第十五章-泵与风机运行与调节讲述.ppt

第一节管路性能曲线与工况点,通过对离心泵基本性能曲线分析，可以看出，每一台水泵在一定的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜在的工作能力。这种潜在的工作能力，在现实泵站的运行中，就表现为瞬时的实际出水量(Q)、扬程(H)、轴功率(N)以及效率()值等。我们把这些值在QH曲线、QN曲线、以及Q一曲线上的具体位置，称为该水泵装置的瞬时工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能力。泵站中决定离心泵装置工况点的因素有3个方面：1水泵本身的型号；2水泵运行的实际转速；3输配水管路系统的布置以及水池、水塔(高地水池)的水位值和变动等边界条件。下面我们将对水泵在定速运行情况下以及调节运行情况下，工况点的确定以及影响工况点的诸因素分别进行讨论。,离心泵在特定管路系统中工作时，液体要求泵供给的压头可由柏努利方程式求得，即,离心泵的工作点当离心泵安装在一定的管路系统中工作时，其压头和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而且还取决于管路的工作特性。1管路特性曲线,此式中压头损失为,对于特定的管路系统，l、le、d均为定值，湍流时摩擦系数的变化也很小，令,则式（2-14）可简化为,上式表明：在特定管路中输送液体时，所需压头随液体流量Q的平方而变化，此关系所描绘的Q曲线，称为管路特性曲线。它表示在特定的管路中，压头随流量的变化关系。,注意：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有关，而与泵的性能无关。,离心泵的特性曲线H-Q与其所在管路的特性曲线He-Qe的交点称为泵在该管路的工作点，如图所示。,工作点所对应的流量与压头既满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供。,2工作点（dutypoint）,工作点所对应的流量Q与压头既是管路系统所要求，又是离心泵所能提供的;若工作点所对应效率是在最高效率区，则该工作点是适宜的。,泵的工作点表示,在实际工作中，当单台离心泵不能满足输送任务的要求或者为适应生产大幅度变化而动用备用泵时，都会遇到泵的并联与串联使用问题。这里仅讨论二台性能相同泵的并联与串联的操作情况。,第二节泵与风机的联合运行,联合特性曲线的作法：在每一个压头条件下，使一台泵操作时的特性曲线上的流量增大一倍而得出。,当一台泵的流量不够时，可以用两台泵并联操作，以增大流量。,1并联操作,曲线表示一台泵的特性曲线曲线表示两台相同的泵并联操作时的联合特性曲线,注意：对于同一管路，其并联操作时泵的流量不会增大一倍，如图所示。因为两台泵并联后，流量增大，管路阻力亦增大。,Q并2Q,当生产上需要利用原有泵提高泵的压头时，可以考虑将泵串联使用。,两台相同型号的泵串联工作时，每台泵的压头和流量也是相同的。在同样的流量下，串联泵的压头为单台泵的两倍。,联合特性曲线的作法：将单台泵的特性曲线的纵坐标加倍，横坐标保持不变，可求得两台泵串联后的联合特性曲线，,H串2H,2串联操作,（1）确定输送系统的流量与压头流量一般为生产任务所规定。根据输送系统管路的安排，用柏努利方程式计算管路所需的压头。,选择离心泵的基本原则，是以能满足液体输送的工艺要求为前提的。,选择步骤为：,第四节离心泵的选择,1.离心泵的类型,（1）水泵：用于输送工业用水，锅炉给水，地下水及物理、化学性质与水相近的清洁液体。（2）耐腐蚀泵：用于输送酸、碱、盐等腐蚀性液体。（3）油泵：用于输送具有易燃易爆的石油化工产品。（4）杂质泵：用于输送悬浮液及稠厚的浆液,2.离心泵的选择,（1）根据输送液体性质以及操作条件来选定泵类型。液体性质：密度、粘度、腐蚀性等操作条件：压强影响压头温度影响泵的允许吸上高度（2）计算管路系统所需He、Qe。（3）根据He、Qe查泵样本表或产品目录中性能曲线或性能表，确定规格。注意：应使流量和压头比实际需要多1015余裕量；考虑到生产的变动，按最大量选取；应使泵在高效区内工作，选好后列出该泵的性能参数H、Q、N、n、Hs等。（4）校核轴功率。,第五节常见的故障分析与排除,1起动、运行和停车的注意事项(1)盘车新装，检修后及停用时间长，起动前应手转联轴节12转检查是否有卡阻、过紧、松紧不均或异常声响使滑油进入各润滑部位发现异常现象，必须予以排除，然后才能起动(2)润滑轴承过早损坏大多是由于缺油或滑油变质造成起动前和运转中都要注意检查润滑状况初次使用，轴承应充注适量的洁净润滑油或润滑脂用油环润滑的轴承，油环应被浸没约15mm左右用润滑脂润滑的轴承，加油量应占轴承室容积的12-13润滑油应避免混入水和杂质运转时轴承温升不应超过35，外表温度不宜超过75。,(3)冷却对设有填料箱水封管、水冷轴承、水冷机械轴封或具有平衡管、平衡盘的离心泵注意其相应水管路是否畅通检查冷却水量和水温。(4)封闭起、停闭排出阀运转时功率最低但泵封闭运转的时间不能过长(液体发热)(5)检查转向泵反转时不能建立正常排压故新泵或检修后初次起动时，应判别转向,(6)避免干转转动部件与固定部件的间隙大都很小，或直接接触(如轴封)干转时可能造成严重磨损、发热甚至抱轴自吸式离心泵，初次起动也要灌液某些自带真空泵的离心泵起动时可能干转，应限制其自吸时间，不宜采用机械轴封(7)防冻及防锈停用时，如环境温度在0以下，即应放残液长期停用的泵，应在外露的金属加工面上涂防锈油,离心泵的检修注意事项,(1)叶轮叶轮遇有下列情况之一时应予换新：出现裂纹而无法补焊因腐蚀或汽蚀而损坏严重，形成较多的孔眼盖板及叶片因冲刷而显著变薄，进口靠密封环处严重偏磨而无法修复如叶轮的裂纹或腐蚀孔眼不太严重可用黄铜补焊来修复先加热到600C左右，在补焊处挂锡，再用黄铜气焊焊完后使其逐渐冷却回火，以免产生裂纹冷却后再进行机械加工如叶轮进口处偏磨不太严重可用砂布打磨，亦可光车修复的叶轮应进行静平衡试验,离心泵的使用和检修,(2)泵轴遇有下列情况之一应予换新产生裂纹严重磨损而不能保证足够的机械强度弯曲严重无法校直,(3)泵体泵体可能出现裂纹可用手锤轻敲听其有否破哑声来判断必要时可用放大镜查看或在可疑处浇上煤油，然后擦干再涂以白粉，再轻击壳体让煤油渗出，以显示裂纹如裂纹发生在不承受压力地方可在裂纹两端各钻一个直径约3mm的不穿透的小孔如裂纹出现在承压的地方应进行补焊禁止用堵塞、敲击等办法修补受压铸件的缺陷。受压铸件，水压试验压力应为最高工作压力的15倍，试验时间不少于10min，铸件表面不得有渗漏现象,(4)轴承当磨损过度或损坏时，一般应按原型号和精度等级予以换新装有两只径向止推轴承的立式泵，用“背靠背”安装轴承的内圈和轴通常采用过渡配合安装前在热油里加热到150左右装轴承的轴表面最好经过淬火处理轴承外圈与安装处的配合常为过渡配合或滑动配合滑动轴承间隙应定期检查和调整。,1起动后不能供液(1)“引水”装置失灵例如初次使用的自吸离心泵未向泵内灌水，水环真空泵端面间隙过大等(2)吸人管或轴封漏气。(3)吸人管露出液面，吸人指示较大真空(1)吸高过大从真空容器吸人则可能是流注高度太小或吸人液面真空度过大。(2)吸人管流阻过大，例如滤器堵塞。(3)吸人管不通例如吸人阀未开、底阀锈死或吸人管堵塞等。(4)吸人液体温度过高以致“允许吸上真空度”过小,液体已进人泵内，排出压力上升，但小于正常值原因可能在泵的方面如叶轮松脱、淤塞或严重损坏；转速太低或转向弄反。若封闭排出压力正常如管路静压太大并联使用时另一台泵扬程过高排出阀未开有流注吸高的泵引水先开泵壳上的放气旋塞然后开吸人阀向泵内灌水如起动后封闭排压不足，有可能是灌人的舷外水含气泡过多，以致起动后气体分离而聚于叶根不易冲走,2流量不足属于管路方面的原因是管路静压(排出高度或排出液面压力)升高或排出管阻力变大。属于泵的原因是转速不够阻漏环磨损，内部漏泄增加叶轮破损或有淤塞吸人管或轴封漏气吸人管浸入液体中太浅以致吸人了气体泵工作中发生了汽蚀现象等。,3电动机过载(1)检查电源的电压和频率是否正常电压降低时，电流升高，电动机功率实际未增加（表面过载）如电流频率增高，则转速将成正比地增大，泵轴功率会增加(2)盘车检查摩擦功率，盘车沉重时填料压盖过紧或机械轴封安装不当泵轴弯曲，对中不良、叶轮碰擦或轴承严重磨损等。(3)检查被输送液体的粘度、密度是否超过设计要求。(4)双吸叶轮装反，后弯叶片变成前弯叶片(5)让电动机单独运转。如电流值高，表明电机毛病,4运转时振动过大和产生异常声响机械方面(1)转动部件不平衡。除制造或焊补后的转子动平衡不合格外，叶轮局部腐蚀、磨损或淤塞也可能会使其失去平衡。(2)动、静部件擦碰。这可能是由泵轴弯曲、轴承磨损等原因引起的，也可能是因轴向推力平衡装置失效，导致叶轮轴向移动而碰触泵壳。(3)泵基座不好。例如地脚螺栓松动、底座刚度不足而与泵发生共振或底座下沉使轴线失(4)联轴节对中不良或管路安装不妥导致泵轴失中(5)原动机本身振动，可脱开联轴节进行运转检查,液体方面：(1)汽蚀现象流量较大时查看吸人真空度是否过大用减小流量、降低液温或增大流注吸高等办法消除(2)喘振现象具有驼峰形Q一H曲线的离心泵在特定的管路条件下才会发生这种泵向静压头较大且周期性变化的容器供液时就有可能发生喘振,改变离心泵的转速或改变叶轮外径，以改变泵的特性曲线。,调节流量实质上就是改变离心泵的特性曲线或管路特性曲线，从而改变泵的工作点。,离心泵的流量调节，通常从两方面考虑：,两者均可以改变泵的工作点，以调节流量。,在排出管线上装适当的调节阀，以改变管路特性曲线；,七、流量调节,当阀门关小时，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，泵的工作点由M移到M1。流量由QM减小到QM1。,改变阀门开度以调节流量，实质是用开大或关小阀门的方法来改变管路特性曲线。,当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移到M2，流量加大到QM2。,1改变阀门的开度,要把泵的转数提高到n1，泵的特性曲线就上移到nM1位置，工作点由M移到M1，流量和压头都相应加大;,改变离心泵的转数以调节流量，实质上是维持管路特性曲线不变，而改变泵的特性曲线。,若把泵的转数降到n2，泵的特性曲线就移到nM2位置，工作点移到M2，流量和压头都相应地减小。,2改变泵的转数,车削叶轮的外径是离心泵调节流量的一种独特方法。在车床上将泵叶轮的外径车小，这时叶轮直径、流量、压头和功率之间关系，可按式（2-7）进行计算。,3车削叶轮的外径,采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。,改变阀门开度调节流量方法简便，应用广泛。但关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，该法不经济的。,改变转速调节流量可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因节能效果显著，但需要变速装置，难以做到流量连续调节。,4几种流量调节方法的比较,改变叶轮直径可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率。,在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调速的方法。,（2）选择泵的类型与型号根据输送液体性质和操作条件确定泵的类型；按确定的流量和压头从泵样本产品目录选出合适的型号；如果没有适合的型号，则应选定泵的压头和流量都稍大的型号；如果同时有几个型号适合，则应列表比较选定；按所选定型号，进一步查出其详细性能数据。,（3）校核泵的特性参数如果输送液体的粘度和密度与水相差很大，则应核算泵的流量与压头及轴功率。,例2-4如附图所示，今有一输送河水的任务，要求将某处河水以80m3/h的流量，输送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面10m，管路系统的总压头损失为7mH2O。试选择一适当的离心泵.并估算由于阀门调节而多消耗的轴功率。,解根据已知条件，选用清水泵。以河面1-1截面为基准面，并取1-1与2-2截面列柏努利方程式，则,由于所选泵压头较高，操作时靠关小阀门调节，因此多消耗功率为：,根据流量Q(80m3/h)和H(17m)可选4B20型号的泵。由附录查得该泵性能为：流量90m3/h；压头20mH2O；轴功率6.36kW；效率78%。,例题：用泵把20的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300l/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用894mm的无缝钢管，直管长为15m，管上装有一个底阀(可初略地按旋启式止回阀全开时计算)、一个标准弯头；泵排出管用573.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试选择合适的泵。,式中，z1=0,z2=10m,p1=p2,u10,u20,W=9.8110+hf,解：依题意，绘出流程示意图。取截面和基准面，如图所示。在两截面间列柏努利方程，则有,进口段：,d=89-24=81mm,l=15m,查图，得=0.029,进口段的局部阻力：底阀：le=6.3m弯头：le=2.73m进口阻力系数：=0.5,d=57-23.5=50mm,l=50m,查图，得=0.0313,出口段：,出口段的局部阻力：全开闸阀：le=0.33m全