第五章 泵的运行(1)

1、泵与风机主讲人：张春梅第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2 2页页第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行 5-1 管路特性曲线及工作点管路特性曲线及工作点 5-2泵与风机的联合工作泵与风机的联合工作 5-3运行工况的调节运行工况的调节5-4叶轮的切割与加长叶轮的切割与加长 5-5 泵与风机运行中的主要问题泵与风机运行中的主要问题（自学自学）继续继续2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第3 3页页5-1 5-1 管路特性曲线及工作点管路特性曲线及工作点 一、管一、管路特性曲路特性曲线线 三、三、

2、泵与风机泵与风机运行运行工作点工作点的稳定性的稳定性二、泵与风机的运行二、泵与风机的运行工作点工作点 2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第4 4页页一、管路系统性能曲线一、管路系统性能曲线管路阻力计算：列断面管路阻力计算：列断面A-AA-A与与1-11-1的能量方程的能量方程断面2-2与B-B的能量方程管路特性曲线：管路特性曲线：管路中通过的流量与所需要消耗的能头之间的关系曲线 wgg211AHg2gghpp（5-1）wjjB222Hgg2ghpp（5-2）由式（由式（5-25-2）减去式（）减去式（5-15-1） ）Wjw212212h()(g2AgjghHHgp

3、pvvgppB在运行状态下所提在运行状态下所提供的总能头供的总能头管路系统为输送液体所消耗管路系统为输送液体所消耗的总能头，通称管路阻力的总能头，通称管路阻力2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第5 5页页均与流量无关，称其为均与流量无关，称其为静压头，用静压头，用Hst表示。表示。pA、pB需克服的吸入容器与需克服的吸入容器与输出容器中的压头差，输出容器中的压头差，m；Ht流体被提升的总高度，流体被提升的总高度，m；hw输送流体时在管路系统中输送流体时在管路系统中的总能头损失，的总能头损失，m；管路特性曲线方程：管路特性曲线方程：2c2vvtscqpqHH（泵）（泵

4、）（风机）（风机）wtAhHgppHBc2222w22vvqgAqdlgvdlh）（）（方程（方程（5-3）等式的左边为管路为输送液体需要的总能头，可用）等式的左边为管路为输送液体需要的总能头，可用Hc表表示，则有：示，则有：一、管路系统性能曲线一、管路系统性能曲线2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第6 6页页管路系统能头与通过管路中流体流量的关系曲线。管路系统能头与通过管路中流体流量的关系曲线。 Hst称为管路系统的静能头；称为管路系统的静能头；，即管路系统的静能头为零。，即管路系统的静能头为零。 一、管路系统性能曲线一、管路系统性能曲线 对于泵：对于泵：对于风机

5、：对于风机：2cVqp wzhgppHH c2stVqH 2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第7 7页页二、泵与风机的运行工况点二、泵与风机的运行工况点 2 2、实质：反映了两者的能、实质：反映了两者的能量供量供与与求的平衡关系。求的平衡关系。 管管路路系系统统泵泵或或风风机机1 1、同比例、同比例的性能曲线的交点；的性能曲线的交点；2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第8 8页页泵运行工况点的稳定性泵运行工况点的稳定性KOqVH3 3、有驼峰、有驼峰不稳定工作区不稳定工作区喘振。喘振。1 1、稳定工况点条件是：、稳定工况点条件是： VVq

6、HqHddddc2 2、不稳定工况点条件是：、不稳定工况点条件是： VVqHqHddddc MHc-qVH-qV三、泵与风机运行工况点的稳定性三、泵与风机运行工况点的稳定性2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第9 9页页 【例例 1-3】某电厂循环水泵的某电厂循环水泵的H- -qV、 - -qV曲线，如右图中曲线，如右图中的实线所示。试根据下列已知条件绘制循环水管道系统的性的实线所示。试根据下列已知条件绘制循环水管道系统的性能曲线，并求出循环水泵向管道系统输水时所需的能曲线，并求出循环水泵向管道系统输水时所需的轴功率轴功率。已知：管道的直径已知：管道的直径d =600

7、mm，管长管长l=250m，局部阻力的等值长度，局部阻力的等值长度le=350m，管道的沿程阻力系数，管道的沿程阻力系数 =0.03，水泵房进水池水面至循环，水泵房进水池水面至循环水 管 出 口 水 池 水 面 的 位 置 高 差水 管 出 口 水 池 水 面 的 位 置 高 差Hz= 2 4 m （ 设 输 送 流 体 的 密 度（ 设 输 送 流 体 的 密 度 =998.23kg/m3，进水池水面压强，进水池水面压强和循环水管出口水池水面压强均为大气压）。和循环水管出口水池水面压强均为大气压）。 2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1010页页 【解解】 由流

8、体力学知道，当考虑了局部阻力的等值长度由流体力学知道，当考虑了局部阻力的等值长度后，管道系统的计算长度后，管道系统的计算长度l0为：为： l0=l+le=250+350=600（m）所以，为克服流动阻力而损失的能量为：所以，为克服流动阻力而损失的能量为：225250220w16.196 . 014. 3806. 9600803. 0g8g24/VVVVqqqdldqdlh 由于吸水池液面压强和循环水管出口处水池液面压强均由于吸水池液面压强和循环水管出口处水池液面压强均为大气压，即为大气压，即0g pp。则管路系统性能曲线方程为：。则管路系统性能曲线方程为：2wc16.1924VzqhHH 20

9、21-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1111页页上式中流量的单位是上式中流量的单位是m3/s，而，而性能曲线图上流量的单位为性能曲线图上流量的单位为m3/h，故必须换算后方能代入管路性能故必须换算后方能代入管路性能曲线方程中。根据计算结果，列曲线方程中。根据计算结果，列出出管管道特性曲道特性曲线线上的对应点如下：上的对应点如下： 2wc16.1924VzqhHH qV（m3/h）01000200030004000（m3/s）00.2780.5560.8331.111Hcm2425.4829.9137.3147.65由由上表数据即可绘制出管路性能曲线如上图中的上表数据即可

10、绘制出管路性能曲线如上图中的所示。所示。2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1212页页和和H-qV 的的该循环水泵在此该循环水泵在此系统输水时的系统输水时的。由图。由图不难查出，其工作参数为：不难查出，其工作参数为：)kW(35636009 . 01000383100806. 923.99810g3HqPV所以该循环水泵工作时所需所以该循环水泵工作时所需要的轴功率为：要的轴功率为： 2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1313页页管路系统能头与通过管路中流体流量的关系曲线。管路系统能头与通过管路中流体流量的关系曲线。 Hst称为管路系统

11、的静能头；称为管路系统的静能头；，即管路系统的静能头为零。，即管路系统的静能头为零。 回忆：回忆：1 1、管、管路系统性能曲线路系统性能曲线 对于泵：对于泵：对于风机：对于风机：2cVqp wzhgppHH c2stVqH 2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1414页页2、泵、泵与风机的运行工况点与风机的运行工况点 2 2、实质：反映了两者的能、实质：反映了两者的能量供量供与与求的平衡关系。求的平衡关系。 管管路路系系统统泵泵或或风风机机同同比例比例的性能曲线的交点；的性能曲线的交点；2wc16.1924VzqhHH 2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行

12、泵与风机的运行第第1515页页二、泵与风机的二、泵与风机的运行运行一、泵与风机的一、泵与风机的运行运行5-2泵与风机的联合工作泵与风机的联合工作引引 言言2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1616页页1、泵与风机在管路系统中的运行工况点：、泵与风机在管路系统中的运行工况点： 引引 言言2、联合工作需求：、联合工作需求：从主要从主要三个方面考虑。三个方面考虑。 两者性能曲线的两者性能曲线的。 反映了两者反映了两者与与的的泵与风机泵与风机管路系统管路系统2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1717页页 两台或两台以上的泵向同一压力管路两台或

13、两台以上的泵向同一压力管路输送流体时的运行方式。输送流体时的运行方式。一、泵与风机的一、泵与风机的运行运行 （以泵为例）（以泵为例）2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1818页页qVHBMOHc-qVH-qVCqVBqVMqVC，。HB=1/2HAQA=2QBHCHBHC一、泵与风机的一、泵与风机的运行运行 （以泵为例）（以泵为例） 把并联各泵的性能曲线把并联各泵的性能曲线H-qV上同一扬程点的流量值相加。上同一扬程点的流量值相加。 2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第1919页页不同性能的泵或风机的并联不同性能的泵或风机的并联 并联并

14、联所产生的所产生的；而并联后的而并联后的为并联为并联所输送的所输送的。即：。即：niViViqqpHHH1，则则适适用用于于风风机机）改改为为（若若将将HB=HC=HAQAHDHAHE2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2020页页 5、并联运行时应注意的问题、并联运行时应注意的问题 对经常并联运行的泵，为保证并联泵运行对经常并联运行的泵，为保证并联泵运行时都在高效区工作，应使各泵时都在高效区工作，应使各泵最佳工况点最佳工况点的的流量相等或接近流量相等或接近。在选择设备时，按在选择设备时，按B点选择泵。点选择泵。从并联数量来看，台数愈多并联后所能从并联数量来看，台数

15、愈多并联后所能增加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多增加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多并不经济。并不经济。经常并联运行的泵经常并联运行的泵, 应由应由(或或Hd) 防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵, 应按应按 驱动电机驱动电机不致过载。不致过载。 2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2121页页二、泵与风机的串联运行二、泵与风机的串联运行 前一台泵向后一台泵的入口输送流前一台泵向后一台泵的入口输送流体的运行方式。体的运行方式。（以泵为例）（以泵为例）2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运

16、行第第2222页页qVHCMOHc-qVH-qV 把串联各泵的性能曲线把串联各泵的性能曲线H-qV上同一流量点的扬程值相加。上同一流量点的扬程值相加。HB=1/2HMQMQCQM=QBHMHCHB2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2323页页 。即：。即：（忽忽略略泄泄漏漏流流量量），则则适适用用于于风风机机）改改为为（若若将将ViVniiqqpHHH1HM=HB+HBQMQCQM=QB=QBHMHCHBCC2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2424页页经常串联运行的泵经常串联运行的泵, 应由应由(或或Hd) 防止汽蚀；对于离心泵和轴

17、流泵防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵, 应按应按 驱动电驱动电机不致过载。机不致过载。 ，。对经常串联运行的泵，应使各泵对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况最佳工况点点的的流量相等或接近流量相等或接近。2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2525页页 5、串联运行时应注意的问题、串联运行时应注意的问题 （离心泵）：启动时，（离心泵）：启动时，首先首先必须把必须把两台泵两台泵的的出口阀门都关闭出口阀门都关闭，启动第一台启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀，然后开启第一台泵的出口阀门；在门；在第二台泵出口阀门关闭第二台泵出口阀门关闭的情况下的情况下再启动第二台再启动第二台。

18、由于后一台泵需要承受前一台泵的由于后一台泵需要承受前一台泵的升压升压,故选择泵时，应考虑到故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同两台泵结构强度的不同。串联运行要比单机运行的效果差，由于串联运行要比单机运行的效果差，由于运行调节复杂运行调节复杂, 一般一般泵限两台串联运行泵限两台串联运行；由于；由于风机风机串联运行的串联运行的操作可靠性差，故操作可靠性差，故一般不采用一般不采用串联运行方式。串联运行方式。2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2626页页5-75-7有两台性能相同的离心式水泵（其中一台的性能曲线绘于图5-12上），并联在管路上工作，管路特性曲线方程Hc

19、=0.65qv2（qv单位以m3/s计算）。问当一台水泵停止工作时，管路中的流量减少了多少？【解】根据Hc=0.65qv2取点如下表所示，绘制管路特性曲线：v 同时绘出两台性能相同的泵并联后的性能曲线v 画图得管路特性曲线与泵并联后性能曲线交于M点（36103 m3/h，65m）.v 与单独一台泵运行时的交于单独一台泵运行时的交于C C点点（28103 m3/h，40m）v 管路中的流量减少了36103-28103=8103 m3/hqv(m3/h)010103201033010340103qv(m3/s)02.785.568.3311.12Hc（m）05.0220.0945.1080.382

20、021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2727页页5-3运行工况的调节运行工况的调节一、节流调节一、节流调节二、气蚀调节二、气蚀调节三、入口导流器调节三、入口导流器调节2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2828页页5-3运行工况的调节运行工况的调节引引 言言1、什么是运行工况调节、什么是运行工况调节2、调节方式分类、调节方式分类3、主要内容、主要内容 运行时，其运行时，其需要需要的的而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变称为运行工称为运行工况调节。况调节。 常用调节方式的常用调节方式的、及及；。2021

21、-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2929页页一、节流调节一、节流调节 常用的调节方式主要有：常用的调节方式主要有：、离心泵的、离心泵的、离心式和轴流式风机的、离心式和轴流式风机的、混流式和轴流、混流式和轴流式风机的式风机的等。等。改变改变的开度。的开度。nC出口端和进口端节流。出口端和进口端节流。qVqVqVMMMHqVAhAAKAjA1000hgqPV122021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第3030页页 （会使泵的（会使泵的增加而导增加而导致致的的，有引起，有引起的危险）。的危险）。 泵与风机泵与风机，并逐渐被代替；，并逐渐被代替；泵与风机

22、泵与风机该方式（该方式（qVP电动机过载）。电动机过载）。 简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失很大，调节量失很大，调节量严重，单向：小于额定流量的方向。严重，单向：小于额定流量的方向。一、节流调节一、节流调节23p1qVM qVM比出口端节流经济。比出口端节流经济。 仅在风机上使用。仅在风机上使用。h1h2BqVBC2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第3131页页 汽蚀调节方式一般汽蚀调节方式一般的凝结的凝结水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。二、汽蚀调节二、汽蚀

23、调节AqVHH-qVHc-qVMqVMM1qVM1qVM2M2 泵出口调节阀全泵出口调节阀全开，开，变化变化凝汽凝汽器热井中器热井中变化变化汽蚀汽蚀凝结水泵凝结水泵，使之与汽轮机，使之与汽轮机达到达到。图解图解 H-qV 和和Hc-qV 流量调节范围流量调节范围 。 排汽量排汽量 泵内汽蚀泵内汽蚀 。为使长期处于低负荷下的凝结。为使长期处于低负荷下的凝结水泵安全运行，在水泵安全运行，在方面应采用方面应采用；在；在，可考虑可考虑。2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第3232页页三、入口导流器调节（三、入口导流器调节（风机风机）pT=（u22u-u11u）正预旋正预旋

24、1u 和和 2u pT 节流节流风机内部局部阻力损失和冲击损失风机内部局部阻力损失和冲击损失 和出口节流相比，分析计算表明：和出口节流相比，分析计算表明：4-73型锅炉送、型锅炉送、引风机引风机, 当调节流量在当调节流量在60%90%qV max时时, 功率节约：轴向导流功率节约：轴向导流器约器约15%24%；简易导流器约；简易导流器约8%13%。 构造简单、装置尺寸小、运行可靠和维护管理简便、构造简单、装置尺寸小、运行可靠和维护管理简便、初投资低。初投资低。2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第3333页页三、入口导流器调节（三、入口导流器调节（风机风机） 目前，目

25、前，这种调节方式。这种调节方式。，由于调节范围大，由于调节范围大，以使得在整个调节范围内都具有较，以使得在整个调节范围内都具有较高的调节经济性。高的调节经济性。2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第3434页页 1、与入口端节流调节比较，为什么出口端节流调节经济性、与入口端节流调节比较，为什么出口端节流调节经济性较差？较差？2021-6-18第五章第五章 泵与风机的运行泵与风机的运行第第3535页页【例例】 如右图所示，某台可变速运行的离心泵，在转速如右图所示，某台可变速运行的离心泵，在转速n0下的运行工况下的运行工况点为点为M (qVM，HM )，当降转速后，流量减

26、小到当降转速后，流量减小到qVA ，试确定这时的转速试确定这时的转速。 【解解】 确定变速后的确定变速后的运行工况点运行工况点A (qVA，HA) ；过过A点作相似抛物线，求点作相似抛物线，求A点对应的相似工况点点对应的相似工况点B；2AA/VqHk利用比例定律对这两点的参数进行换算，以确定满利用比例定律对这两点的参数进行换算，以确定满足要求的转速：足要求的转速： 将将qVA、HA代入下式以代入下式以确定相似抛物线的确定相似抛物线的k 值；值；HBHAqVBqVMqVAqVHOH-qVHC-qVMABBABA0HHqqnnVV2021-6-18第五章 泵与风机的运行36 5-1 水泵在n=1450r/min时的性能曲线绘于图5-48中，问转速为多少时水泵供给管路中的流量为30L/s？已知管路特性曲线方程Hc=10+8000qv2（qv单位以m3