第六章泵与风机的调节与运行总结
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tg 1
vm v1u v2u u 2
改变叶片安装角βb ,冲角i和β∞也随之发生变化。从而使扬程 (全压)、流量发生变化,以达到工况调节的目的。
图6-11 动叶可调轴流泵性能曲线
固6-14 动叶可调轴流风机与入口导流器调节的离心 风机性能曲线比较
五、液位调节(汽蚀调节) 液位调节就是利用水泵系统中吸水箱内水位的升降来调节流 量。由于泵入口液柱(压力)降低,泵内发生汽蚀,使水泵 性能曲线突然下降。不同液位高度相应的汽蚀性能曲线与管 路性能曲线交点即为一系列工作点。
2、偶合器的充液率 通常外特性是指液力偶合器在全 充油量情况下的输出特性曲线。
C V V0
充油量不同时,所有扭矩曲线都 交于 i=1.0这一点。
图6-24 液力偶合器部分充油时外特性
三、液力偶合器传动的功率损失
通过前面的学习我们知道η= i,那么速比较小的情况下,是否 偶合器的损失较大呢? 设泵轮功率为 PP,涡轮功率为 PT,则
偶合器传动损失的功率为
所以
i 2 i3 P PP PT 3 PT 0 i0
为求出偶合器最大传动功率损失,对上式求导
d (P) 2i 3i 2 PT 0 0 3 di i0
解得 i=0及 i=2/3。 结论:(1)i=0,制动工况,涡轮静止; (2)i=2/3,功率损失最大值时的速比。
图6-33 两台相同性能泵并联运行
(2)并联时每台泵的流量比 它单独运行时的流量减少了, 即qVB<qVC; (3)总扬程比单独运行时扬 程提高了,即HA>HC。 (4)对于经常处于并联运行 的泵,为提高其运行的经济性, 应按 ? 点选择泵。 B点
所谓调节,就是在运行中按照客观要求,用人为的方法改变 工作点的位置。 方法:分别或同时改变这两条性能曲线使工作点位置改变。 一、节流调节
节流调节是通过改变管路系统调节阀的开度,使管路曲线形 状发生变化来实现工作位置点的改变。节流调节分出口端节 流调节和入口端节流调节两种方法。
1、出口端节流调节
多余的能量△H完全消耗在调节阀
图6-7 叶轮入口速度三角形 图6-7 入口导流器调节性能曲线
由于进口导流叶片既是风机的组成部分,又属于整个管路系 统,因此进口导流器的调节既改变了风机性能曲线,也使管 路性能曲线发生变化。当风机导流叶片角度分别为0o、30o、 60o时,风机的工作点分别为1、2、3。
轴向导流器
径向导流器
三、旁通调节 旁通调节是在泵或风机的出口管路上安装一个带调节阀门的 回流管路2,当需要调节输出流量时,通过改变变回流管路2 上阀门的开度,从输出流体中引出一部分返回到泵与风机入 口,从而在泵与风机运行流量不变的情况下,改变输出流量, 达到调节流量的目的。
应用:锅炉给水泵为防 止在小流量区可能发生 汽蚀二设置再循环管路, 进行旁通调节。
图6-10 旁通调节 1-压力管路;2-回流管路
四、动叶调节
动叶调节是在泵与风机转速不变的情况下,通过改变动叶片 安装角βb来改变泵与风机的性能曲线形状、使工作点位置改 变,从而实现工况调节的。
b i
第五节 泵与风机的联合运行
一、并联运行 并联运行就是两台或两台以上泵或风机同时向同一管路系统输 送流体的工作方式。主要目的是为了增加泵或风机的流量。
1、相同性能的泵并联运行 特点:各泵性能曲线在同一扬 程下流量相加。 (1)在忽略非共用段管路阻 力前提下,并联时总流量等于 每台泵流量之和,即qVA=2qVB, 而HA=HB。
变速调节节省的功率为
P PA PB gqV 1H /
2、变速措施 液力偶合器 定速电机 油膜(粘液)滑差离合器 电磁转差离合器
变速电机
汽轮机驱动
【例6—1】在转速n1=960r/min时, 10SN5×3型凝结水泵的H1—qv1性能曲 线绘于右图中。试求当该泵的转速降低 到n2=900r/min运行时,管路系统中流 量减少了多少?管路性能曲线方程式H =80+5300qv2。 解:(1)绘出管路性能曲线; (2)比例定律求H2、qV2;
PP PT / PT / i
根据比例定律,得
PT n ( T )3 PT 0 nT 0
下标0表示最高效率点
nT nP 3 i 3 PT ( ) PT 0 ( ) PT 0 nP nT 0 i0
代入,得
i2 PP 3 P T0 i0
PT 因为 i PP
P PP P T
(3)i<2/3时,虽然传动效率随 i 的降低而下降,但损失功率
小于2/3处,原因是泵与风机功率与转速成3次方关系。
四、液力偶合器的特点
1、可以实现无级变速 液力偶合器的调速范围为 i=0.2~0.98,实际运行中当 i<0.4时常出现不稳定状况。 2、可以满足锅炉点火工况要求 锅炉点火时,要求给水量较小。 3、可以空载启动,离合方便 利用液力偶合器的充、放油,可实现无油空载启动原 动机。 4、可以隔离振动 泵轮与涡轮无机械连接。 5、对动力过载起保护作用 动力过载时可有效保护原动机。 6、液力偶合器运转时,有一定功率损失 最大功率损失处速比为 i=2/3。
一、液力偶合器传动原理
循环圆:泵轮与涡轮所组成的轴面腔室; 勺管:可以在旋转内套与涡轮间的腔室中移动,以调节循环 圆内的工作油量。
由动量矩方程得泵轮作 用于工作油的力矩为:
M po qV (v2uP r2 v1uP r1 )
工作油作用于涡轮上的 力矩为:
M oT qV (v1uT r2 v2uT r1 )
六、变速调节 1、变速调节原理及节能效果 A点轴功率
PA gqV 1H A / gqV 1 ( H B H ) /
1 gqV 1 ( H B H ) gqV 1 ( H B H )( 1)
B点轴功率
PB gqV 1H B /
1 gqV 1H B gqV 1 H B ( 1)
的节流损失上。 应用在离心泵,调节简单可靠。
2、入口端节流调节 主要用于风机上,它是通过改 变入口挡板开度来调节流量。 △H1< △H2, 入口挡板调节比 出口节流调节损失小,运行经济 性要好一些。 但是,对于水泵来说,不可采 用入口端节流调节。
二、入口导流器调节 入口导流器调节是离心风机广泛采用的一种调节方式,通 过改变入口导流器的装置角使风机性能曲线改变来实现调节。 导流器全开时,导流器的叶片角为0o,气流沿径向进入叶轮。
驼峰状性能曲线与管路性能曲线交点 可能有两个,其中在泵与风机性能曲 线的下降段的交点为稳定工作点。 为什么K点不稳定?
图6-4 泵与风机的不稳定工作区
思考: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,pM ),如下图所示。当降转速后,流量减小到qVA, 试定性确定这时的转速。
第二节 泵与风机的调节
解: PA gqV H 1.29(kW ) 1000 1
PA1
gqV 1H1 1.38(kW ) 1000 2
gqV 2 H 2 PA2 0.64(kW ) 1000 1
第四节 液力偶合器
液力偶合器又称液力联轴器,主要由泵轮、涡轮、旋转内套、 勺管等组成;一般泵轮与涡轮叶片数差1~4片。
第六章 泵与风机的调节与运行
第一节 管路性能曲线和泵与风机工作点 第二节 泵与风机的调节 第四节 液力偶合器 第五节 泵与风机的联合运行 第六节 泵与风机的启动、运行和维护 第七节 泵与风机的不稳定工况
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 管路性能曲线和泵与风机的工作点
泵与风机的性能曲线,只能说明泵与风机自身的性能,但泵与 风机在管路中工作时,不仅取决于其本身的性能,而且还取决 于管路系统的性能,即管路特性曲线。由这两条曲线的交点来 决定泵与风机在管路系统中的运行工况。 一、管路性能曲线 管路性能曲线就是流体在管路系统中通过的 流量与所需要的能量之间的关系曲线。
图6-2 泵的工作点
M点为能量供需平衡点。 A点:HA>HA′,多余的能量必使 管内流体加速,流量增大,直到 移至M点。 B点:HB<HB′,能量供不应求, 使流量减少,工作点向M点移动。
图6-2 泵的工作点
因为真正克服管路阻力的只是 全压中的静压部分,所以有时 风机还用静压工作点N。
图6-3 风机的工作点
根据相似理论,同一系列几何相似的液力偶合器,在相似工况 下传递的力矩值,与液体的ρg、泵轮转速nP的平方和直径D的 五次方成正比。
M P P gnP D5
2
泵轮系数λP表示为:
MP P gnP 2 D5
λP是液力偶合器的重要参数,其值高,说明偶合器的能容高、 性能好。
二、液力偶合器的特性
p p H Hp hw g p ( p p) ghw
hw KqV
2
管路性能曲线表明:对一定的管路系 统来说,通过的流量越多,需要外界 提供的能量越大;管路性能曲线的形 状、位置取决于管路装置、流体性质 和流动阻力。
图6-1 管路性能曲线
二、泵或风机的工作点 如果将其一转速下泵或风机性能 曲线和管路性能曲线按同一比例 绘于同一坐标图上,则两条曲线 相交于M点,即工作点。
图6-21 液力偶合器速度三角形
根据流体力学原理,泵轮与涡轮之间的轴向间隙无叶片,所 以无粘性流体在旋转方向上的动量矩不变,即 rvu=常数。
v1uP v2uT;v2uP v1uT
所以,在忽略各项损失的情况下,可以认为: M P MT MP——偶合器的输入力矩,即泵轮力矩; MT——偶合器的输出力矩,即涡轮力矩。
1、偶合器的外特性:是在泵轮转速nP、工作油密度ρ及运动粘 性系数γ不变的条件下,泵轮力矩MP(MT)、效率η与速比 i 的 函数关系。
(1)扭拒MP(MT)随速比的增 加而降低。 i=1 即 nP=nT,扭拒为零; i=0 即 nT=0时,扭拒MP(MT)达 到最大;制动工况,制动扭拒。
图6-22
qV 2 qV 1 H 2 H1 ( n2 900 qV 1 0.91875 qV 1 ( L / s) n1 960 n2 2 900 2 ) H1 ( ) 0.86410 H1 n1 960
(3)作H2-qv2性能曲线,得交点B,求得流量减少16.3%。
【例6-2】某水泵在转速为n1= 1450r/min时的性能曲线和管路 性能曲线如图所示,若把流量调 节为qv=8m3/h,比较采用节流调 节和变速调节各自所消耗的功率。 假定泵原来效率为65%,节流调 节后效率为63%。
液力偶合器的外特性
(2)液力偶合器的效率η随着速 比 i 的增加而直线上升。 当效率高达A点(i=0.985)后,效 率曲线急剧下降到C点(i=0.99)
(3)设计工况点,液力偶合器应 具有尽可能大的扭矩,亦就是尽 可能大的力矩系数λ P。
图6-22 液力偶合器的外特性
(4)i=0 时,扭矩应尽可能地小。它意味着防护性能好、 脱离性能好,因空转而损失的发热少。
偶合器的效率η为:
M T T nT nP M PP
设泵轮与涡轮的速比为 i,则
i nT nP
结论:忽略各种损失的情况下,液力偶合器的传动效率等于 传动的速比。
速比与滑差率 s 有下列关系: nP nT i 1 1 s nP 液力偶合器的速比一般为0.97~0.98,滑差一般为0.02~0.03。
图6-14 水泵液位调节
NPSHa
p0 pv H g hw g
图6-14 水泵液位调节
(1)汽轮机负载正常,水泵工作点为M; (2)汽轮机负载减小,凝结水量小于水泵流量时,热水井中 水位下降,入口压力降低,水泵汽蚀,工作点移至M1; (3)若汽轮机负载继续减小,则工作点移至M2。 所以,不同的倒灌高度对应着不同的工作点,自动达到了调 节流量的目的。
说明: (1)采用汽蚀调节对泵的通流部件损坏并不十分严重,而 可使泵自动调节流量,减少运行人员,降低水泵耗电约 30%~40%; (2)在中小型发电厂的凝结水泵上被广泛采用,大型电厂 设备安全性非常重要,一般不采用汽蚀调节; (3)实际工作中,必须比较采用汽蚀调节的经济效益,以 及由于汽蚀所增加的检修工作量的相关问题; (4)汽蚀泵的叶轮采用抗汽蚀材料。