第五章 泵的运行(1)

泵与风机主讲人：张春梅第五章泵与风机的运行第五章泵与风机的运行§5-1

管路特性曲线及工作点

§5-2

泵与风机的联合工作§5-3

运行工况的调节

§5-4叶轮的切割与加长

§5-5泵与风机运行中的主要问题（自学）

继续2023/12/142第五章泵与风机的运行§5-1管路特性曲线及工作点

一、管路特性曲线

三、泵与风机运行工作点的稳定性二、泵与风机的运行工作点

2023/12/143第五章泵与风机的运行一、管路系统性能曲线管路阻力计算：列断面A-A与1-1的能量方程断面2-2与B-B的能量方程管路特性曲线：管路中通过的流量与所需要消耗的能头之间的关系曲线

（5-1）（5-2）由式（5-2）减去式（5-1）

在运行状态下所提供的总能头管路系统为输送液体所消耗的总能头，通称管路阻力2023/12/144第五章泵与风机的运行均与流量无关，称其为静压头，用Hst表示。pA、pB—需克服的吸入容器与输出容器中的压头差，m；Ht—流体被提升的总高度，m；hw—输送流体时在管路系统中的总能头损失，m；管路特性曲线方程：（泵）（风机）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Hc表示，则有：一、管路系统性能曲线2023/12/145第五章泵与风机的运行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；，即管路系统的静能头为零。一、管路系统性能曲线

对于泵：对于风机：2023/12/146第五章泵与风机的运行二、泵与风机的运行工况点

2、实质：反映了两者的能量供与求的平衡关系。1、同比例的性能曲线的交点；泵、风机与管网系统的合理匹配，在其特性曲线上稳定工作的点，称之为工况点.2023/12/147第五章泵与风机的运行泵运行工况点的稳定性KOqVH3、有驼峰→不稳定工作区→喘振。1、稳定工况点条件是：2、不稳定工况点条件是：MHc-qVH-qV三、泵与风机运行工况点的稳定性在非稳定工作区运行时，流体可能一会儿由泵、风机流出；一会儿由管网倒置流入泵、风机的这种现象.什么是喘振？2023/12/148第五章泵与风机的运行

【例1-3】某电厂循环水泵的H-qV、

-qV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能曲线，并求出循环水泵向管道系统输水时所需的轴功率。已知：管道的直径d

=600mm，管长l=250m，局部阻力的等值长度le=350m，管道的沿程阻力系数

=0.03，水泵房进水池水面至循环水管出口水池水面的位置高差Hz=24m（设输送流体的密度

=998.23kg/m3，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）。2023/12/149第五章泵与风机的运行

【解】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l0为：

l0=l+le=250+350=600（m）所以，为克服流动阻力而损失的能量为：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。则管路系统性能曲线方程为：2023/12/1410第五章泵与风机的运行

上式中流量的单位是m3/s，而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曲线方程中。根据计算结果，列出管道特性曲线上的对应点如下：qV（m3/h）01000200030004000（m3/s）00.2780.5560.8331.111Hcm2425.4829.9137.3147.65由上表数据即可绘制出管路性能曲线如上图中的红色线所示。2023/12/1411第五章泵与风机的运行

红色线和泵本身的性能曲线H-qV的交点即为该循环水泵在此系统输水时的运行工况点。由图不难查出，其工作参数为：qV=3100m3/h，H

=38m，

=90%。所以该循环水泵工作时所需要的轴功率为：2023/12/1412第五章泵与风机的运行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；，即管路系统的静能头为零。回忆：1、管路系统性能曲线

对于泵：对于风机：2023/12/1413第五章泵与风机的运行2、泵与风机的运行工况点

2、实质：反映了两者的能量供与求的平衡关系。同比例的性能曲线的交点；泵、风机与管网系统的合理匹配，在其特性曲线上稳定工作的点，称之为工况点.2023/12/1414第五章泵与风机的运行二、泵与风机的串联运行一、泵与风机的并联运行§5-2泵与风机的联合工作引言2023/12/1415第五章泵与风机的运行1、泵与风机在管路系统中的运行工况点：引言2、联合工作需求：从主要安全、经济和容量三个方面考虑。两者性能曲线的交点。反映了两者能量供与求的平衡关系泵与风机管路系统2023/12/1416第五章泵与风机的运行两台或两台以上的泵向同一压力管路输送流体时的运行方式。

1、什么是并联运行（1）用户需要流量大,而大流量的设备制造困难且造价高（2）流量需求变化大,通过停开设备台数调节流量（3）检修及事故备用2并联运行的特点：一、泵与风机的并联运行（以泵为例）2023/12/1417第五章泵与风机的运行qVHBMOHc-qVH-qVCqVBqVMqVC

宜适场合：Hc-qV较平坦，H-qV

较陡。HB=1/2HAQA=2QB<2QCHA>HCHB>HC3、并联运行曲线的绘制方法一、泵与风机的并联运行（以泵为例）

泵并联后的性能曲线的作法：把并联各泵的性能曲线H-qV上同一扬程点的流量值相加。2023/12/1418第五章泵与风机的运行不同性能的泵或风机的并联并联各泵所产生的扬程均相等；而并联后的总流量为并联各泵所输送的流量之和。即：4、并联运行的特点

HB=HC=HAQA<QD+QEQA=QB+QCHA>HDHA>HE2023/12/1419第五章泵与风机的运行

5、并联运行时应注意的问题（2）经济性：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，应使各泵最佳工况点的流量相等或接近。在选择设备时，按B点选择泵。

（3）并联台数：从并联数量来看，台数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，故并联台数过多并不经济。

（1）安全性：经常并联运行的泵,应由qVmax

Hg(或Hd)

防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵,应按Pmax

Pgr

驱动电机不致过载。2023/12/1420第五章泵与风机的运行二、泵与风机的串联运行前一台泵向后一台泵的入口输送流体的运行方式。

1、什么是串联运行

2、串联运行的目的（以泵为例）(1)通过各台设备的流量相同,总压头为各台设备压头的总和；(2)两台设备串联工作时,总压头增大,使管路中流体流速提高，则流量也有一定增加.2023/12/1421第五章泵与风机的运行qVHCMOHc-qVH-qV3、串联运行曲线的绘制方法

泵串联后的性能曲线的作法：把串联各泵的性能曲线H-qV上同一流量点的扬程值相加。HB=1/2HMQM>QCQM=QBHM>HC>HB2023/12/1422第五章泵与风机的运行

串联各泵所输送的流量均相等；而串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即：4、串联运行的特点

HM=HBⅡ+HBⅠQM>QCQM=QBⅡ=QBⅠHM>HC>HBCC2023/12/1423第五章泵与风机的运行

5、串联运行时应注意的问题（2）安全性：经常串联运行的泵,应由qVmax

Hg(或Hd)

防止汽蚀；对于离心泵和轴流泵,应按Pmax

Pgr

驱动电机不致过载。（1）宜适场合：Hc-qV

较陡，H-qV

较平坦。（3）经济性：对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点的流量相等或接近。

2023/12/1424第五章泵与风机的运行

5、串联运行时应注意的问题（4）启动程序（离心泵）：启动时，首先必须把两台泵的出口阀门都关闭，启动第一台，然后开启第一台泵的出口阀门；在第二台泵出口阀门关闭的情况下再启动第二台。（5）泵的结构强度：由于后一台泵需要承受前一台泵的升压,故选择泵时，应考虑到两台泵结构强度的不同。（6）串联台数：串联运行要比单机运行的效果差，由于运行调节复杂,一般泵限两台串联运行；由于风机串联运行的操作可靠性差，故一般不采用串联运行方式。2023/12/1425第五章泵与风机的运行5-7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=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：同时绘出两台性能相同的泵并联后的性能曲线画图得管路特性曲线与泵并联后性能曲线交于M点（36×103m3/h，65m）.与单独一台泵运行时的交于C点（28×103m3/h，40m）管路中的流量减少了36×103-28×103=8×103m3/hqv(m3/h)010×10320×10330×10340×103qv(m3/s)02.785.568.3311.12Hc（m）05.0220.0945.1080.382023/12/1426第五章泵与风机的运行§5-3运行工况的调节

引言一、节流调节二、气蚀调节三、入口导流器调节

2023/12/1427第五章泵与风机的运行§5-3运行工况的调节

引言1、什么是运行工况调节

2、调节方式分类

3、主要内容

泵与风机运行时，其运行工况点需要随着主机负荷的变化而改变，这种实现泵与风机运行工况点改变的过程称为运行工况调节。

改变泵与风机本身性能曲线；改变管路特性曲线；二者均改变常用调节方式的工作原理、优缺点及适用场合；典型并联运行工况调节。

2023/12/1428第五章泵与风机的运行一、节流调节常用的调节方式主要有：节流调节、离心泵的汽蚀调节、分流调节、离心式和轴流式风机的前导叶调节、混流式和轴流式风机的动叶调节等。

前提条件：分类：改变节流部件的开度。实施方法：n≡C出口端和进口端节流。1．出口端节流调节

工作原理：qVqV

qVMM

MHqVA

h

A

AK多消耗的功率：

122023/12/1429第五章泵与风机的运行

（会使泵的吸入管路阻力增加而导致泵进口压强的降低，有引起泵汽蚀的危险）。

离心式小容量泵与风机采用，并逐渐被代替；轴流式泵与风机不采用该方式（qV↓→P↑→电动机过载）。

简单、可靠、方便、调节装置初投资很低；节流损失很大，调节量↑→严重，单向：小于额定流量的方向。一、节流调节1．出口端节流调节

优缺点：适用场合：2．进口端节流调节

工作原理：23Ⅱp1ⅠqVM

qVM经济性：

适用场合：比出口端节流经济。

泵不采用进口端节调节仅在风机上使用。

h1

h2BqVBC2023/12/1430第五章泵与风机的运行

汽蚀调节方式一般多在中小型火力发电厂的凝结水泵上采用，而大型机组则不宜采用汽蚀调节。

二、汽蚀调节什么是汽蚀调节：适用场合：ⅠⅠAqVHH-qVHc-qVⅠⅡMqVMM1qVM1qVM2M2工作原理：泵出口调节阀全开，负荷变化→凝汽器热井中水位变化→汽蚀→凝结水泵输出流量，使之与汽轮机排汽量达到自动平衡。

ⅡⅡ图解

H-qV

和Hc-qV

→平坦→流量调节范围↑。

排汽量

→泵内汽蚀

。为使长期处于低负荷下的凝结水泵安全运行，在设计制造方面应采用耐汽蚀材料；在运行中，可考虑同时应用分流调节。

注意：

2023/12/1431第五章泵与风机的运行三、入口导流器调节（风机）工作原理：pT=

（u2

2u-u1

1u）

导流器的作用：正预旋→

1u↑和

2u↓→pT

↓节流→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：4-73型锅炉送、引风机,当调节流量在60%~90%qVmax时,功率节约：轴向导流器约15%~24%；简易导流器约8%~13%。经济性：

构造简单、装置尺寸小、运行可靠和维护管理简便、初投资低。优点：2023/12/1432第五章泵与风机的运行三、入口导流器调节（风机）目前，离心式风机普遍采用这种调节方式。对于大型机组离心式送、引风机，由于调节范围大，可采用入口导叶和双速电机的联合调节方式，以使得在整个调节范围内都具有较高的调节经济性。适用场合：2023/12/1433第五章泵与风机的运行思考题

1、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？

2023/12/1434第五章泵与风机的运行【例】如右图所示，某台可变速运行的离心泵，在转速n0下的运行工况点为M

(qVM，HM

)，当降转速后，流量减小到qVA

，试确定这时的转速。

【解】①．确定变速后的运行工况点A

(qVA，HA)；

③．过A点作相似抛物线，求A点对应的相似工况点B；

④．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：

②．将qVA、HA代入下式以确定相似抛物线的k值；HBHAqVBqVMqVAqVHOH-qVHC-qVMAB2023/12/1435第五章泵与风机的运行

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/s计算）。qv(L/s)01020304050q