泵及风机课件(1)

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主主 编：安连锁编：安连锁课件制作：吕玉坤课件制作：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0 0 绪论绪论初识泵与风机初识泵与风机 1 1、学科角度：是、学科角度：是流体力学流体力学的应用和发展。的应用和发展。 2 2、能量角度：是能量转换设备，机械能：原动机、能量角度：是能量转换设备，机械能：原动机流体。流体。泵泵 : : 输送液体输送液体风机：输送气体风机：输送气体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

2、风机一、泵与风机在国民经济中的地位一、泵与风机在国民经济中的地位0-1 0-1 泵与风机在国民经济和泵与风机在国民经济和电厂中的地位电厂中的地位 二、二、泵与风机泵与风机在电厂中的地位在电厂中的地位 三、泵与风机定义及分类三、泵与风机定义及分类五、学习本课程的目的与任务、学习方法五、学习本课程的目的与任务、学习方法四、泵与风机现状及其发展趋势四、泵与风机现状及其发展趋势 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一、泵与风机在国民经济中的地位一、泵与风机在国民经济中的地位 1 1、泵与风机属通用机械的范畴。、泵与风机属通用机械的范畴。农业方面：排涝

3、、灌溉；农业方面：排涝、灌溉；采矿工业：坑道通风及排水；采矿工业：坑道通风及排水；冶金工业：冶炼炉鼓风、流体输送；冶金工业：冶炼炉鼓风、流体输送；石油工业：输油和注水；石油工业：输油和注水；化学工业：高温、腐蚀性气体排送；化学工业：高温、腐蚀性气体排送；一般工业：厂房、车间空调、原子防护设备通风；一般工业：厂房、车间空调、原子防护设备通风；航空航天：动力系统正常工作的维持。航空航天：动力系统正常工作的维持。 2 2、定量分析：耗电约占全国总用电量、定量分析：耗电约占全国总用电量。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二、二、泵与风机泵与风机在（

4、在（火火）电厂中的地位）电厂中的地位 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 增加安全可靠性和提高效率相比，有着同等的甚至更大增加安全可靠性和提高效率相比，有着同等的甚至更大的经济效益。的经济效益。二、二、泵与风机泵与风机在电厂中的地位在电厂中的地位 实现动力循环的重要辅机。比喻实现动力循环的重要辅机。比喻“心脏，呼吸、消化和心脏，呼吸、消化和排泄系统排泄系统”。 耗电量耗电量 ，其中：泵约占，其中：泵约占50%，风机约占，风机约占30 %。 1 1、从应用角度看：、从应用角度看： 3 3、从安全角度看：、从安全角度看： 2 2、从经济角度看：

5、、从经济角度看：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2.泵的分类泵的分类 （1 1）按泵产生的压力高低分类：）按泵产生的压力高低分类：三、三、泵和风机的定义及分类泵和风机的定义及分类高压高压 大于大于 6 MPa 中压中压 处于处于 26 MPa 低压低压 小于小于 2 MPa泵泵 1.定义定义 泵和风机都是把原动机的机械能转变为所输送流体的泵和风机都是把原动机的机械能转变为所输送流体的动能动能 压力能，用来提高流体的速度和压力并输送流体的流压力能，用来提高流体的速度和压力并输送流体的流体机械设备。体机械设备。华北电力大学华北电力大学流体力学

6、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（2 2）按泵工作原理分类：）按泵工作原理分类：叶片式叶片式容积式容积式离心式：单级和多级；单吸和双吸离心式：单级和多级；单吸和双吸轴流式轴流式混流式混流式往复式：活塞泵、柱塞泵等往复式：活塞泵、柱塞泵等回转式：齿轮泵、螺杆泵等回转式：齿轮泵、螺杆泵等其其 它它真空泵真空泵射流泵射流泵水击泵水击泵泵泵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3. 风机的分类风机的分类 （1 1）按风机产生的压力高低分类：）按风机产生的压力高低分类：全压全压 小于小于 15 k15 kPa Pa 全压全压 处于

7、处于 1515340 k340 kPa Pa 全压全压 大于大于 340340 k kPaPa风机风机 通风机通风机 鼓风机鼓风机 压缩机压缩机 轴流风机轴流风机 离心风机离心风机 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（2 2）按风机工作原理分类：）按风机工作原理分类：叶片式叶片式容积式容积式离心式：离心式：轴流式轴流式混流式混流式往复式：空气压缩机往复式：空气压缩机回转式：罗茨风机、螺杆风机回转式：罗茨风机、螺杆风机泵泵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四、泵与风机现状及其发展趋势四、泵

8、与风机现状及其发展趋势 设备陈旧；设备陈旧； 现现 状：状： 一般：余量过大；环保：余量过一般：余量过大；环保：余量过小；小； 调节方式相对落后。调节方式相对落后。 大容量；大容量；发展趋势：发展趋势： 高效率高效率； 自动化。自动化。 例如：由上海例如：由上海KSB水泵有限公司引进德国水泵有限公司引进德国KSB公司专利公司专利技术生产的技术生产的CHTC/CHTD型第二代筒式高压锅炉给水泵，其型第二代筒式高压锅炉给水泵，其转速为转速为7000r/min时，流量时，流量3600m3/h，总扬程，总扬程4200m。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

9、与风机 1 1、目的与任务、目的与任务 掌握泵与风机的基本原理、性能、结构及运行调节等掌握泵与风机的基本原理、性能、结构及运行调节等方面的知识和性能试验技术；提高运行操作技术和管理水平。方面的知识和性能试验技术；提高运行操作技术和管理水平。五、学习本课程的目的与任务、学习方法五、学习本课程的目的与任务、学习方法 及时复习有关知识；及时复习有关知识；2 2、学习方法、学习方法 培养良好的作题习惯，学会培养良好的作题习惯，学会； 树立树立和和，注重分析和解决问题的，注重分析和解决问题的方法。方法。 两种调节方式风机年耗电量的计算。两种调节方式风机年耗电量的计算。结果：结果：华北电力大学华北电力大学

10、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1.1.1分类分类 1 1、按泵叶轮个数分类：、按泵叶轮个数分类：1 1- -1 1离心离心泵的分类及工作原理泵的分类及工作原理 单级单级 多级多级泵泵 第一章第一章 离心离心泵的结构与性能泵的结构与性能2 2、按泵叶轮吸入方式分类：、按泵叶轮吸入方式分类：单吸单吸 双级双级泵泵 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3 3、按泵体形式分类：、按泵体形式分类：中开式中开式分段式分段式：泵泵 4 4、按泵轴位置分类：、按泵轴位置分类：卧式卧式 立式立式泵泵 5 5、按泵壳分开方式分类

11、：、按泵壳分开方式分类：蜗壳式蜗壳式导叶式导叶式：泵泵 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工作原理：工作原理： 工作叶轮旋转时叶轮上的叶工作叶轮旋转时叶轮上的叶片将能量连续地传给流体，从而片将能量连续地传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远将流体输送到高压、高位处或远处。处。迫使流体随叶轮旋转迫使流体随叶轮旋转, ,并并叶轮的叶轮的旋转作用使流体旋转作用使流体，在吸入端压强的作用下，在吸入端压强的作用下，流体经吸入室从叶轮中心流入，流体经吸入室从叶轮中心流入，并在叶轮中获得机械能后进入压并在叶轮中获得机械能后进入压出室；叶轮连续地旋转，

12、流体也出室；叶轮连续地旋转，流体也就连续地吸入、排出，形成离心就连续地吸入、排出，形成离心式泵与风机的连续工作。式泵与风机的连续工作。1.1.2、工作原理、工作原理 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1 1- -2 2 离心泵的构造离心泵的构造1.2.1 1.2.1 离心泵的整体结构离心泵的整体结构一、单级单吸悬臂式离心泵一、单级单吸悬臂式离心泵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1 1- -2 2 离心泵的构造离心泵的构造1.2.1 1.2.1 离心泵的整体结构离心泵的整体结构二、单级双

13、吸中开式离心泵二、单级双吸中开式离心泵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1 1- -2 2 离心泵的构造离心泵的构造1.2.1 1.2.1 离心泵的整体结构离心泵的整体结构三、单级双吸中开式离心泵三、单级双吸中开式离心泵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19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20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21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22华北电力大学华北电力大

14、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23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24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25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26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27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28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29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30华北电力大学华

15、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31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32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33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34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35螺旋密封螺旋密封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36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37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

16、课程组38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39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40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41单级泵可采用双吸叶轮多级泵采用对称排列的方式多级泵采用对称排列的方式 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42单吸单级泵，可在叶轮后盖板上开一单吸单级泵，可在叶轮后盖板上开一圈小孔圈小孔平衡孔平衡孔 单吸单级泵，在后盖板泵腔接一平衡管单吸单级泵，在后盖板泵腔接一平衡管 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

17、及泵与风机课程组43用径向筋平衡轴向推力用径向筋平衡轴向推力1-1-叶轮；叶轮；2-2-螺壳；螺壳；3-3-径向筋径向筋 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44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45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46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 Fans1.3 1.3 离心泵的性能曲线及用途离心泵的性能曲线及用途 1.3.1 1.3.1 离心泵离心泵与风机

18、的基本性能参数与风机的基本性能参数主要有：流量主要有：流量qV 、扬程、扬程 H、功率、功率Psh 、效率、效率 、转速转速n及汽蚀余量及汽蚀余量 等。等。 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、流量一、流量 泵在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流量泵在单位时间内所输送的流体量，通常用体积流量qV 表表示，单位为示，单位为m3/s，m3/h。 测量时测量时, ,泵以出口流量计算，而风机则以进口流量计算。泵以出口流量计算，而风机则以进口流量计算。 对于非常温水或其它液体也可以用质量

19、流量对于非常温水或其它液体也可以用质量流量qm 表示，单表示，单位位为为kg/s，kg/h。 qm 和和qV 的换算关系为：的换算关系为：qm= qV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、能头：扬程二、能头：扬程 单位重力（体积）流体通过泵所获得的机械能。单位重力（体积）流体通过泵所获得的机械能。 g2gg2g2111222212VpZVpZEEH 对于泵：通常用扬程对于泵：通常用扬程 H 表示，单位为表示，单位为m；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

20、课程组泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans三、功率和效率三、功率和效率 原动机原动机传动装置传动装置泵与风机泵与风机效率：效率： 传动效率：传动效率： tm四、转速四、转速 泵与风机轴每分钟的转数，通常用泵与风机轴每分钟的转数，通常用n 表示，单位为表示，单位为r/min。 有效功率：有效功率：（kW）10001000eVVpqHgqP 轴功率：传到泵与风机轴功率：传到泵与风机 轴上的功率轴上的功率 /eshPP （kW） 原动机输出功率：原动机输出功率： tmshg/ PP （kW）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

21、泵与风机泵与风机 Pumps and FansPumps and Fans1.3.2 1.3.2 离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线 一、能头与流量性能曲线一、能头与流量性能曲线二、功率与流量性能曲线二、功率与流量性能曲线 三、效率与流量性能曲线三、效率与流量性能曲线 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 FansqVHTT222y2222y22T222u2T-gctgg)ctg(gg1VVVBqAqbDuubDquuuH 2）H-qV曲线曲线一、能头与流量性能曲线（一、能头与流量性能曲线（H-

22、-qV）1）HT - -qVT曲线曲线 由无限多叶片时的理论能头可得：由无限多叶片时的理论能头可得：HT=KHT ，qVT- -q =qVH=HT- -hw ，HT - -qVTHT- -qVThf+ +hjhsH- -qVTH- -qVqqVd后向式后向式径向式径向式前向式前向式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 FansqVPshOPh-qVT二、功率与流量性能曲线二、功率与流量性能曲线（Psh- -qV ） 2TTTTTThmmhsh1000/ )(g1000/gVVVVVqBqABqA

23、KqHqPPPPP 与与流流量量无无关关，且且，若现，若现场的凝结泵和给水泵闭阀启场的凝结泵和给水泵闭阀启动，动，则则这部分功率将导致泵内水温有较大的温升，易产生泵内汽蚀，这部分功率将导致泵内水温有较大的温升，易产生泵内汽蚀，故故。后向式后向式径向式径向式前向式前向式q理论的理论的Psh-qV曲线曲线Psh-qVT Pm PV实际的实际的Psh-qV 曲线曲线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、效率与流量性能曲线（三、效率与流量性能曲线（ - -qV） shshshe1000100

24、0gPpqPHqPPVV 泵与风机的泵与风机的 - -qV性能曲性能曲线线由下式计算可得，即由下式计算可得，即并随性能表一起附于制造厂并随性能表一起附于制造厂家的产品说明书或产品样本家的产品说明书或产品样本中。中。 右图为与右图为与300MW、600 MW机组配套用的锅炉给水机组配套用的锅炉给水泵的性能曲线。泵的性能曲线。 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、对泵运行的危害二、对泵运行的危害一、泵内汽蚀现象一、泵内汽蚀现象1.4 离心泵的汽蚀离心泵的汽蚀三、提高泵抗汽蚀性能的措施三

25、、提高泵抗汽蚀性能的措施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 Fans1 1、形、形 成：成：机械侵蚀机械侵蚀化学腐蚀化学腐蚀内向爆炸性冷凝冲击，微细射流内向爆炸性冷凝冲击，微细射流疲劳破坏疲劳破坏汽泡溃灭汽泡溃灭活性气体活性气体凝结热凝结热腐蚀性破坏腐蚀性破坏汽蚀对泵叶轮的破坏汽蚀对泵叶轮的破坏电厂循环水泵叶轮汽蚀电厂循环水泵叶轮汽蚀工人正使用高分子钛合金涂料做叶轮涂层工人正使用高分子钛合金涂料做叶轮涂层（水力机械的系统和设备）（水力机械的系统和设备）点蚀点蚀2 2、什么是：汽泡形成、什么是：

26、汽泡形成发展发展溃灭溃灭过流壁面破坏的全过程。过流壁面破坏的全过程。3 3、分、分 类：移动汽蚀、固定汽蚀、旋涡汽蚀、振动汽蚀。类：移动汽蚀、固定汽蚀、旋涡汽蚀、振动汽蚀。蜂窝状汽蚀。蜂窝状汽蚀。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、缩短泵的使用寿命：粗糙多孔、缩短泵的使用寿命：粗糙多孔显微裂纹显微裂纹蜂窝状或蜂窝状或海绵状侵蚀海绵状侵蚀呈空洞。呈空洞。 3、影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜、影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜伏性汽蚀（易被忽视）。伏性汽蚀

27、（易被忽视）。 2、产生噪声和振、产生噪声和振动：若振动产生汽泡，动：若振动产生汽泡，汽蚀产生振动汽蚀产生振动互相互相激励激励汽蚀共振。汽蚀共振。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六、提高泵抗汽蚀性能的措施六、提高泵抗汽蚀性能的措施 泵在运行中汽蚀与否，是由泵本身的汽蚀性能和吸入装置泵在运行中汽蚀与否，是由泵本身的汽蚀性能和吸入装置的特性共同决定的。因此，解决泵汽蚀问题可从如下四个方面的特性共同决定的。因此，解决泵汽蚀问题可从如下四个方面入手：入手： （一）降低必需汽蚀余量以（一）降

28、低必需汽蚀余量以泵抗汽蚀性能的措施泵抗汽蚀性能的措施 （四）首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料（四）首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料 （二）提高有效汽蚀余量以（二）提高有效汽蚀余量以泵汽蚀的措施泵汽蚀的措施 （三）运行中（三）运行中汽蚀的措施汽蚀的措施 。 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 多级泵首级叶轮采用双吸式，在多级泵首级叶轮采用双吸式，在qV、n和和c相相同的情况下，其必需汽蚀余量变为单吸叶轮的必同的情况下，其必需汽蚀余量变为单吸叶轮的必需汽蚀余量的需汽蚀余量的0.63 倍倍如国

29、产如国产125MW 和和 300MW汽轮发电机组的给水泵首级叶轮均采用汽轮发电机组的给水泵首级叶轮均采用双吸式。双吸式。 其加压和强制预旋其加压和强制预旋w0 NPSHr；其轴向流道宽而长，；其轴向流道宽而长，汽泡汽泡后，后，只能沿其外缘运动，因只能沿其外缘运动，因p 溃灭，限制汽泡溃灭，限制汽泡, 不不致使阻塞整个流道。在安装诱导轮之后，致使阻塞整个流道。在安装诱导轮之后，c值可由值可由8001000 3000 。目前国产火力电厂大型凝结水泵一般都装有诱导轮。目前国产火力电厂大型凝结水泵一般都装有诱导轮。 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

30、机 Pumps and FansPumps and Fans 在水泵安装时尽可能地减少吸入管路上的弯头等附件，并不设阀门等，在水泵安装时尽可能地减少吸入管路上的弯头等附件，并不设阀门等，合理地加大吸入管道的直径，以减小流速，尽量缩短吸入管道长度。合理地加大吸入管道的直径，以减小流速，尽量缩短吸入管道长度。 在可能的情况下在可能的情况下, Hg ；对吸饱和水的给水泵和凝结水泵必须采取；对吸饱和水的给水泵和凝结水泵必须采取Hd。确定确定Hg或或Hd时，应留有较大余量，以防止在非正常工况时产生汽蚀现象。时，应留有较大余量，以防止在非正常工况时产生汽蚀现象。 单机容量单机容量锅炉给水泵的锅炉给水泵的T和和n泵入口有泵入口有NPSHa除氧器的除氧器的Hd安装困难且不经济。为降低除氧器的安装高度，安装困难且不经济。为降低除氧器的安装高度， 国内外对大容量的国内外对大容量的锅炉给水泵，广泛采用在其前设置低速前置泵的方法。锅炉给水泵，广泛采用在其前设置低速前置泵的方法。 前置泵转速低，且前置泵转速低，且具有较好的抗汽蚀性能，给水经前置泵升压后再进入给水泵，具有较好的抗汽蚀性能，给水经前置泵升压后再进入给水泵， 相当于提高相当于提高了吸入池液面的压强水头了吸入池液面的压强水头 pe/g，提高了泵的，提高了泵的N