泵与风机-运行工况及调节

第五章 泵与风机的运行
江山入画 3
第二节 泵与风机运行工况的调节
三、入口导流器调节 1. 方法：调节装在风机入口处的导流器角度来调节工作 点； 2. 实质：改变风机性能曲线，因此而改变工作点； 3. 原理：(见P119图5-14,5-15,5-16)
可使v1u>0。 若转动导流器叶片角度，是外流体在进入叶轮前有一旋转运 动，即使v1u>0，1<90,由 上式可知，pT↓，同时由于w方向 不变，故v1↓，qv↓，从而达到了调节的目的。
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第二节 泵与风机运行工况的调节
五、变速调节 2. 变速调节
6). 调速方法：
1) 汽轮机拖动(国内多用，钢厂原有) 2) 直流电机(价格高、功率小，实验室中用) 3) 双速电机(国外多用，国内较少) 4) 交流变频电机(价格高，但现在已降到可接受的价位，不过 有电磁波污染) 5)定速电机＋液力变矩器(变速范围大，可无级变速，并能随 负荷的变化而自动调节，跟深的效率高(98%)，但成本较高， 大型泵与风机用)
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第一节 管路特性曲线及工作点
HC 一、管路特性曲线 前两项与所输送的流体的 流量没有关系，表示为 静能头Hst 阻力而与流量的平方成正比 所以：
pB p A

( H j H g ) hw
HC H st q
pC q
2 v
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第二节 泵与风机运行工况的调节
五、变速调节 1. 相似抛物线 前面已提到过相似抛物线的概念：当两泵或风机相似时
qvp qvm Dp n p H p Dp D n H m Dm m m
Hp
3
2
np n m
实际运行中，1不可能完全等于1y，故存在冲击损失，但不大。
为了提高pT，使v1u=0，这是在正常工作时；现欲使qv↓，pT↓，
4. 优点：调节时几乎无节流损失，能节省轴功率。 5. 缺点：增加了一套装置，属风机的一部分，且不如调 节转速节能。 6. 适用：中小型离心风机，及大型风机的辅助调节。
H
2 HC H st qv (泵)
pB p A
H st
2 pC qv (风机)
0
qv
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第一节 管路特性曲线及工作点
二、泵与风机的工作点 M 1. 工作点 HM 将泵与风机的性能曲线与管 道性能曲线按同一比例绘制 在同一图上，它们应有一交 点M，M点即为工作点。 0 qvM qv 为什么？ 因为此时泵所输出的流量为qvM,管路输送的流体流量也 是qvM；泵提供的扬程为HM,管路在输送上述流量的流 体时所需的扬程也是HM,所供正好等于所需，系统平衡。 所以M是工作点。 对于风机而言，因风机是靠静压克服管路阻力的，故 必须用pst — qv曲线与pc — qv曲线的交点确定工作点。
先讲最简单、最常用的。
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第二节 泵与风机运行工况的调节
一、出口节流调节(关阀门) 1. 方法：调节装在泵与风机 出口管路上的节流部件(阀 门等)； 2. 实质：改变出口管路上的 阻力损失，从而改变管路 特性曲线(值)，因此而改 变工作点； 3. 优点：简便、易行、可靠，泵中常用。 4. 缺点：不经济、损失大，在所有的调节方法中，这种 方法的损失最大。 A kW 功率损失为： P ( H A H B ) qvA / 1000 5. 适用：中小型离心泵(风机中有更好的方法,不用此法)。
v
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第二节
泵与风机 运行工况的 调节
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第二节 泵与风机运行工况的调节
定义：运行中按实际需要人为地改变泵与风机
的工作点，叫泵与风机运行工况的调节。 因为工作点全等于交点，要改变交点的位置， 不外乎有三种方法：


改变H — qv曲线； 改变HC —qv曲线； 同时改变两条曲线。
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第二节 泵与风机运行工况的调节
二、入口节流调节 1. 方法：调节装在泵与风机 入口管路上的节流部件(挡 板、阀门等)； 2. 实质：同时改变泵或风机性 能曲线与管路特性曲线(值) (因入口压力下降，风机的静 压降低)，因此而改变工作点； 3. 优点：简便、易行、可靠，风机中常用(因为损失比出 口节流调节小)，泵中一般不用(？)。 4. 缺点：仍有损失。 P h1qvC / 1000 C kW 功率损失为： 5. 适用：中小型离心风机，泵中一般不用，因为可能造 成汽蚀。
2
2
当D1=D2时，有 亦即： H kq2 v
qvp H m qvm
即
Hp q2 vp

Hm Hi H 2 k 2 2 qvm q vi qv
为一抛物线方程。 因为此式由相似条件推出，所以，凡相似的工况点都 必须在该抛物线上，反之，不在该抛物线上的点，与 该线上的点不相似，不能用相似定律。
qv 2 8 n2 n1 1450 1115 rpm qv1 10.4
另外，用扬程相似律还可算出：
n2 n1
H2 19 1450 1117 rpm H1 32
取平均值：n2=1116 rpm
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五、变速调节
7). 作题步骤总结： 1) 画出管路性能曲线，求出额定工作点； 2) 确定变速后的工况，如给出管路性能曲线方程，可代入qv后 求出HC(注意单位)，若没给，读图确定A2的qv、H(8,19)； 3) 求出过A2的相似抛物线方程： H=k qv 2,有k=19/82=0.297 所以，相似抛物线方程为：H=0.297 qv 2。 4) 描点，在图上绘出相似抛物线 5) 求出相似抛物线与原(n=n1)性能曲线的交点B,读出B(10.4,32) 6) B点与A2点为相似工况点，可用相似定律。n2,n’2如上，取 平均值1116rpm。 7) 与节流调节比较节能 分别求出调速点A2和节流调节点A1的 轴功率比较即可。
(m)
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第一节 管路特性曲线及工作点
一、管路特性曲线 如把2面移动到B 把1面移动到A,则：
HC pB p A
2 v2 v12 p2 p1 H z2 z1 hw 2g
(m)

( H j H g ) hw
HC就是系统（或装置、管路） 所需的能头
H
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H
第一节 管路特性曲线及工作点
二、泵与风机的工作点 2. 工作点的稳定性 M HA M点是否固定呢？(稳定？)， HM H 如稳定，则说明系统能正常 HCA 工作，否则，qv时大时小， 不能正常工作。 0 现分析分析。 q q q q 先假设由于某种原因，qvM↓至qvA, 此时泵所输送的流量与管路中的流量相同，但泵所提供的能量 为HA，而管路输送这些流量所需的能头为HCA,HA>HcA,意即泵所 提供的能头超过管路所需的能量，系统中能量过剩(供大于求)， 剩余的能量只能使系统的流速加大，v↑→qv↑→qvA→qvM,回到M 工作点。 反之，如流量增加至qvB,同样也会有B→M,即M点是稳定的。 所以，泵与风机运行工况(工作点)只能是M点，且运行稳定。





第一次课中曾提到的两个效率，前面所讲的大多是设计效率， 以下是运行效率。 到目前而言存在的问题： 1. 性能曲线是一条连续的曲线，其上有无穷多个点，泵与风机 在某一时刻只能有一个工作点，到底在哪一点上工作，工作时 的qv如何定，现在无法知道。 2. 前面讲过，设计效率在0.6～0.95之间，为什么一开始又说， 运行效率有的会低于50%呢？ 3. 有时在运行中发现，某一台泵的运行效率为75%，设计效率 为80%，换了一台新泵的设计效率为90%，额定的H、qv都比旧 泵大，安装后按理说其运行效率应比旧高，但实测发现，新泵 的运行效率却降低了，如只有70%或更低，甚至还出现了电机 电流过大现象，弄不好还有烧电机的危险，为什么？ 4. 有时阀门全开时，运行效率比较低(如60%)，但稍关阀门之 后，运行效率反倒有所提高，如达到了65%。但关阀门等于增 加阻力，也就是增加了消耗，效率应下降才对。 这些问题都可通过运行的工作点的确定来解决。
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第二节 泵与风机运行工况的调节
五、变速调节 2. 变速调节 1). 方法：改变泵或风机的主轴转速(皮带轮或液力 联轴器)或改变原动机的转速(调速电机、变频、 汽轮机等)； 2). 实质：改变泵或风机的性能曲线，从而改变工 作点，改变后的工作点由相似定律求出(方法后 讲 )。 3). 优点：无任何损失，调节效率高。 4). 缺点：投资较大，但目前正得到改善。 5). 适用：大型泵与风机。
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第二节 泵与风机运行工况的调节
四、水泵的汽蚀调节 1. 方法：水泵吸入水池水位降低时，性能曲线突然改变， 形成堵塞工况，引起流量下降，从而达到了调节流量 的目的，这种方法不用人工干预自动进行； 2. 实质：利用泵的汽蚀性能，改变泵的性能曲线，从而 改变工作点。
在M点工作时，Hg=Hgmax，即接近汽蚀，但当汽轮机(或制冷
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第一节 管路特性曲线及工作点
一、管路特性曲线 定义：管路特性曲线是指流体在管路中流动是时，流 量与维持该流量所需的能量之间的关系。 以泵为例。