泵与风机基础知识

1、泵 与 风 机 知 识 培训交流讲师：请将手机关闭或振动；请将手机关闭或振动；不要随意进出；不要随意进出；不要私下交流；不要私下交流；未经许可不能中途离场；未经许可不能中途离场；如遇特殊原因离场须经讲师批准；如遇特殊原因离场须经讲师批准；会场纪律以上每违反一项，现场做以上每违反一项，现场做1010个俯卧撑个俯卧撑/ /下蹲起。下蹲起。欢迎随时提出问题！欢迎积极回答问题！欢迎随时提出问题！欢迎积极回答问题！欢迎老师到来！ 一、分类及工作原理 水击泵射流泵真空泵其它类型：回转式往复式容积式：泵混流式轴流式离心式叶片式：按泵与风机工作原理分类：按泵与风机工作原理分类：罗杆风机罗茨风机叶氏风机回转式：

2、往复式容积式：混流式轴流式离心式叶片式：风机 图 0-4 叶片式泵结构示意图 工工作叶轮旋转时叶轮上的叶片将能量连续地传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远处的泵与风机。按叶片对流体作功的原理不同，又可分为离心式、轴流式和混流式三种，如图0-4所示。离离心心泵泵示示意意图图轴轴流流泵泵示示意意图图混混流流泵泵示示意意图图叶轮叶叶轮轮叶叶轮轮压出压出室室吸入吸入室室扩散扩散管管导叶导叶导叶导叶泵壳泵壳 叶轮旋转，叶片迫使流体旋转对流体沿它的运动方向作功； 叶轮连续地旋转，流体也就连续地排出、吸入，形成离心式泵与风机的连续工作。 流体在惯性力的作用下，从叶轮中心流出，并进入压出室； 在叶轮中心

3、形成低压区，在吸入端压强的作用下，流体经吸入室进入叶轮；风机叶轮风机叶轮离心泵模型离心泵模型离心泵剖面图离心泵剖面图 流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力此叶片的推力对流体作功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作。 入口静叶入口静叶动叶动叶出口静叶出口静叶入口静叶入口静叶调节机构调节机构 流体沿轴向流入叶片通流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力此叶流流体一个轴向的推力此叶片的推力对流体作功，使流片的推力对流

4、体作功，使流体的能量增加并沿轴向排出。体的能量增加并沿轴向排出。叶轮连续旋转即形成轴流式叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作。泵与风机的连续工作。 轴流泵轴流泵 与离心式相比，混流式泵与风机流量较大、能头较低；但与离心式相比，混流式泵与风机流量较大、能头较低；但和轴流式相比，混流式泵与风机流量较小、能头较高。总之，和轴流式相比，混流式泵与风机流量较小、能头较高。总之，从性能上看，它是介于离心式和轴流式之间的一种泵与风机。从性能上看，它是介于离心式和轴流式之间的一种泵与风机。而其叶轮形状和工作原理也都具有两者的特点。而其叶轮形状和工作原理也都具有两者的特点。 叶叶轮轮导叶导叶 通过工作室容

5、积周期性变化而实现输送流体的泵与风机。根据机械运动方式的不同还可分为和。活塞泵原理图活塞泵原理图活塞泵模型活塞泵模型 通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵与风机。根据机械运动方式的不同还可分为和。悬片式真空泵悬片式真空泵齿轮泵齿轮泵双螺杆泵双螺杆泵萝次风机萝次风机活塞泵结构图 无法归入前面两大类的泵与风机。这类泵与风机主要特点是利用具有较高能量的工作流体来输送能量较低的流体。例如，、等。 上述三种类型的泵与风机中，上述三种类型的泵与风机中，。这是因为，与其它类型相比，。这是因为，与其它类型相比，特别是，特别是。所以在火力发电厂及其它。所以在火力发电厂及其它工业中得到了广泛的应用。因此，工

6、业中得到了广泛的应用。因此， 根据电厂用泵与风机使用的实际情况，我们学习时也对活根据电厂用泵与风机使用的实际情况，我们学习时也对活塞泵和柱塞泵、齿轮泵和螺杆泵、罗茨风机以及和射流泵等的塞泵和柱塞泵、齿轮泵和螺杆泵、罗茨风机以及和射流泵等的工作原理与性能作一点了解。工作原理与性能作一点了解。 二二 泵的气蚀及危害泵的气蚀及危害1 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（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、

7、什么是：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。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 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（易被忽视）。 2、产生噪声和振、产生噪声和振动：若振动产生汽

8、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。提高泵抗汽蚀性能的措施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

9、（三）运行中汽蚀的措施汽蚀的措施 。 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双吸式。汽轮发电机组的给水泵首级叶轮均采用双吸式。 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

10、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。 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

11、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， 国内外对大容量的锅炉给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。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，且具有较前置泵转速低，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，好的抗汽蚀性能，给水经前置泵升压后再进入给水泵， 相当于提高了吸入相当于提高了吸入池液面的压强水头池液面的压强水头 pe/g，提高了泵的，提高了泵的N

12、PSHa，改善了给水泵的汽蚀性能。，改善了给水泵的汽蚀性能。 （1）运行中一般不能因为给水泵或凝结水运行中一般不能因为给水泵或凝结水泵汽蚀而导致停机，为了避免因汽蚀而发生泵的重大损坏事故，火力发电厂泵汽蚀而导致停机，为了避免因汽蚀而发生泵的重大损坏事故，火力发电厂应规定首级叶轮的汽蚀寿命，到时予以更换。应规定首级叶轮的汽蚀寿命，到时予以更换。 （2）泵在超过规定的转速下运行，根据泵的泵在超过规定的转速下运行，根据泵的汽蚀相似定律可知，当转速增加时，泵的必需汽蚀余量成平方增加，汽蚀相似定律可知，当转速增加时，泵的必需汽蚀余量成平方增加， 则泵则泵的抗汽蚀性能将显著降低。的抗汽蚀性能将显著降低。

13、（3）泵在运行时，如果采泵在运行时，如果采用吸入系统上的阀门调节流量，将导致吸入管路的水头损失增大，用吸入系统上的阀门调节流量，将导致吸入管路的水头损失增大， 从而降从而降低了装置的有效汽蚀余量。低了装置的有效汽蚀余量。 （三）运行中防止汽蚀的措施（三）运行中防止汽蚀的措施 。 （4）泵在运行时）泵在运行时, 如果如果 可以设法把流量可以设法把流量处；处；若有可能，若有可能，。 受到使用和安装条件的限制不能完全避免发生汽蚀的泵，受到使用和安装条件的限制不能完全避免发生汽蚀的泵，应应，或将这类材料，或将这类材料在泵在泵壳、叶轮的流道表面上，以便延长叶轮的使用寿命。壳、叶轮的流道表面上，以便延长叶

14、轮的使用寿命。 一般来说，一般来说，。 如高压给水泵广泛采用各种等级的如高压给水泵广泛采用各种等级的，目前国外认，目前国外认为满意的材料是为满意的材料是。 三三 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泵与风机转子从静止到额定转速泵与风机转子从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1

15、0 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。 （以泵为例（以泵为例 ） 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。， 一般电动机一般电动机，而是借助星三角启动器、启动补偿器等进行，而是借助星三角启动器、启动补偿器等进行降压启动，以尽可能减小启动电流。降压启动，以尽可能减小启动电流。 由于大型泵与风机的由于大型泵与风机的

16、，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，以，以至至。为改善泵与风机的启动条件，可采。为改善泵与风机的启动条件，可采用用的方法；对于大型动叶可调轴流式泵与风机，可在的方法；对于大型动叶可调轴流式泵与风机，可在的情况下启动。的情况下启动。 四四 泵与风机运行中的几个问题泵与风机运行中的几个问题 泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行目前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行、等问题。等问题。 ：低效产品已逐步被较高效率的新产品所取代，：低

17、效产品已逐步被较高效率的新产品所取代，并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得到了并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得到了大大改善。大大改善。 ：火力发电厂的引风机设置在除尘器之后，但由火力发电厂的引风机设置在除尘器之后，但由于除尘器并不能把烟气中全部固体微粒除去，剩余的固体于除尘器并不能把烟气中全部固体微粒除去，剩余的固体微粒将随烟气进入引风机，冲击叶片和机壳表面，引起引微粒将随烟气进入引风机，冲击叶片和机壳表面，引起引风机磨损并会沉积在引风机叶片上。由于磨损和积灰是不风机磨损并会沉积在引风机叶片上。由于磨损和积灰是不均匀的，从而均匀的，从而了了，甚，甚至迫使锅炉停止运行

18、。与引风机比较，制粉系统中的排粉至迫使锅炉停止运行。与引风机比较，制粉系统中的排粉风机的工作条件更差，其磨损也更为严重。风机的工作条件更差，其磨损也更为严重。 ：泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严重时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。重时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。随着机组容量的日趋大型化，其振动问题亦变得尤为突出。随着机组容量的日趋大型化，其振动问题亦变得尤为突出。引起泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将引起泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将泵与风机的振动分为泵与风机的振动分为、以及

19、由以及由三类。三类。 非流体流动引起的振动及磨损等问题较易分析、掌握，流体非流体流动引起的振动及磨损等问题较易分析、掌握，流体流动引起的振动的问题是比较复杂的。流动引起的振动的问题是比较复杂的。 流体流动引起的振动包括：流体流动引起的振动包括：、引起的振动引起的振动和和。一、水力振动一、水力振动 水力振动主要是由于泵内或管路系统中水力振动主要是由于泵内或管路系统中而引而引起的，它即与泵及管路系统的设计、制造优劣有关，也与运行工起的，它即与泵及管路系统的设计、制造优劣有关，也与运行工况有关，且主要因况有关，且主要因和和引起。引起。 由于水泵由于水泵的的脱离的脱离的要持续一段很长要持续一段很长的距

20、离，的距离，当水由叶轮叶片外端，当水由叶轮叶片外端，就要产生水力冲击，形成，就要产生水力冲击，形成，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。 若各级动叶和导叶组装位置均在同一方向，则各若各级动叶和导叶组装位置均在同一方向，则各级叶轮叶片通过导叶头部时的水力冲击将叠加起来，引起振动。级叶轮叶片通过导叶头部时的水力冲击将叠加起来，引起振动。如果这个频率与泵本身或管路的固有频率相重合，将产生共振。如果这个频率与泵本身或管路的固有频率相重合，将产生共振。 f=zn/60（Hz） （4-24）适当增加叶轮外直径与导叶、泵壳与舌之间的距适当增加叶轮外直径与导叶、泵

21、壳与舌之间的距离，缓和冲击、减小振幅；组装时，将各级的动叶出口边相对于离，缓和冲击、减小振幅；组装时，将各级的动叶出口边相对于导叶头部按一定节距错开，以免水力冲击叠加、减小压强脉动。导叶头部按一定节距错开，以免水力冲击叠加、减小压强脉动。二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以 的的旋转速度沿叶轮旋向相反传播，致使脱流最终以（旋转速度沿叶轮旋向相反传播，致使脱流最终以（ - ）的速度）的速度旋转。称之为旋转。称之为“旋转脱流旋转脱流”或或“旋转失速旋转失速”。图图4-30 4-30 叶片的正常工况

22、和脱流工况叶片的正常工况和脱流工况图图4-31 4-31 动叶中旋转脱流的形成动叶中旋转脱流的形成 二、旋转脱流引起振动二、旋转脱流引起振动 风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转脱流区，叶片依次经过脱流区产生交变应力的作用，其作用频率脱流区，叶片依次经过脱流区产生交变应力的作用，其作用频率与旋转脱流的转速及脱流区的数目成正比，会使与旋转脱流的转速及脱流区的数目成正比，会使。 若这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍，或等若这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍，或等于、或接近于叶片的固有频率时，叶片将于、或接近于叶

23、片的固有频率时，叶片将，进而造成叶，进而造成叶片片，并可能，并可能。 应尽量避免泵与风机在不稳定工况区运行。应尽量避免泵与风机在不稳定工况区运行。 三、喘振三、喘振 若具有若具有形性能曲形性能曲线的泵与风机线的泵与风机，而而中的中的又又时，则泵时，则泵与风机的流量、压头和轴功率会在瞬与风机的流量、压头和轴功率会在瞬间内发生很大的周期性的波动，引起剧烈的振动和噪声。这种现间内发生很大的周期性的波动，引起剧烈的振动和噪声。这种现象称为象称为“喘振喘振”或或“飞动飞动”现象。现象。 当用户所需要的流量当用户所需要的流量小于小于qVK时时, 风机的运行工况点将由风机的运行工况点将由E点滑向点滑向K点点, 并将周而复始地按并将周而复始地按各点重复循环，形成运行各点重复循环，形成运行工况的周期性波动。工况的周期性波动。 图图4-32 风机在大容量管路风机在大容量管路系统中运行的示意图系统中