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1、泵 与 风 机 知 识 培训交流,讲师：,请将手机关闭或振动；不要随意进出；不要私下交流；未经许可不能中途离场；如遇特殊原因离场须经讲师批准；,会场纪律,以上每违反一项，现场做10个俯卧撑/下蹲起。,欢迎随时提出问题！欢迎积极回答问题！,欢迎老师到来！,一、分类及工作原理,一、分类,按泵与风机工作原理分类：,二、工作原理（一）叶片式泵与风机,图 0-4 叶片式泵结构示意图,工作叶轮旋转时叶轮上的叶片将能量连续地传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远处的泵与风机。按叶片对流体作功的原理不同，又可分为离心式、轴流式和混流式三种，如图0-4所示。,离心泵示意图,轴流泵示意图,混流泵示意图,叶轮,
2、叶轮,叶轮,压出室,吸入室,扩散管,导叶,导叶,泵壳,1、离心式泵与风机的工作原理,叶轮旋转，叶片迫使流体旋转对流体沿它的运动方向作功；,叶轮连续地旋转，流体也就连续地排出、吸入，形成离心式泵与风机的连续工作。,流体在惯性力的作用下，从叶轮中心流出，并进入压出室；,在叶轮中心形成低压区，在吸入端压强的作用下，流体经吸入室进入叶轮；,风机叶轮,离心泵模型,离心泵剖面图,2、轴流式泵与风机的工作原理 流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力此叶片的推力对流体作功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作。,入口静叶,动
3、叶,出口静叶,入口静叶调节机构,2、轴流式泵与风机的工作原理 流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在原动机驱动下旋转时，旋转着的叶片给绕流流体一个轴向的推力此叶片的推力对流体作功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶轮连续旋转即形成轴流式泵与风机的连续工作。,轴流泵,3、混流式泵与风机的工作原理 与离心式相比，混流式泵与风机流量较大、能头较低；但和轴流式相比，混流式泵与风机流量较小、能头较高。总之，从性能上看，它是介于离心式和轴流式之间的一种泵与风机。而其叶轮形状和工作原理也都具有两者的特点。,叶轮,导叶,（二）容积式（又称定排量式)）泵与风机 通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵与风机。根据机械
4、运动方式的不同还可分为往复式和回转式。,往复式,活塞泵原理图,活塞泵模型,（二）容积式（又称定排量式）泵与风机 通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵与风机。根据机械运动方式的不同还可分为往复式和回转式。,回转式,悬片式真空泵,齿轮泵,双螺杆泵,萝次风机,活塞泵结构图,（三）其它类型的泵与风机的工作原理,射流泵,无法归入前面两大类的泵与风机。这类泵与风机主要特点是利用具有较高能量的工作流体来输送能量较低的流体。例如，液环泵、射流泵等。,上述三种类型的泵与风机中，用途最广泛的是叶片式泵与风机。这是因为，与其它类型相比，叶片式泵与风机具有效率高、性能可靠、容易调节等优点，特别是可以制成各种能头
5、及流量的泵与风机以满足不同的需求。所以在火力发电厂及其它工业中得到了广泛的应用。因此，学习时时我们将着重讨论叶片式泵与风机。,根据电厂用泵与风机使用的实际情况，我们学习时也对活塞泵和柱塞泵、齿轮泵和螺杆泵、罗茨风机以及和射流泵等的工作原理与性能作一点了解。,二 泵的气蚀及危害,一、泵内汽蚀现象,1、形 成：,机械侵蚀,化学腐蚀,内向爆炸性冷凝冲击，微细射流疲劳破坏,汽泡溃灭活性气体凝结热腐蚀性破坏,（水力机械的系统和设备）,点蚀,2、什么是：汽泡形成发展溃灭过流壁面破坏的全过程。,3、分 类：移动汽蚀、固定汽蚀、旋涡汽蚀、振动汽蚀。,蜂窝状汽蚀。,汽蚀对泵叶轮的破坏,电厂循环水泵叶轮汽蚀,二、
6、对泵运行的危害,1、缩短泵的使用寿命：粗糙多孔显微裂纹蜂窝状或海绵状侵蚀呈空洞。,3、影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜伏性汽蚀（易被忽视）。,2、产生噪声和振动：若振动产生汽泡，汽蚀产生振动互相激励汽蚀共振。,泵内汽蚀的产生与那些因素有关？又如何防止呢？,提高泵抗汽蚀性能的措施,泵在运行中汽蚀与否，是由泵本身的汽蚀性能和吸入装置 的特性共同决定的。因此，解决泵汽蚀问题可从如下四个方面入手：,（一）降低必需汽蚀余量以提高泵抗汽蚀性能的措施,（四）首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料,（二）提高有效汽蚀余量以防止泵汽蚀的措施,（三）运行中防止汽蚀的措施。,多级泵首级叶轮采用双吸式，在qV、
7、n和c相同的情况下，其必需汽蚀余量变为单吸叶轮的必需汽蚀余量的0.63 倍？如国产125MW 和 300MW汽轮发电机组的给水泵首级叶轮均采用双吸式。,（一）降低必需汽蚀余量以提高泵抗汽蚀性能的措施,1多级泵首级叶轮采用双吸式,其加压和强制预旋w0 NPSHr；其轴向流道宽而长，汽泡后，只能沿其外缘运动，因p 溃灭，限制汽泡,不致使阻塞整个流道。在安装诱导轮之后，c值可由8001000 3000。目前国产火力电厂大型凝结水泵一般都装有诱导轮。,2加装诱导轮,在水泵安装时尽可能地减少吸入管路上的弯头等附件，并不设阀门等，合理地加大吸入管道的直径，以减小流速，尽量缩短吸入管道长度。,1、减少吸入管
8、路的阻力损失,3、设置前置泵,（二）提高有效汽蚀余量以防止泵汽蚀的措施,2、合理的选择泵的几何安装高度Hg,在可能的情况下,Hg；对吸饱和水的给水泵和凝结水泵必须采取Hd。确定Hg或Hd时，应留有较大余量，以防止在非正常工况时产生汽蚀现象。,单机容量锅炉给水泵的T和n泵入口有NPSHa除氧器的Hd安装困难且不经济。为降低除氧器的安装高度，国内外对大容量的锅炉给水泵，广泛采用在其前设置低速前置泵的方法。前置泵转速低，且具有较好的抗汽蚀性能，给水经前置泵升压后再进入给水泵，相当于提高了吸入池液面的压强水头 pe/g，提高了泵的NPSHa，改善了给水泵的汽蚀性能。,（1）规定首级叶轮的汽蚀寿命。运行
9、中一般不能因为给水泵或凝结水泵汽蚀而导致停机，为了避免因汽蚀而发生泵的重大损坏事故，火力发电厂应规定首级叶轮的汽蚀寿命，到时予以更换。,（2）泵应在规定转速下运行。泵在超过规定的转速下运行，根据泵的汽蚀相似定律可知，当转速增加时，泵的必需汽蚀余量成平方增加，则泵的抗汽蚀性能将显著降低。,（3）不允许用泵的吸入系统上的阀门调节流量。泵在运行时，如果采用吸入系统上的阀门调节流量，将导致吸入管路的水头损失增大，从而降低了装置的有效汽蚀余量。,（三）运行中防止汽蚀的措施。,（4）泵在运行时,如果发生汽蚀,可以设法把流量调节到较小流量处；若有可能，也可降低转速。,受到使用和安装条件的限制不能完全避免发生
10、汽蚀的泵，应采用抗汽蚀性能好的材料制成叶轮，或将这类材料喷涂在泵壳、叶轮的流道表面上，以便延长叶轮的使用寿命。一般来说，材料的强度高、韧性好、硬度高、化学稳定性好，则它抗汽蚀性能也好。,（四）首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料,如高压给水泵广泛采用各种等级的铬不锈钢，目前国外认为满意的材料是含铬17%、镍4%的马氏体沉淀硬化不锈钢。,三 泵与风机的启动和运行,2、泵与风机的启动过程分析（以泵为例）,3、电动机的启动,电动机的启动转矩远大于泵所需的启动转矩，其启动电流一般为额定值的5 7倍。受地区电源容量的限制，一般电动机不直接全压启动，而是借助星三角启动器、启动补偿器等进行降压启动，以尽可能减小启
11、动电流。,4、大型泵与风机的启动,由于大型泵与风机的转动惯量较大，故其所需电动机的启动转矩也较大，启动中，电动机可能产生很大的冲击电流，以至影响到电网的正常运行。为改善泵与风机的启动条件，可采用变速调节的方法；对于大型动叶可调轴流式泵与风机，可在调节动叶安装角为最小的情况下启动。,四 泵与风机运行中的几个问题,泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行效率偏低、振动、磨损等问题。,效率问题：低效产品已逐步被较高效率的新产品所取代，并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得到了大大改善。,磨损问题：火力发电厂的引风机设置在除尘器之后，但由于
12、除尘器并不能把烟气中全部固体微粒除去，剩余的固体微粒将随烟气进入引风机，冲击叶片和机壳表面，引起引风机磨损并会沉积在引风机叶片上。由于磨损和积灰是不均匀的，从而破坏了风机的动静平衡，引起风机振动，甚至迫使锅炉停止运行。与引风机比较，制粉系统中的排粉风机的工作条件更差，其磨损也更为严重。,振动问题：泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严重时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。随着机组容量的日趋大型化，其振动问题亦变得尤为突出。引起泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将泵与风机的振动分为流体流动引起的振动、机械原因引起的振动以及由原动机引起的振动三类。,非流体流动引起的振
13、动及磨损等问题较易分析、掌握，流体流动引起的振动的问题是比较复杂的。,流体流动引起的振动包括：水力振动、旋转脱流引起的振动和喘振。,一、水力振动,水力振动主要是由于泵内或管路系统中流体流动不正常而引起的，它即与泵及管路系统的设计、制造优劣有关，也与运行工况有关，且主要因水力冲击和水泵汽蚀引起。,水力冲击,产生机理：由于水泵叶片的涡流脱离的尾迹要持续一段很长的距离，在动静部分产生干涉现象，当水由叶轮叶片外端经过导叶和蜗舌时，就要产生水力冲击，形成有一定频率的周期性压强脉动，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。,后果影响：若各级动叶和导叶组装位置均在同一方向，则各级叶轮叶片通过导叶头部时的水力
14、冲击将叠加起来，引起振动。如果这个频率与泵本身或管路的固有频率相重合，将产生共振。,f=zn/60（Hz）（4-24）,防止措施：适当增加叶轮外直径与导叶、泵壳与舌之间的距离，缓和冲击、减小振幅；组装时，将各级的动叶出口边相对于导叶头部按一定节距错开，以免水力冲击叠加、减小压强脉动。,二、旋转脱流引起振动,产生机理：在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以 的旋转速度沿叶轮旋向相反传播，致使脱流最终以（-）的速度旋转。称之为“旋转脱流”或“旋转失速”。,图4-30 叶片的正常工况和脱流工况,图4-31 动叶中旋转脱流的形成,二、旋转脱流引起振动,后果影响：风机进入不稳定工况区运行，叶轮
15、内将产生一个到数个旋转脱流区，叶片依次经过脱流区产生交变应力的作用，其作用频率与旋转脱流的转速及脱流区的数目成正比，会使叶片产生疲劳。若这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍，或等于、或接近于叶片的固有频率时，叶片将发生共振，进而造成叶片断裂，并可能将全部叶片打断。,防止措施：应尽量避免泵与风机在不稳定工况区运行。,三、喘振,喘振现象：若具有驼峰形性能曲线的泵与风机在不稳定区域内运行，而管路系统中的容量又很大时，则泵与风机的流量、压头和轴功率会在瞬间内发生很大的周期性的波动，引起剧烈的振动和噪声。这种现象称为“喘振”或“飞动”现象。,当用户所需要的流量小于qVK时,风机的运行工况点将由E
16、点滑向K点,并将周而复始地按EKCDE各点重复循环，形成运行工况的周期性波动。,图4-32 风机在大容量管路系统中运行的示意图,图4-33 喘振现象,原因分析：,防止措施：,三、喘振,（1）采用分流调节 可装设再循环管或自动排出阀门，使泵与风机的排出流量恒大于临界流量。,（2）采用变速调节 若管路性能曲线不通过坐标原点时，改变风机的转速，也可得到稳定的运行工况。,（3）采用动叶调节 对轴流式泵与风机，可减小其动叶安装角，使性能曲线向左下方移动。,（5）最根本的措施 尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的泵与风机。,（4）切割叶轮叶片 对选配容量裕量过大的泵与风机，可通过切割，减小其叶轮叶片直径，使性能曲线向左下方移动。,旋转脱流和喘振现象的区别与联系：,三、喘振,旋转脱流是叶片结构特性造成的一种流体动力现象，它的基本特性，如脱流区的旋转速度、脱流的起始点、消失点等，都有它自己的规律，不受泵与风机管路系统的容量和形状的影响。,喘振是泵与风机性能与管路系统耦合后振荡特性的一种表现形式，它的振幅、频率等基本特性受泵与风机管路系统容量的支配，其流量、全压和轴功率的波动是由不稳定工况区造成的。,试验研究表明：喘振现象总是与叶道内气流的旋转脱流密切相关，而冲角的增大也与流量的减小有关。所以，在出现喘振的不稳定工况区内必定会出现旋转脱流。,谢 谢,
