节的离心风机性能曲线的等效曲线也类似一族椭圆线，但其长轴方向与管路性能曲线方向相垂直，因而其高效区就比较窄。

将动叶可调轴流风机和入口导流器调节的离心风机的性能曲线的对照比较，图中粗实线

是轴流风机的性能曲线，虚线是离心风机的性能曲线。

由图可见，若在同样负荷变化范围内，动叶可调的轴流风机工况点大部分落在高效区内，而入口导流器调节的离心风机效率下降很显著。

3、动叶调节机构

（1）在泵与风机停机时，改变动叶片安装角，而在运行中不能调节

因为火电厂循环水泵运行负荷基本稳定，只需要定期调节，因此目前火电厂轴流泵大多采用这种方式。

停机调节方式设备造价低，结构较简单，可靠性高。

（2）在运行中的泵与风机，通过传动装置随时改变动叶安装角进行调节。

这种调节方式在现有的大型动叶可调轴流泵与风机中应用的比较普遍。

传动方式有机械式和液压式两种。

机械式依靠转换器实现转动与移动转换，液压式传动装置靠活塞和伺服油缸之间实现转动与移动转换。

五、液位调节

1、调节方法。

利用水泵系统中吸水箱内水位的升降来调节流量。

凝结水泵输送的是饱和液体，为了保证泵不发生汽蚀，必须有一定的倒灌高度。

汽轮机负荷正常时，热水井水位一定，水泵不发生汽蚀，工作点为M；

汽轮机负荷减小，凝结水量小于水泵的排水量，热水井中水位下降，水泵入口压力降低，发生汽蚀，工作点M——M1。

汽轮机负荷继续减小，热水井中水位继续下降，水泵入口压力继续降低，发生汽蚀，工作点M1——M2。

不同的倒灌高度对应不同的工作点，自行达到调节流量的目的——液位调节的基本原理。

2、系统特点

液位调节要求水泵的性能曲线与管路性能曲线都比较平坦。

此外汽轮机负荷经常变化，特别是长期低负荷运行时，这种调节汽蚀频繁发生，对泵工作不利。

为此在泵的出口和入口之间设置再循环管，打开再循环门，使泵出口水的一部分再回到泵入口，以提高水泵的倒灌高度。

液位调节时，水泵叶轮容易损坏，因此必须采用抗汽蚀材料

液位调节能自动进行，方便自如，火电厂中凝结水泵和部分疏水泵中被普遍采用。

六、变速调节

1、变速调节原理及节能效果

（1）定义：

改变泵与风机的转速，从而改变泵与风机的性能曲线，在管路曲线保持不变的情况下，使工作点改变。

转速升高，性能曲线上移，工作点上移，流量增加；

转速降低，性能曲线下移，工作点下移，流量减少；

（2）节能效果的比较

M为水泵原工作点，A为节流调节后的工作点，B为变速调节后的工作点。

A点轴功率为

B点轴功率为

对于风机的工况调节，由于其管路性能曲线为经过坐标原点的二次方抛物线，工况点上流量、全压和功率分别与转速一次方、二次方、三次方成正比例。

采用变速调节后，流量为100%减少为50%，轴功率由100%转换为2.5%。

如果采用节流调节，即使阀门完全关闭，轴功率只能减小到全开时的45%-65%.

（3）、调节特点

变速调节不存在节流损失，因此调节效率高，效益性能曲线

2、变速措施

变速调节方法

1定速电机

液力偶合器油膜（液粘）滑差离合器电磁转差离合器

2变速电机

变压调速绕线式异步电动机转子串电阻调速鼠笼式异步电动机的变极调速

绕线式异步电动机的串级调速异步电动机的变频调速

3汽轮机驱动

变速调节的方法有多种。

火力发电厂大容量锅炉给水泵及锅炉送引风机可以采用汽轮机驱动进行变速调节。

锅炉给水泵及锅炉送引风机如由电动机驱动则可以采用液力偶合器或变频调速进行变速调节轴向导流器。

离心风机还有采用双速电动机加装轴向导流器调节

9.泵与风机串并联

一、并联

定义：

两台或两台以上的泵与风机同时向同一管路系统输送流体的工作方式，并联的主要目的是为了增加泵或风机的流量

1、相同性能的泵与风机并联运行

并联运行的特点：

（1）流量为两台泵或风机的流量之和；

（2）泵或风机的扬程或全压不变

（3）并联后每台泵或风机的流量小于它单独运行时的流量，并联的台数越多，流量增加的比例越少

（4）并联后总扬程比每台泵单独运行时的扬程高，每台泵并联后的功率比单独运行时减小

2、不同性能的泵与风机并联运行

不同性能的泵与风机并联运行时，性能曲线差异不要太大，否则并联后输送的流量差别太大。

如果并联运行时一台泵具有驼峰形性能曲线，则可能有一台泵的工作点会落在不稳定区域内。

二、串联运行

定义：

泵或风机首尾相接串联在同一管路系统中，依次传递同一流量的工作方式

目的：

（1）提高扬程

（2）提高抗汽蚀性能

（2）提高抗汽蚀性能

1、相同性能的泵与风机串联运行

特点：

（1）流量相同

（2）扬程增加，扬程为每台泵扬程之和；（3）与单独运行时相比，串联后总流量和总扬程都增加，每台泵串联运行时的扬程低于单台泵单独运行时的扬程，串联台数越多，下降的越多。

（4）管路性能曲线越陡峭，串联后扬程增加越明显；（5）串联运行时泵的压力逐级提高，对后面的泵强度要求高。

2、不同性能泵串联运行

工作范围变窄，A’点左侧；

A’右侧，一台泵已经不产生扬程，反而成为阻力

选择泵串联运行方式时，尽量避免性能差别太大的泵串联运行。

10.有关气蚀的全部计算