泵与风机-0绪论

1、各位同学好,绪论,第一节 泵与风机在国民经济中的应用,泵与风机是最常见，且较简单的机械设备 泵到处都是，风机也无处不在，有的结构也非常简单。 正是因为最常见，才说明它们最有用； 其外形和内部结构看似简单，其基本原理也不是太复杂，但研究泵与风机的理论却并不简单，有些深层的机理目前还未研究透彻。 所以，很有学习的必要。,第一节 泵与风机在国民经济中的应用,绪论,我们是以应用泵与风机为主要目的。 应用在一般概念上讲是指泵与风机的选型、安装、运行、调节、改造 主要目的是提高泵与风机的运行效率。 然而不懂基本理论，如何选型、如何调节、又如何运用调节或改造去提高效率呢？如果在运行中碰到了问题，又如何去解决

2、呢？ 所以，想高效、安全地应用风机，首先应掌握泵与风机的基本理论。,第一节 泵与风机在国民经济中的应用,绪论,举几个简单的例子 有一井深20米，让你设计一个方案向上抽水，选一个扬程为25米的清水泵安装在地面上可以吗？ 洪涝出现时，把1000 t/h锅炉给水泵拿来排涝是否可以？ 有些泵与风机的配用电机经常烧毁(如换气扇)，让你去分析原因，应从何处着手呢？ 还有，如果由于扩建或设备改造等原因，原有的泵的扬程或风机的全压不够了，让你提出一个改造方案。又如何去提高现有的泵与风机的扬程或全压？,第一节 泵与风机在国民经济中的应用,绪论,再举一个例子： 在某矿山，地下几百米深处，有一组抽水泵，因设备老化需

3、要更新。,第一节 泵与风机在国民经济中的应用,绪论,有时，设计一台泵或风机也是可能的。因风机结构简单，又买不着合适的，或某一风机的性能很好，让你去测一测，然后依此放大或缩小，制造出新的风机，你应如何去做。这都是本课程要讨论的内容。,第一节 泵与风机在国民经济中的应用,绪论,第二节 泵或风机的用途及现状,1. 归属 由于它们所输送的介质为水或气体，属于流体，所以它们属于流体机械，也因此流体力学是本门课程的基础课程，一定要掌握。 流体机械有： 流体原动机(能量由流体传给机械，如汽轮机、水轮机、风力发电机等) 流体工作机(能量由机械传给流体，如泵、风机、压缩机等) 若按其工作形式分，流体机械又分为：

4、 叶轮式(Turbine) 容积式(如螺杆式、活塞式、旋片式等)。 我们要学的泵与风机属于叶轮式流体机械-叶轮机械。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,1. 归属 机械 之通用机械 之流体机械 之叶轮机械 之工作机,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,一般而言，可对叶轮机械下如下定义： 旨在使旋转的叶轮与流体介质之间进行能量交换的机械。 关键词： 叶轮-由若干叶片组成的可以旋转的能量传递部件。 流体-可以流动的介质(气或液)。 能量交换-叶轮旋转的目的是能量交换。 可见，泵或风机中有叶轮，工作介质是流体，且在它们之间有能量交换，因此叶轮式泵或风机属于流体机械。 又因为泵与风机是把机械能传给流

5、体，所以是流体工作机,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,2. 用途 正如大家所知，泵或风机的用途非常广泛： 能源生产行业(火力发电厂) ： 泵或风机的耗电量占发电量的510%，占厂用电的7080%(见第一页图)； 30万千瓦机组泵或风机的功率就大于20000千瓦； 70万千瓦机组的引风机的功率为11000千瓦； 180万千瓦机组的给水泵功率达55000千瓦(单台)；,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,2. 用途 农业排涝与灌溉； 城市生活用水、排涝； 化工行业：如化肥厂，化肥生产中，主要成本是能源消耗(电煤)，原料主要是空气，需高温高压，压缩机、泵与风机所消耗的能量占全厂工业用电的80%以

6、上； 生活：风扇、家用空调、中央空调(水泵、风机把冷水(风)送往需求的地方。 其他：各行各业，无处不在，教室中就有几十个泵与风机在工作。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,2. 用途 从生产数量上也可以看出其用途广泛，仅泵每年的生产量占机电产品的第二位(仅次于？)，而仅泵的耗电量就约占全国发电量的1/4,再加上风机，耗电量就要超过全国发电量1/3。 而对于我们专业而言，泵与风机的用量是相当大的，我们所接触到的各种设备，几乎无一例外的包含大量的泵与风机。 所以，泵与风机是很值得一学的。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 既然泵与风机用的是如此广泛，是不是在应用中就不存在什

7、么问题了呢？但愿如此。 以某化肥厂为例，前几年我曾带队去化肥厂实习，了解到： 每生产1吨合成氨，需耗能1400万大卡，而国际水平500万大卡； 有时锅炉炉渣中的可燃物就高达35%； 当然，影响因素很多，但泵或风机及压缩机的耗能占的比例这么大，其利用的不合理肯定是其中的主要因素之一。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 是不是就这一家的情况较差呢？回答是否定的。 这几年，我国原煤、原油及电的生产已位于世界前茅，但能源的紧张情况一直未得到改善 当然，这与许多因素有关，但能源浪费、管理不善、耗能设备利用不合理也是一个相当重要的原因。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内

8、应用现状 有一个较早的数据，每生产1美元国民生产总值，我国的消耗的能源等于：,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 另一组数据： 若以单位GDP产出的能耗来计算能源利用效率，我国与发达国家差距极大。 若以日本为1，意大利为1.33，法国为1.5，德国为1.5，英国为2.17，美国为2.67，加拿大为3.5 而我国则高达11.5 我国的耗能设备能源利用率比发达国家普遍低30%-40%。 我国2004年的GDP占世界的份额只有4.4%，而当年我国消费的原油、原煤、铁矿石、钢材、氧化铝、水泥却分别占全世界消费总量的7.4%、31%、30%、 27%、 25% 和 40%。,第二节

9、泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 另一组数据： 日本每公斤标准煤能源产生的国内生产总值为5.58美元，法国为3.24美元，韩国为1.56美元，印度为0.72美元，世界平均值为1.86美元。 而我国仅为0.36美元 我国单位资源的产出水平相当于德国的1/6 ，美国的1/10，日本的1/20。 这和泵与风机有关系吗？,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 当然，原因是多方面的，但设备运转状况不好也是一个重要的原因。 如有的设备设计效率是90%，而实际的运行效率只有50%或更低的情况屡见不鲜。 有些泵与风机就是典型的例子，它们的运转不良也在上述数据中有很大的贡献。 因

10、为其耗电量占了全国发电量的1/3左右，如果全国发电量为1万亿千瓦时，那么就有3000亿千瓦时的电量被泵与风机消耗掉了，它们的运行状况对上述数字的影响是不言而喻的。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 这十几年来，国内一直在努力提高泵与风机的运行效率，有了一定的成绩，但应该看到，存在的问题仍然不少，究其原因可能还是数量太多的缘故，运行情况复杂，不好管理所致。 大家知道，效率等于输出功率与输入功率之比。 对泵与风机而言，输入功率是电能或机械能，而输出功率是有一定压力、一定流量的流体，而实际运行时的效率取决于两方面：设计水平(设计效率)和运行情况(运行效率)。,第二节 泵或风机的

11、用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 设计效率是根据设计参数计算并对部分样机在额定工况下实测出的效率，也就是在铭牌上标定的效率，虽然有时也不太准，但误差也不会太大，如泵的效率一般在6090%，与国际水平相差不大。 运行效率是指泵与风机在实际运行时的效率，最理想的情况是运行效率运行等于设计效率设计，但在一般情况下，运行设计，有时相差很多。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 买来一台泵，设计效率很高，安装好之后，只要能出水，其效率不就应等于设计效率了吗？ 其实不一定。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 因为泵与风机的实际工作参数同时取决于泵与风机本身的性

12、能和运行环境，设计值只是该泵与风机可能达到的值，但在实际运行中，并不一定能在设计条件下运行。 如有一台锅炉给水泵，设计效率为92%，(高效、高参数)，如用来进行农田灌溉或进行城市排水，可以吗？ 绝对不行，不但运行效率很低(可能10%都不到)，还会造成电机烧毁事故 为什么？5,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 虽然这是一个特例，在实际中并不一定发生，但类似的现象在实际中却并不少见，一台效率较高的水泵(如=85%)的运行效率50%的情况是常有的事。 在一些泵与风机耗电较大、管理较完善的地方(如电厂)，运行效率可能非常接近设计效率。遗憾的是这类情况并不普遍。 而相当多的中小用户

13、则不然，主要表现在不注意选型或随意改变工况。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 另外，现在的选型方法也存在一定的弊端。 举个例子： 现有一设备，需要的风量为50000m3/h,风压3000Pa 按规程，风量的裕量为1.051.1,风压的裕量为1.11.15,风量留出5%的裕量，为52500 m3/h,风压留出10的裕量，为3300Pa 而在选择风机时，又无此型号的风机，按就大不就小的原则，只有选qv=60000 m3/h,p=3500Pa的风机,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 假设该风机的效率为0.8。,最后选定的电机功率就比当初需要的功率增加了5

14、3.8%。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,3. 国内应用现状 只需5万流量，选择了6万的风机，该风机的设计流量(也就是最高效率时的流量)为6万，在5万流量运行时的效率可能只有0.7,而本应输出80kW的电机此时也只能输出52kW的功率，它也不在最高效率点工作，所以实际的运行效率就可想而知了。 这还是较大型号的，再小的算都不算，买一个安上就行，效率吗，自己看着办吧。 电厂中实际上也存在大马拉小车的现象，以锅炉给水泵为例，1台200MW发电机组的给水泵，其电动机功率达5000kW，水泵的出口压力为25.0MPa，而正常运行时的汽包压力为16.5MPa,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,本课

15、程的目的： 提高运行,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,本课程的目的： 目的： 1. 提高运行 ，但它与设计的关系十分密切，要想知道影响运行因素，还必须重点讲授设计。 2. 掌握主要原理、理论。 3. 掌握相似设计、运行工况及调节、改造的方法，了解选型及测试方法等。,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,安排： 1. 讲授+实验+作业+课堂作业及提问。 最后成绩=考试（70%）+平时成绩（30%）。 课间交作业，补交作业无效 平时成绩实行5级计分制，全对3分，全错或不交0分，全部抄袭-1分，每发现抄袭1题扣一分（抄的及被抄的），扣到-1分为止。 平时成绩=（课后作业+课堂作业）（20%）+实验

16、报告（10%） 实验报告用EXCEL完成 邮箱：,第二节 泵或风机的用途及现状,绪论,第三节 泵与风机 的 分类,按压力分类,泵按产生的压力分为： 低压泵：压力在 2MPa 以下； 中压泵：压力在 2 一 6MPa ； 高压泵：压力在 6MPa 以上。 风机按产生的风压分为： 通风机：风压小于 15kPa ; 鼓风机：风压在15一 340kPa 以内； 压气机：风压在 340kPa 以上。,第三节 泵与风机的分类,绪论,按工作原理分类,第三节 泵与风机的分类,绪论,一、离心式泵与风机 叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。

17、,第三节 泵与风机的分类,绪论,二、轴流式泵与风机 旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能。,第三节 泵与风机的分类,绪论,三、混流式泵与风机 流体是沿介于轴向与径向之间的圆锥面方向流出叶轮，部分利用叶型升力，部分利用离心力 流量较大、压头较高，是一种介于轴流式与离心式之间的叶片式泵与风机,第三节 泵与风机的分类,绪论,四、往复式泵与风机 这种机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体 此泵适用于小流量、高压力，电厂中常用作加药泵。,活塞泵,柱塞泵,第三节 泵与风机的分类,绪论,五、齿轮泵 齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮 在输油系统中可用作传输、增压泵；在燃油

18、系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵；在一切工业领域中，均可作润滑油泵用。,-,第三节 泵与风机的分类,绪论,六、螺杆泵 螺杆泵乃是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆和从动螺杆组成。 主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合，流体从吸入口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。,第三节 泵与风机的分类,绪论,七、喷射泵 将高压的工作流体7，由压力管送人工作喷嘴6，经喷嘴后压能变成高速动能，将喷嘴外围的液体(或气体)带走。此时因喷嘴出口形成高速使扩散室2的喉部吸人室5造成真空，从而使被抽吸流体8不断进入与工作流体7混合，然后通过扩散室将压力稍升高输送出去。

19、工作流体可以为高压蒸汽，也可为高压水，前者称为蒸汽喷射泵，后者称为射水抽气器。在电厂中都可用作抽出凝汽器中的空气。,第三节 泵与风机的分类,绪论,第四节 泵与风机 的 主要部件,离心泵的主要部件,叶轮 轴 吸入室 导叶 压水室 密封装置 轴向推力平衡装置,泵与风机的结构,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,泵的叶轮,叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,泵轴,轴是传递扭矩的主要部件。 轴径按强度、刚度及临界转速确定。 中小型泵多采用水平轴，叶轮间距离用轴套定位。 近代大型泵则采用阶梯轴，不等孔径的叶轮用热套法装在轴上，并利用渐开线花键代

20、替过去的短键。此种方法，叶轮与轴之间没有间隙，不致使轴间窜水和冲刷，但拆装困难,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,泵的吸入室,离心泵吸人管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸人室。其作用是在最小水力损失情况下，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀地分布。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,导叶,导叶又称导流器、导轮，分径向式导叶和流道式导叶两种，应用于节段式多级泵上作导水机构。 径向式导叶如图所示，它由螺旋线、扩散管、过渡区(环状空间)和反导叶(向心的环列叶栅)组成。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,压水室,压水室是指叶轮出口到泵出口法兰(对节段式多级泵是到后级叶轮进口前)

21、的过流部分。其作用是收集从叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为压力能，然后引入压水管。 压水室按结构分为螺旋形压水室、环形压水室和导叶式压水室。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,密封装置,离心泵密封装置有密封环(又称口环、卡圈)和轴端密封两部分。 (1)密封环 其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。 (2)轴端密封(简称轴封) 在泵的转轴与泵壳之间有间隙，为防止泵内液体流出，或防止空气漏人泵内(当人口为真空时)，需要进行密封。 目前电厂各种泵采用的轴端密封装置有： 填料密封、机械密封、迷宫式密封和浮动环密封。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,密

22、封环,由于离心泵叶轮出口液体是高压，人口是低压，高压液体经叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸人处，所以需要装密封环。 其作用是减小叶轮与泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。,密封装置,密封环,轴端密封,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,填料密封,带水封环的填料密封结构。 它由填料箱4、水封环5、填料3、压盖2和压紧螺栓等组成，是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构。,密封装置,机械密封,迷宫密封,浮动环密封,实物彩图,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,填料密封,端部填料箱实物图,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,机械密封,机械密封是无填料的密封装置。 它由动环、静环、弹簧和密封

23、圈等组成 动环随轴一起旋转，并能作轴向移动；静环装在泵体上静止不动。这种密封装置是动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力，使其端面贴合在静环的端面上(又称端面密封)，形成微小的轴向间隙而达到密封的。为了保证动静环的正常工作，轴向间隙的端面上需保持一层水膜，起冷却和润滑作用。,填料密封,密封装置,迷宫密封,浮动环密封,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,新发展就是在动环座轴套上增设了名叫高鲁皮夫反向螺旋槽 这一结构实际上就是使旋转套上的螺纹与静止衬套里口的螺纹方向相反，因而在几乎所有的情况下，都能使泄漏返回水提高压力，经过通道 8 强制进人动环 1 和静环 2 的间隙中去，以带走摩擦热和冲掉气泡杂质

24、等。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,机械密封,迷宫式密封,迷宫式密封在现代高速锅炉给水泵上也广泛应用，常用的有炭精迷宫密封及金属迷宫密封。其密封原理是：由轴套密封片与炭精环组成微小间隙，流体通过间隙时压力降低，速度升高，但在密封片间的空间速度能转为压力能，从而减少间隙两侧压差，达到密封的目的。如图为炭精迷宫密封。,填料密封,密封装置,浮动环密封,机械密封,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,浮动环密封,浮动环密封是靠轴(或轴套)与浮动环之间的狭窄间隙产生很大的水力阻力而实现密封的。采用机械密封与迷宫式密封原理结合起来的一种新型密封，称浮动环密封。 浮动环密封是靠轴(或轴套)与浮动环之间的狭窄

25、间隙产生很大的水力阻力而实现密封的。,密封装置,填料密封,机械密封,迷宫密封,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,轴向力及其平衡,离心泵在运行时，由于作用在叶轮两侧的压力不相等，尤其是高压水泵，会产生一个很大的压差作用力，此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行，故称为轴向力。 (1)轴向力产生的原因及其计算 (2)轴向力的平衡,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,轴向力产生的原因及其计算,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,轴向力的平衡,采用双吸叶轮和对称排列的方式平衡轴向力 采用平衡孔和平衡管平衡轴向力 采用平衡盘平衡轴向力 采用平衡鼓平衡轴向力 平衡鼓、平衡盘及推力轴承组合装置,绪论,第四节

26、泵与风机的主要部件,单级泵可采用双吸叶轮,多级泵采用对称排列的方式,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,采用平衡孔和平衡管平衡轴向力,单吸单级泵，可在叶轮后盖板上开一圈小孔平衡孔,单吸单级泵，在后盖板泵腔接一平衡管,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,平衡盘,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,平衡鼓,平衡鼓的优点是没有轴间间隙，当轴向窜动时，避免了与静止的平衡圈发生摩擦。但由于它不能完全平衡变工况下的轴向力，因而单独使用平衡鼓时，还必须装设止推轴承。而一般都采用平衡鼓与平衡盘组合装置,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,平衡鼓、平衡盘以及推力轴承联合平衡法,由于平衡鼓能承受5080左右的轴向力，这样

27、就减少了平衡盘的负荷，从而可稍放大平衡盘的轴向间隙，避免了因转子窜动而引起的摩擦。 平衡鼓首先承受轴向推力，而弹簧式双向止推轴承只承担 10 的轴向推力，其余的轴向推力则由平衡盘自动平衡。,经验证明，这种结构效果比较好，所以目前大容量高参数的分段式多级泵大多数采用这种平衡方式。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,轴流泵的主要部件,轴流泵的特点是流量大，扬程低。 其主要部件有： 1、吸入喇叭管； 2、进口导叶； 3、叶轮； 4、轮毂； 5、轴承； 6、出口导叶； 7、出水弯管； 8、轴； 9、推力轴承 10、联轴器,泵与风机的结构,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,叶轮,叶轮是轴流泵提高液体能量

28、的唯一部件。它装在叶轮外壳内，由动叶头、轮毂4、叶片3等组成，大型轴流泵的叶轮通常还设有专门的动叶调节机构。 动叶头呈流线形锥体状，用于减小液休流人叶轮前的阻力损失。 轮觳4用来安装叶片及其调节机构，通常有圆柱形、圆锥形和球形三种。 叶片装在转动的轮觳上，又称动叶片，其作用是对液体作功，提高其能量。 叶片的形式有固定式、半调式和全调式三种。,轴流泵结构,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,离心式风机,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,离心式风机的主要部件,离心式风机主要由叶轮、机壳、导流器、集流器、进气箱以及扩散器等组成,离心风机,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,叶轮,一般由前盘（盖板）、后（

29、中）盘（盖板）、叶片和轮毂（轴盘）等组成。 其结构有焊接和铆接两种形式。 叶轮前盘的形式有：平前盘、锥前盘和弧形前盘等几种,叶片形状,离心式风机部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,叶片,前向叶轮一般都采用圆弧型叶片，后向叶轮中，大型风机多采用翼型叶片，对于除尘效率较低的燃煤锅炉引风机可采用圆弧型或平板型叶片。,离心式风机部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,集流器,进风口又称集流器。其作用是使气流能均匀的充满叶轮的进口，在流动损失最小的情况下进人叶轮。 离心通风机的进风口有圆筒形、圆锥形、弧形、锥筒形、锥弧形、弧筒形等多种。 大型风机多采用弧形或锥弧形进风口，以提高风机的效率。,离心式风

30、机部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,轴流式风机的主要部件,轴流式风机的主要部件有：叶轮、集风器、整流罩、导叶和扩散筒等，如图所示。近年来，大型轴流式风机还装有调节装置和性能稳定装置。,泵与风机的结构,1、进气室； 2、外壳； 3、动叶片； 4、导叶； 5、扩散筒； 6、扩压器； 7、导流体； 8、轴； 9、轴承； 10 、联轴器,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,叶轮,叶轮由轮毂和叶片组成，其作用和离心式叶轮一样，是实现能量转换的主要部件。 轮毂的作用是用以安装叶片和叶片调节机构的，其形状有圆锥形、圆柱形和球形三种。 叶片多为机翼形扭曲叶片。叶片做成扭曲形，其目的是使风机在设计工况下，沿

31、叶片半径方向获得相等的全压。为了在变工况运行时获得较高的效率，大型轴流风机的叶片一般做成可调的，即在运行时根据外界负荷的变化来改变叶片的安装角。,轴流式风机部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,导叶,叶轮前仅设置前导叶； 叶轮后仅设置后导叶； 叶轮前后均设置有导叶。前导叶的作用是使进入风机前的气流发生偏转，把气流由轴向引为旋向进入，且大多数是负旋向(即与叶轮转向相反)，这样可使叶轮出口气流的方向为轴向流出。后导叶在轴流式风机中应用最广。气体轴向进入叶轮，从叶轮流出的气体绝对速度有一定旋向，经后导叶扩压并引导后，气体以轴向流出。,轴流式风机部件,导叶和叶轮,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,性

32、能稳定装置,在额定流量下运行时，KSE不起任何作用。如果流量减小，叶轮外缘的一部分或整个进口截面将出现失速，产生切向气流(旋涡)，当切向气流很大时，气流开始反向倒流。 如果无KSE装置，则叶轮进口截面上的气流越来越不稳定；若带有KSE装置，反向倒流被锥形部和旁路而就地获得稳定，转子进口不再被阻。因反向倒流进入了旁路内转折，叶栅再通过环形槽回流，并与主流会合，从而保证了轴流风机的稳定运行。,性能稳定装置，又称KSE装置(该装置由前苏联的3K伊凡诺夫发明)。,轴流式风机部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,电厂常用泵与风机的典型结构,锅炉给水泵,凝结水泵,循环水泵,泵,风机,灰渣泵,炉水循环泵,

33、送风机,引风机,泵与风机的结构,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,锅炉给水泵,锅炉给水泵作用是将经过加热除氧的高温水升压到某一额定压力后送往锅炉。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,凝结水泵,凝结水泵又称冷凝泵。其作用是将汽轮机排汽在凝汽器中凝结的水排出，并经低压加热器送至除氧器。凝结水泵工作状态特殊，它从真空状态的凝汽器中抽吸凝结水，因此要求凝结水泵的抗汽蚀性能和人口侧轴封装置要好。 凝结水泵的型式有卧式和立式两种。 通常小容量机组采用卧式凝结水泵，多为NB型结构 大容量机组则采用立式凝结水泵,绪论,第四节 泵与风机的主要部

34、件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,立式中开带前置诱导轮的两级离心泵。 其结构特点：泵的吸入口、压出口均与泵轴平行地布置在泵体的一侧；第一级叶轮和第二级叶轮对称排列，以平衡轴向力；泵壳采用双蜗壳结构以平衡径向力；首级叶轮出口通过泵壳的导管引人次级叶轮；为了改善水泵的抗汽蚀性能，使首级叶轮吸入口面积大于次级叶轮吸人口面积，且还在首级叶轮前装置了诱导轮。由于泵体是轴向中开式结构，所以拆卸、检查和维修十分方便。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,循环水泵,循环水泵的作用是向凝汽器输送大量的冷却水，以保证冷却汽轮机排出的乏汽，使之凝结成水。循环水泵的工作特点是流量大、扬程低。,蜗壳式混流水泵,立式混

35、流水泵,200MW机组配套的沅江48-35型立式离心泵 国产125和300MW机组配套的50ZLQ50型立式轴流循环水泵 近代大容量的循环泵，不仅要求流量大，而且也希望扬程也有所提高，所以目前国内外已发展使用性能界于离心式和轴流式之间的混流式水泵. 电厂循环水泵采用这种大流量、中扬程的混流泵最为适宜,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,立式离心循环水泵,该泵为单级单吸立式离心泵，吸人口朝下，便于布置吸人管道。 该泵与常规电厂配套用循环水泵相比有以下特点：具有常规电厂循环水泵的多工况性能和凝结水泵的吸人抗汽蚀性能。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,立式轴流循环水泵,与300MW机组配套的 50Z

36、LQ50型立式轴流循环水泵，泵的过流部件由吸人喇叭管、叶轮、导叶和出水弯管组成。 其特点是流量大、扬程低。 大型轴流泵流量为 830m3s，甚至可达5060m3s，扬程一般小于25m，通常的使用扬程为412m。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,蜗壳式混流水泵,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,立式混流水泵,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,灰渣泵,热力发电厂锅炉燃烧后的灰渣需要排除而设置有灰渣泵，该泵输送的介质是含有灰渣颗粒的液体，通常大块灰渣经碎渣机破碎至25mm以下与水混合而被输送至厂外。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,无轴封式锅炉循环泵,用于现代强制循环汽包锅炉的强制循环泵，直流锅

37、炉强制循环泵及辅助循环泵， 般 均采用无轴封结构，称为无轴封泵。 这种泵的作用是使水在一定通道内作强制循环，它通过下降管从汽包中吸水，无轴封泵的泵部分是一般的传统结构，所不同的是电动机部分，电动机有湿式电动机与屏蔽式电动机两种。屏蔽式电动机因电动机置于屏蔽套内，故效率比湿式电动机低510，,锅炉循环泵结构,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,送风机,锅炉炉膛燃烧需要足够的空气而设有送风机。该风机风压一般不超过15kPa。 目前国内较多采用G4型高效机翼型后弯叶片离心式风机。 该风机叶轮是由叶片焊接于弧锥形前盘与平板形后盘中间而构成的。叶轮用铆钉固定在轮毂上，轮毂

38、用平键与轴 连接。为了调节风量，在风机进口装有轴向或简易导流器。 现代大容量锅炉送风机更多地采用轴流式，它具有结构紧凑、占地少、调节效率高等优点。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,风机主要由进气箱1、转子(动叶6)、导叶7、主轴承5、中间轴3、联轴器10及罩壳11与进出口管路相连的膨胀节9，液压及润滑联合油站、扩散器及液压调节装置等部分组成。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,引风机,目前，国产锅炉引风机型式为Y413.2(73)型，其结构和G413.2(73)的完全相同(但容量不同)，只是引风机的蜗壳适当加厚以延长使用寿命，轴承箱内装有水冷却装置以便冷却润

39、滑油，且调节门采用二硫化钼高温(200)润滑脂。运行经验表明，这种风机抗磨损性能差，又是翼型空心叶片，一旦磨穿，叶片内将积灰而产生振动。 对燃煤机组，为了避免或减轻因磨损、积灰而引起的振动，故电厂引风机也采用板式后弯叶片、板式后倾叶片、板式径向叶片或板式前向叶片。,绪论,第四节 泵与风机的主要部件,第五节 泵与风机 的 主要性能参数及单位,泵与风机的主要参数以及它们的单位在以后的计算中起着重要的作用，如果计算前把题目给的单位都化成本节所列单位，直接代入公式就可得出正确的结果，否则在计算中就比较容易出错。 泵与风机中的参数较多，主要有： 能头(扬程H、全压p) 流量qv 转速n 功率P 效率,绪

40、论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,一、能头 单位数量的流体所具有的能量。 泵的能头叫扬程，用H表示，表示单位重量的流体通过泵时所获得的能量。暂时可理解为能提升的高度；单位为m. 风机的能头用p表示，叫全压，表示单位体积的气体通过风机时所获得的能量，用p表示，单位为Pa(N/m2) ；单位为Pa(压强)。,绪论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,一、能头 1. 泵的扬程H 定义：单位重量的流体通过泵时所获得的能量。 在以后的所有表示中，用下标2表示泵或风机的出口参数，用下标1表示泵或风机的入口参数，用下标0表示基准面的参数。,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,1. 泵的扬程

41、H 列出2-2面和1-1面的伯努力方程：,整理后有：,(头),第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,泵的扬程H 注意问题： m是Nm/N为单位重量流体所具有的能量； z1和z2分别为两个测压表的高差，而非上下水箱的水位差，单位为m； p2和p1分别为进出口处的绝对压力，单位为Pa; 一般而言，p2是压力表，而p1为真空表，设它们的读数分别为pg和pj,则 p2=pa+pg, p1=pa-pj 代入上式有：,(表压),第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,泵的扬程H 有时(特殊情况)，pj也为压力表，自己讨论。 在实际工作中，压力的测量往往不是用国际单位制进行的，如在实测中测压是，常

42、用U形管，在里面充满水，所以压力是以其他单位来表示的，还要进行单位换算，把所给单位换算成Pa才能代入公式。常用的3个单位与Pa的关系为： 1mmH2O=9.8Pa 1mmHg=133.32Pa 1kg/cm2=9.8104Pa;,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,泵的扬程H v1和v2是测压表所在断面处的流速，单位为m/s; hw是二测压表之间(法兰之外)管道中的阻力(沿程局部)，不包含泵内的损失；,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,泵的扬程H 如在整个系统中无压力表，列出3-3面和0-0面的伯努力方程，有,整理后有：H=z3+hw (m) z3-提升高度 所以，Hz3,即

43、泵的扬程并不等于提升高度。,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,2.风机的全压p 定义：单位体积的气体通过风机时所获得的能量，用p表示，单位为Pa(N/m2)。 当然也可用伯努力方程推出，但可把泵中的公式 两端同乘以得到：,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,2.风机的全压p 偷换概念 因为小，高差一般也不会很大，所以第一项可以忽略，同理，阻力项也可以忽略。 因此有：,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,2.风机的全压p 这儿还有几个名词： p1-风机入口静压,也记作pst1（相对压力） p2-风机出口静压,也记作pst2（相对压力） v12/2-风机入口动压,记作pd

44、1 v22/2-风机出口动压,记作pd2 Pst1+pd1=p全1-风机入口全压 Pst2+pd2=p全2-风机出口全压 再定义： pd=v22/2 -风机动压 pst= p2-p1-v12/2 -风机静压 所以，风机的全压p=pst+pd,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,绪论,二、体积流量qv(m3/s) 单位时间内流过泵或风机流体的数量(体积)。 如给的是其他单位(G,m或m3/h)应换算成体积流量的标准单位。,绪论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,三、转速n (r/min,rpm,转/分) 泵与风机主轴每分钟的转速。,绪论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,四、功率(kW

45、) P（ P55） 根据测量点的不同，有三种功率： 泵与风机的输出功率(有效功率)Pe; 泵与风机的输入功率(轴功率)P; 泵与风机驱动装置的输入功率(原动机功率)Pg;,绪论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,四、功率(kW) P（ p55） 根据测量点的不同，有三种功率： 泵与风机的输出功率(有效功率)Pe; 泵与风机的输入功率(轴功率)P; 泵与风机驱动装置的输入功率(原动机功率)Pg;,传动装置,传动效率tm,电机效率g,绪论,泵与风机效率,原动机,泵与风机,原动机功率 Pg=P/gtm,轴功率 P=Pe/,有效功率 Pe=gqvH/1000 kW,第五节 泵与风机的主要性能参数及

46、单位,四、功率(kW) 1、有效功率Pe 单位时间内流过泵或风机流体所获得的能量。J/s W 因泵的扬程H为单位重量流体通过泵时所获得的能量J/N，乘以单位时间内流过泵的流体的重量，不就是单位时间内流过泵流体所获得的能量吗。 它与Pe的单位差别是N/s, 这正好是重量流量的单位，即用扬程去乘以重量流量即可的泵的有效功率。 所以:Pe=HG =Hqv(W)=Hqv/1000(kW)(泵) 而风机的p=H，所以对风机而言：Pe=pqv (W) =pqv/1000(kW),绪论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,四、功率(kW) 2、轴功率P 泵与风机输入轴上的功率。 P=M(W)=M/1000

47、(kW) 而二者之比应是泵或风机的效率=Pe/P 另一方面，二者的差值应是泵或风机中的损失即P=Pe+机内损失。,绪论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,四、功率(kW) 3、原动机的输入功率Pg 输入到泵或风机电机和其他原动机上的功率，一般为电机驱动较多，所以可认为是输入给电机的电功率。 Pg和轴功率的差值应是电机内的损失+传动损失，或者是电机效率与传动效率，即 Pg=P/gtm,绪论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,五、泵与风机的效率 =泵的输出/泵的输入=Pe/P 它反映了泵与风机内部损失的大小程度。 泵与风机的内部损失由三部分组成：(P55) 机械损失：机械摩擦和圆盘损失引起

48、，用机械效率m表示； 容积(泄漏)损失：内部泄漏损失引起，用容积效率v表示； 流动(水力)损失：流体流动损失和冲击引起，用流动效率h表示。 以后细讲 它们与泵或风机的效率的关系是：=mvh。 本课程的目的：提高效率。,绪论,第五节 泵与风机的主要性能参数及单位,第六节 泵与风机 的 发展及方向,泵与风机的快速发展始于 18 世纪，由于蒸汽机的发明和采矿、钢铁工业的需要，出现了一种比较完善的以蒸汽机为动力的往复式泵与风机。 之后又发明了离心式和轴流式泵与风机。 与此同时欧拉和儒可夫斯基分别研究出叶片式泵与风机的基本方程式和升力公式，为泵与风机的设计提供了理论根据。 到 19 世纪末，由于电动机的

49、发明，泵与风机在工农业生产中得到了广泛的应用。 本世纪 50 年代初，我国吴仲华教授的三元流动一般理论，又使流体机械的设计理论上升到一个新的高度，对流体机械的高速发展作出了很大的贡献。 随着科学技术的不断进步，泵与风机正向着大容量、高转速、高效率及自动化等方向发展。,第六节 泵与风机的发展及方向,绪论,1.大容量 50 年代，50MW 的发电机组被看做是一个重大的技术成就，而今天，这一动力只能用来驱动一台1300MW 大型机组的给水泵。近年来，国内 200MW、300MW 机组不断增多，国产300MW 机组配套的两台DG500-240型离心式锅炉给水泵，驱动功率每台为 5500kW。 而目前大

50、型锅炉给水泵的驱动功率已接近 6000kW。给水泵的压力也从超高压 13.715.7MPa，亚临界压力17.720MPa，已发展到超临界压力 25.629.4MPa，近年来，有压力更高达50MPa 以上的产品。,第六节 泵与风机的发展及方向,绪论,1.大容量 风机方面，300MW 机组原配套 0.7-11N923 型送风机，已用引进西德 TLT 公司的FAF20-10-1 型动叶可调轴流式风机代替；原配套的 0.7-11N929 型引风机，已用引进丹麦诺迪斯克公司的ASN-3000/2000N 动叶可调轴流风机所代替。 日本袖浦 1000MW机组的轴流式送风机，其驱动功率为8000kW，美国阿

51、姆斯电厂 1300MW 机组的离心式送风机、驱动功率为6700kW，这些都是目前世界上热力发电厂的最大的辅助设备。 但是泵与风机发展到大容量后，所采用的型式是不同的，由于对泵要求的压力高，因此采用高速离心式。而风机并不要求把风压提高，所以向轴流式发展。,第六节 泵与风机的发展及方向,绪论,2.高速化 随着单元机组容量的增大，泵与风机容量迅速增加，尤其是给水泵压力快速增长，导 致转速也很快提高。 60年代，给水泵转速一般为3000r/min，近年来已提高到 7500r/min，泵的单级扬程由200m左右增加到1150m以上 如美国 660MW 机组配套的给水泵，转速为6500r/min，总扬程达

52、2317m；因而级数从 5 级减少到 2 级，相应的轴的长度大大缩短，趋向于采用短而粗的刚性轴。 由于转速的提高，泵的外形尺寸大为减小，重量减少，节省了材料，搬运维修都更方便，由此带来的经济效益是十分显著的。,第六节 泵与风机的发展及方向,绪论,3.高效率 泵与风机是耗能大户，泵的电能消耗占全国电能消耗的 21，风机占 10以上。 从发电厂看，泵与风机耗电量占厂用电量的 7080，其中泵约占 50，风机约占30。 国务院节能2号指令规定：凡离心泵、轴流泵效率低于60，通风机、鼓风效率低于 70，必须分批分期地予以改造或更换。 这些年来，我国在这方面做了大量工作，如改进后的 4-13.2(73)

53、型后弯机翼叶片离心式送引风机的效率可达90左右，原10Sh-6型泵改进为250S-65型，效率由79提高到84，原DG500-140型给水泵，改进为DG450-180 型后，效率由72提高到89。,第六节 泵与风机的发展及方向,绪论,4.可靠性 由于泵向大容量、高速化方向发展，因此对泵的可靠性要求越来越高。 前苏联投入很大力量从事泵的汽蚀研究，如研究汽蚀新生、潜在汽蚀、断裂汽蚀等；人们从事材料研究，进行材料抗汽蚀能力的试验，研究评价方法和预测泵零件汽蚀寿命的方法； 还从事密封研究，近几年在工业中广泛应用端面密封，在输送腐蚀性和磨损性介质时，这种密封能承受压力达45MPa，温度为-200450，

54、摩擦滑动速度达 100m/s。 目前，具体对大型锅炉给水泵提出下列可靠性的要求：到大修时的工作寿命为 1500030000h；转子的振动稳定性(在轴承体处测量)不应大于 3550m；振动速度的均方值不应超过 78.5mm/s；不会由于热膨胀而破坏泵的对中；泵和管路表面温度低于 45；限制最小启动时间；泵体上下温度差不超过1520；泵转子可以在n=10 15r/min下转动。最近还提出了泵中汽化时泵能干转5min的要求等。,第六节 泵与风机的发展及方向,绪论,4.可靠性 风机容量也在增大，可靠性要求同样愈来愈高。据报道，美国西屋电气公司建成一台6.7MW (9000hp)的变速汽轮机驱动的试验台。还对风机安全可靠性做超速试验、振动试验、临界转速和谐振转速试验等。,第六节 泵与风机的发展及方向,绪论,5.低噪声 热力发电厂是一个强烈的噪声源，