泵与风机课件(10)

1、华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans主编：吕玉坤主编：吕玉坤华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans4-3离心式泵与风机离心式泵与风机叶片的切割与加长叶片的切割与加长引引 言言一、切割定律一、切割定律二、切割方式二、切割方式三、切割定律的应用三、切割定律的应用华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspum

2、ps and fans引引 言言 离心式泵与风机在设计工况及其附近运行，离心式泵与风机在设计工况及其附近运行，一般具有较高的效率。但现场常存在一般具有较高的效率。但现场常存在设备容量过大或过小设备容量过大或过小的问的问题，其原因如下：题，其原因如下：切割叶轮叶片：切割叶轮叶片：加长叶轮叶片：加长叶轮叶片：流量、扬程（全压）及功率降低；流量、扬程（全压）及功率降低；则反之。则反之。 容量过大，调节损失增大；容量过小，不能满足需要。容量过大，调节损失增大；容量过小，不能满足需要。1 选型不当选型不当2 配套性差配套性差3 装置改变装置改变（规格、品种）（规格、品种）华北电力大学华北电力大学流体力学

3、及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans一、切割定律一、切割定律 若叶轮叶片切割量较小，则若叶轮叶片切割量较小，则 2y和和 不变，且切割不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前、后的出口速度三角形相似。 （1）对于中、高比转速的离心泵（）对于中、高比转速的离心泵（ns=80350）或叶轮前盘）或叶轮前盘为锥形或弧形的离心式通风机，可认为为锥形或弧形的离心式通风机，可认为 d2b2= ，则有，则有:22ddqqvv 222 ddhh222 ddpp322shsh ddpp（4-16）或或（4-17）（4-18）22bd

4、 )(222nvvbdq )(h2u2 guh华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans一、切割定律一、切割定律 若叶轮叶片切割量较小，则若叶轮叶片切割量较小，则 2y和和 不变，且切割不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前、后的出口速度三角形相似。 222 ddqqvv222 ddhh222 ddpp422shsh ddpp（4-19）或或（4-20）（4-21）)(222nvvbdq )(h2u2 guh （2）对于低比转速的离心泵（）对于低比转速的离心泵（ns=3080） 或叶轮出

5、口附近或叶轮出口附近的前盘为平直形的离心式通风机的前盘为平直形的离心式通风机 ，可认为，可认为b2= ，则有，则有:2b 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans一、切割定律一、切割定律 对于上述情况对于上述情况即认为：即认为： d2b2= ，则则 并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、后对应工况点之间的关系。后对应工况点之间的关系。 2dvqkh 2dvqkp 或或 对对中高比转速中高比转速的离心泵及的离心泵及叶轮前盘为锥形或

6、弧形叶轮前盘为锥形或弧形的离心式的离心式通风机而言，其切割前、后的对应工况点均在同一条过坐标原通风机而言，其切割前、后的对应工况点均在同一条过坐标原点的切割抛物线上。点的切割抛物线上。22bd 对于上述情况对于上述情况即认为：即认为：b2= ，则如何呢？则如何呢？2b 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans （1）切割量的限制。叶轮外径的切割应以效率不致大量下）切割量的限制。叶轮外径的切割应以效率不致大量下降为原则，切割量不能太大。降为原则，切割量不能太大。 ，通常，通常 d/d2=7%

7、15%，其中，其中， 7%为叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而为叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而 15% 为叶轮前盘为叶轮前盘为平直形通风机的切割量。为平直形通风机的切割量。 ，其允许的，其允许的 dmax与与ns的关系如表的关系如表4-4所示：所示： 表表4-4 4-4 不同比转速离心泵和混流泵的最大切割量不同比转速离心泵和混流泵的最大切割量泵的比转速泵的比转速ns60120200300350350以上以上允许的最大切割量（允许的最大切割量（d2d2 )/d220%15%11%9%7%0效率下降值效率下降值每切割每切割10%效效率下降率下降1%每切割每切割4%效率效率下降下降1%二

8、、切割方式二、切割方式（工作条件及结构工作条件及结构）华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans 经常采用加长叶片的方法经常采用加长叶片的方法。叶片的加长一般。叶片的加长一般按原方向，保持按原方向，保持 2y不变，若加长量在不变，若加长量在 5%以内，应采用一次加以内，应采用一次加长（长（叶轮强度叶轮强度）。）。 （2）分次切割、一次加长的原则。一般分）分次切割、一次加长的原则。一般分 23 次切割，以次切割，以防防切割过量切割过量致使泵与风机的出力不够致使泵与风机的出力不够 。 通常只采用

9、切割的方法通常只采用切割的方法。二、切割方式二、切割方式 应适当放大蜗舌和叶轮间的间隙。应适当放大蜗舌和叶轮间的间隙。间隙过小间隙过小（噪声（噪声 ，效率，效率 ）；）； 电动机是否过载、需要更换的问题。电动机是否过载、需要更换的问题。同时还应考虑：同时还应考虑：图图4-24 蜗舌蜗舌间隙间隙放大放大华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans （3）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。二、切割方式二、切割方式 对于离心通风机对于离心通风机：一种是

10、前盖和后盘一起切割；另一种只：一种是前盖和后盘一起切割；另一种只切割叶片，不切割盖、盘。切割叶片，不切割盖、盘。 对于混流泵对于混流泵：把前后盖板切割成不同直径。：把前后盖板切割成不同直径。图图4-25 混流泵叶轮车削方式混流泵叶轮车削方式（a） 斜车削；（斜车削；（b）平行车削）平行车削 对于分段式多级离心泵对于分段式多级离心泵， 切割时切割时应保留其前、后盖板，只切割叶片。应保留其前、后盖板，只切割叶片。 以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间隙过大而导致泵的效率下降。隙过大而导致泵的效率下降。 2/ )(2222m2ddd （4）叶片切割中前盖和后盘的处理问

11、题：）叶片切割中前盖和后盘的处理问题：华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans三、切割定律的应用三、切割定律的应用【例【例 4-1】某输送常温水的单级单吸离心泵在转速】某输送常温水的单级单吸离心泵在转速 n=2900r/min时的性时的性能参数如下表。管路性能曲线方程为：能参数如下表。管路性能曲线方程为：hc=20+78000qv2，m；式中；式中qv的单位的单位为为m3/s。泵的叶轮外径。泵的叶轮外径d2=162mm，水的密度，水的密度 =1000/m3。求：。求：qv103（m3/s）

12、01234567891011h（m）33.834.73534.633.431.729.827.424.821.818.515 （%）027.54352.558.562.564.56564.5635953 （1）此泵系统的最大流量及相应的轴功率；）此泵系统的最大流量及相应的轴功率； （2）当若拟通过切割叶轮方式达到实际所需的最大流量）当若拟通过切割叶轮方式达到实际所需的最大流量qv =610-3 m3/s，问切割后叶轮直径问切割后叶轮直径d2 为多少？为多少？ （3）设切割后对应工况泵效率不变，采用切割叶轮方式比采用出口节流）设切割后对应工况泵效率不变，采用切割叶轮方式比采用出口节流调节能节约多

13、少轴功率？调节能节约多少轴功率？ 【解】在坐标图上，作出【解】在坐标图上，作出泵性能曲线泵性能曲线 h-qv 和管路性能曲线和管路性能曲线hc-qv ，其交，其交点点 m 即为运行工况点即为运行工况点（如图所示），（如图所示），其流量即为泵系统最大流量其流量即为泵系统最大流量qvmax，即，即华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans则相应的轴功率为则相应的轴功率为 求泵系统最大流量为求泵系统最大流量为 6 10- -3 m3/s 时时的叶轮直径的叶轮直径d2 。切割叶轮后管路性能曲。切割叶

14、轮后管路性能曲线不变线不变, 故其运行工况点必在管路性能曲线上，即在流量为故其运行工况点必在管路性能曲线上，即在流量为qv =6 10- -3m3/s这这一点一点m 上。上。从图中可以读出：从图中可以读出：, 但点但点m 与与m点不是切割前、后的对应点，故需求出在点不是切割前、后的对应点，故需求出在h- - qv 上（即上（即d2=162mm 时的性能时的性能曲线上）与曲线上）与m 点的对应工况点。该离心泵的比转速点的对应工况点。该离心泵的比转速ns为为 1000gmaxshhqpv )kw(04. 3645. 010008 .24109 . 7806. 910003 858 .24109 .

15、7290065.365.34/334/3s hqnnv三、切割定律的应用三、切割定律的应用华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans属于中、高比转速离心泵，对应工况点属于中、高比转速离心泵，对应工况点均在切割抛物线上，过均在切割抛物线上，过m 点的切割抛物点的切割抛物线为线为222dvvvqqhqkh 2223630000)106(8 .22vvqq 在图上作切割抛物线与泵性能曲线交于在图上作切割抛物线与泵性能曲线交于a点，点， 则则m 点与点与a 点为切割前、点为切割前、后的对应点。后的对

16、应点。从图可读出：从图可读出：，由切割定律可得由切割定律可得1 .1457 . 6. 616222 vvqqdd2 .146288 .2216222 hhdd（mm）或或（mm） 其误差由图解法作图和读数误差产生，现取其误差由图解法作图和读数误差产生，现取d2 =146mm。 现比较切割叶轮法和出口节流调节法使现比较切割叶轮法和出口节流调节法使qv =6 10-3m3/s时各自的轴功率。时各自的轴功率。三、切割定律的应用三、切割定律的应用华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans m 的效率

17、应与对应点的效率应与对应点a相同（假设切相同（假设切割后效率不变），故割后效率不变），故 = a=65%，则，则 节流调节时泵的性能曲线不变，故运节流调节时泵的性能曲线不变，故运行工况点为行工况点为m 点点，可读得，可读得m ，则节流调节时的轴功率为：则节流调节时的轴功率为：三、切割定律的应用三、切割定律的应用 1000gshhqpv)kw(07. 265. 010008 .22106806. 910003 )kw(72.2645.010008 .29106806.910001000g3sh hqpv 故得切割叶轮法比出口节流调节法节约轴功率为：故得切割叶轮法比出口节流调节法节约轴功率为： )

18、kw(65. 007. 272. 2shsh ppp 若考虑到若考虑到 d/d2= ( 162- -146 ) /162=9.8%时效率下降时效率下降1%，即，即 =64%，则，则)kw(62. 064. 0/65. 007. 272. 2shsh ppp华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans一、离心泵的工作范围一、离心泵的工作范围 泵在最佳工况运行时是最理想、最泵在最佳工况运行时是最理想、最经济的。但实际上无法满足这种需求。经济的。但实际上无法满足这种需求。4-4 离心泵的系列型谱离心

19、泵的系列型谱制造厂家按上述方法对每一台离心泵制造厂家按上述方法对每一台离心泵规定了一个工作范围，并将其标示于该泵的产品样本中，供用户规定了一个工作范围，并将其标示于该泵的产品样本中，供用户查用。查用。图图4-27 4-27 泵的工作范围泵的工作范围 可通过切割叶可通过切割叶轮外径或改变转速的方法，以效率下降轮外径或改变转速的方法，以效率下降5%8%为界作出，如图为界作出，如图4-27所示。所示。此外，还可以采用更换叶轮的方法扩大泵的工作范围。此外，还可以采用更换叶轮的方法扩大泵的工作范围。 华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps a

20、nd fanspumps and fans4-4 离心泵的系列型谱离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱 将同类结构或某种用途的泵称为一个系列。将同类结构或某种用途的泵称为一个系列。将同一系列、将同一系列、规格规格（指同一系列中尺寸和性能不同的泵）（指同一系列中尺寸和性能不同的泵）不同的泵的工作范不同的泵的工作范围绘在同一坐标图中围绘在同一坐标图中，称为型谱。，称为型谱。1、定义：、定义： 系列型谱一方面供用户选择需要的泵，另一方面用于指出系列型谱一方面供用户选择需要的泵，另一方面用于指出发展新产品的方向。发展新产品的方向。 下图所示为（下图所示为（d、dg、dy1型）锅炉给

21、水泵系列型谱。型）锅炉给水泵系列型谱。 型型谱中的数字为该系列中某种泵的规格。谱中的数字为该系列中某种泵的规格。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans二、离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans4-5 泵与风机的启动和运行泵与风机的启动和运行一、泵与风机的启动特一、泵与风机的启动特性性1、基本概念、基本概念泵与风机转子从静止到额定转速泵与风机转子从

22、静止到额定转速所需的旋转力矩随转速的变化关系。所需的旋转力矩随转速的变化关系。使泵与风机由静止开始运动，必使泵与风机由静止开始运动，必须克服其全部旋转部分的惯性力、须克服其全部旋转部分的惯性力、 轴承及填料箱等的阻力所需轴承及填料箱等的阻力所需的旋转力矩之和。约为其额定转矩的的旋转力矩之和。约为其额定转矩的10 20%。泵与风机所需的转矩与为加速电动泵与风机所需的转矩与为加速电动机转子的转动惯量所需的剩余转矩之和。机转子的转动惯量所需的剩余转矩之和。 约为泵与风机额定转约为泵与风机额定转矩的矩的100 200%。相应的。相应的启动电流一般为额定值的启动电流一般为额定值的500700%。 2、泵

23、与风机的启动过程分析、泵与风机的启动过程分析（以泵为例（以泵为例）华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans me 1020%mc ，则泵的，则泵的启动特性曲线为启动特性曲线为efd c 。 ah-qvh5040302010 qv (m3/min) 1 2 3 4 5（a）泵在管路系统中的性能曲线；）泵在管路系统中的性能曲线；n0=1750r/minpsh-qv psh (kw)204060 1 闸阀全闭闸阀全闭 n0 慢启闸阀至全开的过程慢启闸阀至全开的过程m (%) 20 40 60 8

24、0 20 n (%) 40 60 80（b）泵的启动特性曲线）泵的启动特性曲线19.5kw39kwcdef ac47md 在离心泵性能曲线图上：在离心泵性能曲线图上：adc (n=n0) ，且，且m n2，则，则5 . 039/5 .19/shcshdcd ppmm 在在 (b) 图上：图上：adc (n=n0) ，华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans 在在 (b) 图上图上: 因因nb/n0=84%，则泵的启动特性曲线为则泵的启动特性曲线为。hc1-qvapsh-qv psh (kw

25、)204060h-qvh5040302010 qv (m3/min) 1 2 3 4 5（a）泵在管路系统中的性能曲线；）泵在管路系统中的性能曲线；m (%) 20 40 60 80 20 n (%) 40 60 80（b）泵的启动特性曲线）泵的启动特性曲线33mb19.5kw39kwcdefb84 ac47md 在在 (a) 图上：图上：a，hst=hb=33m (相当于相当于阀点阀点) ，则，则 n0=1750r/min%8447/33/db0b hhnn华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and

26、 fans 在在 (b) 图上图上: 泵的启动特性曲线为泵的启动特性曲线为efc 。 hc1-qvapsh-qv psh (kw)204060h-qvh5040302010 qv (m3/min) 1 2 3 4 5（a）泵在管路系统中的性能曲线；）泵在管路系统中的性能曲线； 3 当管路系统为当管路系统为hc2-qv 时，自闸阀全开启动时，自闸阀全开启动n0的过程的过程m (%) 20 40 60 80 20 n (%) 40 60 80（b）泵的启动特性曲线）泵的启动特性曲线33mb19.5kw39kwcdefb84 ac47md 在在 (a) 图上：图上：ac，hst=0m ，当，当压出管

27、较短，管中液体流压出管较短，管中液体流量较小量较小时，与启动同时，流量逐渐增大。时，与启动同时，流量逐渐增大。 n0=1750r/minhc2-qv 若若压出管很长且容纳液体量较多压出管很长且容纳液体量较多时时, 为加速液体需要花费时为加速液体需要花费时间，间，此时相当于管路系统为此时相当于管路系统为hc1-qv 时的情况。时的情况。华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fanshc1-qvapsh-qv psh (kw)204060h-qvh5040302010 qv (m3/min) 1 2

28、 3 4 5（a）泵在管路系统中的性能曲线；）泵在管路系统中的性能曲线；m (%) 20 40 60 80 20 n (%) 40 60 80（b）泵的启动特性曲线）泵的启动特性曲线33mb19.5kw39kwcdefb84 ac47md 由于由于轴流泵的关阀功率很大轴流泵的关阀功率很大，所以，所以要在闸阀全开时启动要在闸阀全开时启动。自启动加速自启动加速hst之前，仍相当于关阀运转，故转矩很大。与离之前，仍相当于关阀运转，故转矩很大。与离心泵比较，心泵比较，hd 相对较相对较高高，hd 与与hb 差值较大差值较大，因而，轴流泵启，因而，轴流泵启动特性曲线中的动特性曲线中的b 点将向点将向b点

29、偏移。点偏移。n0=1750r/minhc2-qvb华北电力大学华北电力大学流体力学及泵与风机课程组流体力学及泵与风机课程组泵与风机泵与风机 pumps and fanspumps and fans3、电动机的启动、电动机的启动 电动机的启动转矩远大于泵所需的启动转矩，其启动电流电动机的启动转矩远大于泵所需的启动转矩，其启动电流一般为额定值的一般为额定值的5 7倍。倍。受地区电源容量的限制受地区电源容量的限制， 一般电动机一般电动机不直接全压启动不直接全压启动，而是借助星，而是借助星三角启动器三角启动器、启动补偿器启动补偿器等进行等进行降压启动降压启动，以尽可能减小启动电流。，以尽可能减小启动电流。4、大型泵与风机的启动、大型泵与风机的启动 由于大型泵与风机的由于大型泵与风机的转动惯量较大转动惯量较大，故其所需电动机的启，故其所需电动机的启动转矩也较大，启动中，电动机动转矩也较大，启动中，电动机可能产生很大的冲击电流可能产生很大的冲击电流，以，以至至影响到电网的正常运行影响到电网的正常运行。为改善泵与风机的启动条件