泵与风机的工作

2 v12 p2 v2 z1 H z2 hw 2g 2g
p1
2 v12 v2 0 2g 2g
H ( z2
p2

) ( z1
p1

) hw H st hw
Hst ——静压头（或称静扬程），表达式为：
H st ( z2
p2

曲线1—泵或风机的性能曲线 曲线2—管路特性曲线
点A即是泵或风机 的工作点。
A点表明所选定的泵或风机存流量为QA的条件下， 向该装置提供的扬程HA正是该工程所要求的，而 又处在泵或风机的高效率范围内，这样的安排是 恰当的、经济的。否则，应重新选择合适的泵或 风机。
【例题】 当某管路系统风量为500m3／h时，系统阻力为300Pa， 今预选一个风机的性能曲线如图所示。试计算(1)风机实际工作 点；(2)当系统阻力增加50％时的工作点；(3)当空气送入有正压 150Pa的密封舱时的工作点。 【解】 (1)先绘出管路性能 曲线
两台性能不同的泵或风机并联
QM= QB +QD
QM<QA +QC
HM=HD=HB
两台不同性能的泵或风机并联工作的总流量 小于并联前各泵或风机单独工作的流量之和。
并联运行时，应使各单机工况点处于高效区 范围内；同时也尽量保证仅单机运行时，工况点 也落在高效区内。
14.2 泵与风机的联合运行
14.2.2 串联运行 串联运行的目的——增加压头
（1）改变管道系统特性，如减少水头损失、变水位、 节流等； （2）改变水泵（风机）的扬程（压头）性能曲线，如 变速、变径、变角、摘叶等。
14.3.1 节流调节
节流调节就是通过调节安装在风机吸入管及泵或风机 排出管上的闸阀、蝶阀等节流装置来改变管道中的流量以调 节泵或风机的工况。
优点：调节流量，简便 易行，可连续变化。 缺点：关小阀门时增大 了流动阻力，额外消耗 了部分能量，经济上不 合理。 阀门的关小额外增加的水头损失为 H H B H C
p SQ
2
S 1 <S 2 < S 3
14.1 管路性能曲线与工作点
泵或风机与管路系统的合理匹配是保证 管网正常运行的前提。当泵或风机接入管路系统， 并作为动力源工作时, 泵或风机所提供的扬程或 风压总是与管路系统所需的扬程或风压相一致, 这时泵或风机的流量就是管路的流量。 泵与风机工作点的确定 将泵或风机的Q-H性能曲线和其管道特性曲线 按相同的比例尺绘制在同一直角坐标系中，则两 曲线的交点就是该泵或风机的工作点。
两台性能相同的泵或风机并联
M点即为并联运行工况点。 （QM，HM）
D点即为并联运行时单机 的工况点
QM=2 QD
H M =H D
C是只开一台设备时的工作点 :
QC>QD ， HM=HD>HC
并联运行时的流量增加量△Q=(QM—QC)<QC，增加的流量小于 系统中一台设备时的流量。也就是说，流量没有增加一倍，即 QM<2QC
可以在一定范围内调节转速。这种方法的缺点是调速范围有限， 并且要停机换轮。
（3）采用液力耦合器
所谓液力耦合器是指在电机和泵或风机之间安装的通过液体来 传递转矩的传动设备。这种调节法通常没有附加的能量损失，也不 致过多降低效率，比较经济。但调节措施较复杂麻烦，若采用变频 调节或液力联轴器还会增加投资，因此在中小型设备中应用并不普 遍。
两台泵或风机串联运行，由各单机性能曲 线，根据等流量下扬程相加的原理，得到串联 运行泵或风机的性能曲线
M点即为串联运行工况点。 （QM，HM）
C、D点即为串联运行时单 机的工况点 QM=QD=QC HM=HD+HC
A、B是只开一台设备时的工作点 : HA>HD，HB>HC，则 HM<HB+HA表明，串联运行的扬程总是小于各单机独立运行时扬 程之和，同时串联后的流量也增加了，这是因为总扬程加大，使 管路中流体的速度加大，流量随之增加。
14.4 泵与风机的选用
14.4.1选用原则
选择泵与风机的一般原则是：保证泵或风机系统的 正常、经济的运行，即所选择的泵或风机不仅能满足管 路系统流量、扬程（风压）的要求，而且能保证泵或风 机经常在高效段内稳定的运行，同时泵或风机应具有合 理的结构。
选择时应考虑以下几个具体原则： （1）首选泵或风机应满足生产上所需要的最大流量和扬程或压头 的需要，并使其正常运行工况点尽可能靠近泵或风机的设计点， 从而保证泵或风机长期在高效区运行，以提高设备长期运行的经 济性。 （2）力求选择结构简单、体积小、重量轻及高转速的泵或风机。 （3）所选泵或风机应保证运行安全可靠，运转稳定性好。 （4）对于有特殊要求的泵或风机，还应尽可能满足其特殊要求。 （5）必须满足介质特性的要求。 （6）机械方面可靠性高、噪声低、振动小。 （7）经济上要综合考虑到设备费、运行费、维修费和管理费的总 成本最低。 （8）离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、结构简单、 输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。
相应多消耗的轴功率为
N QB H B
14.3.2 变速调节
变速调节就是在管路特性曲线不变的情况下，用改变转速的方 法来改变泵或风机的性能曲线，从而达到改变泵或风机的运行 工况，即改变工作点的目的。
由相似律可知，转速改变时泵与风机的性能参数变化如下
Q n H n p n N n ； ； ； Q' n' H ' n' p' n' N ' n'
2
2
3
n n’
曲线Ⅰ为转数n时泵或风机 的性能曲线。曲线Ⅱ为管 路性能曲线。两线交点A就 是工况点。 将工况点调节至管路性能 曲线上的B点，通过B点的 泵或风机性能曲线Ⅲ，转 数为n’。 变速调节工况分析
n QA n' Q B
A、B两点不满足运动相似条件。
n n’
相似工况点应满足以下关系：
H Q2 H H' 2 2 2 S H ' Q' Q Q'
14 泵与风机运行分析及选择
14.1 管路性能曲线与工作点 14.2 泵与风机的联合运行 14.3 泵与风机的工况调节 14.4 泵与风机的选用 14.5 常见故障的分析与排除
14.1 管路性能曲线与工作点
14.1.1管路性能曲线
管路特性曲线也叫管路性能曲线，是指泵或风机在管路系统中 工作时，其实际扬程（或压头）与实际流量之间的关系曲线。 由图可得方程
得相似工况曲线方程为：
H HB 2 2 Q SQ 2 QB
变速调节工况分析
相似工况 曲线
绘出通过B点的相似工况曲线,与转数n的性能曲线I交于C点， 在图中读数QC。B点与C点是相似工况点，C点又在转数为n 的性能曲线上。因此有：
n QC n' Q B
改变泵或风机转速的方法 （1）改变电机转速
14.1 管路性能曲线与工作点
14.1.3 运行工况的稳定性
泵或风机的Q一H性能曲线大致可分为三种类型： (1)平坦形；(2)陡降形；(3)驼峰形。
前两种类型的性能曲线与管路 性能曲线一般只有一个交点， 此交点为稳定的工作点。
有些低比转数泵或风机的性 能曲线呈驼峰形，这样的性 能曲线与管路性能曲线有可 能出现两个交点D和K，这 种情况下，
2
绘出管路特性曲线2-2，新的交点即为此时工作点 读图得
p=610Pa时，Q=570m3/h
（3）对第一种情况附加正 压150pa（即管路系统两端 压差）
则管路特性方程为
p 150Biblioteka 0.0012Q2绘出管路特性曲线3-3， 交点即为此时工作点
读图得出
p=590Pa时，Q=590m3/h
此例可看出：当阻力增加50％时，风量减少
14.3.4 变径调节
变径调节是将离心泵叶轮车削去一部分后，装好再运行用 以改变水泵特性的一种调节方法，这种调节方法具有不可 逆的特点。这也是离心泵所特有的调节方法。 在一定车削量范围内 ，叶轮的切削要符合车削定律。
对于水泵，制造厂通常对同一型号泵，出标准叶轮外，还 提供几种经过车削的叶轮供选用。
14.2 泵与风机的联合运行
14.2.1 并联运行 并联运行的目的——增加流量
当系统要求的流量很大，用 一台泵或风机其流量不够时，或 需要增开或停开并联台数，以实 现大幅度调节流量时，或保证不 问断供水(气)的要求，作为检修 及事故备用时，宜采用并联运行。
并联运行的工况可以用图解法
在并联支管管路阻力相等或相差不大条件下， 泵或风机并联运行的特性曲线由各单机的性能曲线 在等扬程(风压)下，流量叠加得到；管路性能曲线 由静扬程和一条支管与干管的管路损失之和得到。
串联运行时，应保证各单机在高效区内运行。 在串联管路后面的单机，由于承受较高的扬程(风压) 作用，选机时应考虑其构造强度。风机串联，因操 作上可靠性较差，一般不推荐采用。 一般说来，两台或两台以上的泵或风机联合运 行要比单机运行效果差，工况复杂，分析麻烦。
14.3 泵与风机的工况调节
实际工程中，随着外界的需求，泵与风机都要经常进 行流量调节，即进行工况调节。如前所述，泵与风机运行 时工况点的参数是由泵、风机的性能曲线与管路性能曲线 共同决定的。 工况调节的基本途径是：
D点是稳定工作点， K点是不稳定工作点。
M点是极不稳定工作点。
当水泵向高位水箱送水、或风机 向压力容器或容量甚大的管道送 风时，由于位能差Hz变化而引起 管路性能曲线上移，如图中虚线 所示，以致与泵或风机的Q—H曲 线脱离，于是泵的流量将立即自 QM突变为零。
因此，在使用驼峰形Q—H性能 曲线时，切忌将工作点选在切 点M以及K点上。 大多数泵或风机的特性都 具有平缓下降的曲线，当少数 曲线有驼峰时，则工作点应选 在曲线的下降段，故通常的运 转工况是稳定的。