泵和风机教案课件.ppt
一台泵或风机，在某一转速下，所提供的流量和扬程是密切相关的，并有无数组对应值(Q1，H1)、(Q2，H2)、(Q3，H3)。泵或风机实际的工作点(Q，H)，还取决于它所连接的管路特性。可以肯定，泵或风机所提供的压头一定等于管路所需要的压头（流动损失），此时的压头所对应的流量就是泵或风机所提供的流量，这也就是泵或风机的“自动平衡性”。一、管路特性曲线 首先写出管路损失与流量的关系。通常与泵或风机相连的管路，在流体流动时，有如下能量损失：管路两端的压差、管路两端的高差、整个管路的流动阻力。下面分别讨论。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,一、管路特性曲线 管路两端的压差与高差 整个管路的流动阻力 包括：沿程损失和局部损失，均为流量的二次函数。所以,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,一、管路特性曲线具体地讲，SH2/Q2 H2/Q2，“”表示设计值，如是算出S。所以：H(p2p1)/HZ(H2/Q2)Q2将此关系绘制在以流量和压头组成的直角坐标图上，注意到前两项为常数，则得一条在Y轴上截距等于（p2p1）/HZ的抛物线。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,二、泵与风机的工作点 泵或风机的特性与管路的特性两者相互无关，但是泵或风机与管路连接起来后，两者将“服从”同一个流量和扬程（损失）。于是将两者组成方程组，其解就是它们共同的“工作点”。方法是：将两条特性曲线绘在一张图上，求出交点。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,例题：当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选一个风机的特性曲线如图。计算风机实际工作点；当系统阻力增加50时的工作点；当空气送入有正压 150Pa 的密封舱时的工作点。解：先绘制管网特性曲线。当Q500m3/h，p300Pa；当Q750m3/h，p675Pa；当Q250m3/h，p75Pa；由此可以绘制出管网特性曲线。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,例题：当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选一个风机的特性曲线如图。计算风机实际工作点；当系统阻力增加50时的工作点；当空气送入有正压 150Pa 的密封舱时的工作点。解：绘制管网特性曲线。由曲线和曲线的交点得出，工作点参数为：p550Pa，Q690m3/h。当阻力增加50时，管网特性曲线将有所改变。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,例题：当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选一个风机的特性曲线如图。计算风机实际工作点；当系统阻力增加50时的工作点；当空气送入有正压 150Pa 的密封舱时的工作点。解：当阻力增加50时，当Q500m3/h，p450Pa；当Q750m3/h，p1012Pa；当Q250m3/h，p112Pa；由此可以绘制管网特性曲线。由曲线和曲线的交点得出，工作点参数为：p610Pa，Q570m3/h。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,例题：当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选一个风机的特性曲线如图。计算风机实际工作点；当系统阻力增加50时的工作点；当空气送入有正压 150Pa 的密封舱时的工作点。解：对第一种情况附加正压150Pa，则 p150SQ2。显然，该管路特性曲线相当于管网特性曲线向上平移150Pa。由曲线和曲线的交点得出，工作点参数为：p590Pa，Q590m3/h。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,例题讨论：1、压力增加了50，风量相应减少了(690570)/690=17%。说明压力急剧增加，风量的减少与压力的增加不成比例。也就是说当管网计算压力与实际应耗压力有某些偏差时，对实际风量的影响并不突出。2、由于管路系统与风机联合运行，实际上的工作流量均不能等于500 m3/h。为了使风机供给的风量能够符合实际风量的要求，可采取以下办法：减少或增加管网的阻力 如通过改变管径、阀门调节，使管网特性改变，进而满足流量要求。图中，12，表示管路阻力损失降低。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,p,Q,1,2,Q1,Q2,例题讨论：更换风机 这时管网特性未改变，风机特性发生改变，进而满足流量要求。图中，12，表示风机改变。改变风机转数 改变风机转数以改变风机特性曲线，进而满足流量要求。改变风机转数的方法很多，例如：变速电机、改变供电频率、改变皮带轮传动比等。图中，12，表示风机转数降低。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,p,Q,1,2,Q1,Q2,p,Q,1,2,Q1,Q2,三、泵与风机运行工况的稳定性 泵与风机运行工况的稳定性，包含两层含义：是机器输出流量刚好等于管路系统所需要的流量；机器所提供的压头或扬程恰好满足管路在该流量下之所需。即具有“工作点”。泵与风机运行工况稍微偏离“工作点”，泵与风机有自动向“工作点”回归的能力。如图，具有工作点D；当由于某种扰动，系统流量由QD变为Q1，工作点向左偏移至1点时，泵或风机所提供的扬程或压头变大为 p1，管路阻力却为p1，于是流体因能量“过剩”而加速，导致流量向增大的方向变化，一直到由Q1变化为QD为止。反之，亦然。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,p,Q,1,2,Q1,Q2,D,QD,1,p1,P1,四、泵与风机运行的不稳定工况 1、低比转数的泵与风机的性能曲线有时是驼峰型，易产生不稳定运行工况 如图，驼峰型的性能曲线有可能与管路特性曲线具有两个交点，K 和 D。其中 D 点为稳定工作点，K 点为不稳定工作点。D 点为稳定工作点的分析同上。K 点为不稳定工作点的分析如下：当由于某种扰动，工作点向左偏移至1点时，泵或风机所提供的扬程或压头小于管路阻力，于是流体因能量“不足”而减速，导致流量向减小的方向变化，一直到流量变化为零为止。反之，当由于某种扰动，工作点向右偏移至2点时，工作点将一直滑向D点。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,p,Q,1,2,D,K,QH,四、泵与风机运行的不稳定工况 2、工况稳定与否的判断 如果，两条性能曲线在某个交点的斜率有：则此点为稳定工作点，反之为不稳定工作点。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,p,Q,D,K,QH,四、泵与风机运行的不稳定工况3、管路特性造成的不稳定工作举例开始时i，QCQ1。ij，QBQ1。jk，QA。如果QAQ1，曲线继续上升，两条曲线脱离，Q 0。水池水面下降，两曲线又开始相交，但流量为零，工作点在最左端。直至k j，工作点B。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,四、泵与风机运行的不稳定工况4、总结机器性能曲线为驼峰型，可能发生不稳定工况；管路性能曲线随运行改变时，可能发生不稳定工况。机器性能曲线为驼峰型，是发生不稳定运行的内因；管路性能曲线情况是发生不稳定运行的外因。大多数泵与风机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。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第一节 管路性能曲线及工作点,在工程实际中，常常将两台或多台泵或风机并联或串联在一个共同的管路系统中联合工作，目的在于：备用；增加流量或扬程；大幅度调节流量。一、并联运行 并联运行的泵与风机的型号可以不同，但应该尽可能相同。并联运行的泵与风机遵守：工作压头相同、流量叠加的原则。两台风机并联的情况：两台风机并联，管路两端的压头，与两台风机的压头相同；管路的总流量等于两台风机运行流量之和；两台风机的效率，分别是各自在并联后运行在分流量下的效率；两台风机的总功率是两台风机各自在并联后运行在分流量下的功率之和。具体的工况点，及其参数，依联合运行结果而定。联合运行工况点的确定，仍然采用特性曲线相交的做法。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,一、并联运行 两台风机并联的情况：,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,一、并联运行 两台风机并联的情况：,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,一、并联运行 两台风机并联的情况：,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,QDQD1QD2,一、并联运行 两台风机并联的说明：,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,D点为并联运行的工作点，其流量为QD，压头为HD；A1、A2分别为联合运行时每台风机所“贡献”的工况。D1、D2分别为关闭F2、F1时，F1、F2单独运行时的工况。,可以看出，QA1QA2QD；QD1QD2QD；HA1HA2HD；HD1HD2HD。,两机并联，流量方面均未能够发挥出单机的能力。两机并联，压头方面均高出单机的压头，乃阻力增加所致。两机并联，经济性如何，要看各机效率如何。,并联时，如果两台机器均在高效点工作，则经济性好。两台机器并联时的总效率等于：,一、并联运行 总结：,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,单机运行的机器性能曲线,采用并联增加管网流量或通过开、停并联机器台数跳跃式调节管网流量时，管路特性曲线平缓些（阻力数小一些）较好，如图中G1。,一、并联运行 总结：,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,并联运行的风机，其型号应尽量相同。特别地，如图所示，两台风机的性能曲线相差悬殊时，可能导致总流量甚至减小的情况出现。,一、并联运行 总结：,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,HDHC，b将出现倒流。,二、串联运行一般在单机不能提供所需的压头时，使用串联连接。第一台的出口与第二台的吸入口相连接。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,二、串联运行 串联运行的联合性能曲线是在同一流量下进行各单机的扬程或全压叠加而成。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,二、串联运行 风机系统如果有自然抽力（热压）存在，也可按串联运行的联合运行工况分析。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,二、串联运行 风机串联运行，管路性能曲线不与 AB 联合曲线相交时的特殊情况。A 机不能对扬程作贡献，却可能造成流量的下降。功耗肯定加大。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,二、串联运行 风机单独运行时，均不能达到设计扬程时的情况。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,二、串联运行 总结：只有当管路系统流量小，而阻力大的情况下，多机串联才是合理的。串联运行时，应尽可能采用性能曲线相同的泵或风机进行串联。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第二节 泵或风机的联合工作,一般来说，设备联合运行要比单机运行效果差，工况复杂，分析烦琐。是否采用，依具体情况而定。,实际工程中，泵与风机的运行工况常常需要根据实际需求进行调节。也就是，按照外界的需要，对相同流量进行调节。由于泵与风机的工作点是由泵与风机的特性曲线和管路性能曲线的交点决定的，所以，工况调节要从改变机器性能曲线和改变管路性能曲线两个途径着手。一、改变管路性能曲线的调节方法 改变管路性能曲线常用的方法是节流法，又称阀门调节法。压出管上阀门调节 利用开大或关小泵与风机压出管上的阀门，从而改变管路的阻抗系数S，使管路性能曲线改变，以达到调节流量的目的。此种调节方法十分简单，故而应用广泛。但是，它是靠改变阀门阻力来改变流量的，减小流量时，并不节能。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变管路性能曲线的调节方法 压出管上阀门调节 当阀门关小时，工作点由D变为D。虽然流量由Q1变小为Q2，但是扬程却反而增大。显然，与不节流相比，增加了的阻力损失。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变管路性能曲线的调节方法 吸入管上阀门调节 当吸入管上阀门关小时，管路性能曲线与风机性能曲线均发生变化，工作点由D变为D。对于水泵，不采用吸入管节流。但有时采用 吸液池液位 变化的自动流量调节法。吸液池液位 变化，相当于管路曲线平移。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法 通过改变泵或风机性能曲线的调节方法，可以既方便又节能地实现流量调节。在当前空调系统中得到广泛应用，如变风量系统（VAV）和变水量系统（VWV）。改变泵或风机性能曲线的调节方法有：改变泵或风机转数；改变风机进口导流阀的叶片角度；切削泵的叶轮外径及改变风机的叶片宽度和角度等。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机转数 由相似率可知，当改变泵与风机转数n时，其效率基本不变，但流量、压头、功率按下式改变：按此公式，可将泵与风机在某一转数下的性能曲线换算成另一转数下的性能曲线。它与不变的管路性能曲线的交点就是新的工作点。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机转数当改变泵与风机转数n为nm时，泵与风机的性能曲线H换成另一性能曲线Hm。它与管路性能曲线的交点由A变为D，D就是新的工作点。注意：泵与风机变速时，应验算泵或风机是否超过最高允许转速和电机是否过载。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机转数 改变泵与风机转数的方法：1、改变电机转数 异步电动机的理论转数为n可见，改变转数可以从改变P 或f 着手。采用可变磁极对(数)的双速电机 此种电机有两种磁极数，通过变速电气开关，可以方便地进行改变极数运行。它的调速是跳跃式的两级：30001500，15001000，1000750rpm。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机转数1、改变电机转数 变频调速 变频调速是在电机的供电线路上跨接变频调速器，通过均匀改变电机定子供电频率f达到平滑地改变电机的同步转数的。按照用户所需的某一控制参量(如流量、压力、温度)的变化自动地调整频率及定子供电电压，实现电机无极调速。因此，变频调速可以通过逐渐上升频率和电压实现电机的软启动。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机转数1、改变电机转数 变频调速 目前国内用于泵或风机调速的XBT系列变频调速电气控制柜已批量生产。国内可控硅调压的变频调速技术，也已逐步成熟。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机转数1、改变电机转数2、调换皮带轮 改变风机或电机的皮带轮直径，可以调节转数。此法经济上合理，但操作麻烦，暖通空调系统使用较少。比较适合于季节性或阶段性调节。纺织厂的空气处理室的轴流风机常用此法。3、采用水力联轴器调速 一般用在大型设备上。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机转数改变风机进口导流叶片角度 风机进口处的导流器，又称风机启动多叶调节阀。有轴向（左图）和径向（右图）两种。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法改变风机进口导流叶片角度 当改变导流叶片角度时，改变了阻力，可使风机或管路的特性曲线发生改变。导流叶片结构简单，使用方便。虽然从调节效率上来说，比调节转数差，但是又比单纯改变管路性能曲线好，是风机常用的调节法。目前，导流器已有标准图。有些风机出厂时就附有导流器，有的则是由设计者选用。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法改变风机进口导流叶片角度改变导流叶片角度时，特性曲线的变化 1、2、3为改变风机进口导流叶片角度时的工作点；1、2、3为改变风机进口导流叶片角度时的耗功；1、2”、3”为不改变风机进口导流叶片角度，等流量下的耗功。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,N2N2”,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法切削水泵叶轮调节其性能曲线 切削水泵叶轮直径是离心泵的一种独特调节方法。当切削叶轮直径时，如D2减小，转数不变，u2必然减小。按照公式：性能曲线将下降。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法切削水泵叶轮调节其性能曲线 切削水泵叶轮直径后，两个离心泵并不相似了。在切削量不大时，可近似使用相似率做计算。一般水泵厂有建议经验公式。通常，水泵厂对同一型号的泵除提供标准叶轮外，还提供两三种不同直径的叶轮供用户选用。例如：2BA6型泵的标准轮径为162mm，第一次切削后的轮径为148mm（称为2BA6A型），第二次切削后的轮径为132mm（称为2BA6B型），它们的性能曲线的关系如上图。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法切削水泵叶轮调节其性能曲线 改造实例 上海国际饭店空调水系统如图。运行中发现如下问题：即使供冷达到满负荷甚至超负荷时，水泵的扬程低于设计选用值。供暖运行时现象更为突出。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法切削水泵叶轮调节其性能曲线 改造实例 分析问题：根据水泵特性曲线的一般形状，随着流量的增加，扬程将减小。分析到系统的循环水量可能供大于求，这样的话，水泵的选择可能不是十分匹配。解决问题：建议改造水泵。切削叶轮；调换水泵。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,一、改变泵或风机性能曲线的调节方法切削水泵叶轮调节其性能曲线 改造实例 从性能曲线分析改造方案。,第三章 离心式泵与风机的管路工作分析、调节及选择第三节 离心式泵或风机的工况调节,
