安徽电气职院流体力学泵与风机教案10泵与风机的运行.docx

第十章泵与风机运行第一节管道的特性曲线及工作点一、教学目标：1 .掌握管道的特性曲线；2 .牢固掌握工作点的意义，并分析工作点的稳定性。二、教学重点与难点重点：工作点的意义；难点：管道的特性曲线。三、教学方式及教具教学方式：采用设问、提问和鼓励学生自行分析等与学生互动的方式，充分调动学生的听课主动性，启发学生积极思维。教具：必要的挂图、教具或多媒体幻灯教学等手段，使教学内容直观、形象化，以强化教学效果。四、教学时间分配（共100分钟）1 .复习旧课、引入新课5分钟2 .讲授新课90分钟；3 .小结3分钟，布置作业2分钟。五、教学内容提要1 .管道的特性曲线2 .工作点六、板书设计一、管道的特性曲线二、工作点七、本节课内容小结八、作业：P154思考题：1、2；习题：1、5。第二节泵与风机的联合工作一、教学目标：1 .掌握泵与风机的联合工作的目的；2 .牢固掌握泵与风机联合工作后，工作点和性能的变化。二、教学重点与难点重点：泵与风机联合工作后，工作点和性能的变化；难点：泵与风机联合工作后特性曲线绘制及工作点的分析。三、教学方式及教具教学方式：采用设问、提问和鼓励学生自行分析等与学生互动的方式，充分调动学生的听课主动性，启发学生积极思维。教具：必要的挂图、教具或多媒体幻灯教学等手段，使教学内容宜观、形象化，以强化教学效果。四、教学时间分配（共100分钟）1 .复习旧课、引入新课5分钟2 .讲授新课90分钟；3 .小结3分钟，布置作业2分钟。五、教学内容提要1 .泵与风机的并联工作2 .泵与风机串联工作3 .相同性能泵与风机联合工作方式的选择六、板书设计联合工作方式串联并联装置示意目的性能曲线对管道性能曲线要求分析结论七、本节课内容小结八、作业：Pi54思考题：3、4、5；习题：2、3、7o第三节泵与风机的运行调节一、教学目标：1 .牢固掌握泵与风机变速调节方式和可动叶片调节方式；2 .了解节流调节和汽蚀调节方式。二、教学重点与难点重点：变速调节方式和可动叶片调节方式；难点：变速调节方式和汽蚀调节方式。三、教学方式及教具教学方式：采用设问、提问和鼓励学生自行分析等与学生互动的方式，充分调动学生的听课主动性，启发学生积极思维。教具：必要的挂图、教具或多媒体幻灯教学等手段，使教学内容直观、形象化，以强化教学效果。四、教学时间分配（共100分钟）1 .复习旧课、引入新课5分钟2 .讲授新课90分钟；3 .小结3分钟，布置作业2分钟。五、教学内容提要1 .节流调节2 .入口导流器调节3 .汽蚀调节4.变速调节六、板书设计一、节流调节二、入口导流器调节三、汽蚀调节四、变速调节七、本节课内容小结八、作业：P54思考题：7、9：习题：8、9o第四节泵与风机的运行中的主要问题一、教学目标：1 .掌握泵与风机运行中振动的原因及消除措施；2 .了解消除泵与风机噪音的方法及减轻磨损的措施；二、教学重点与难点重点：泵与风机运行中振动问题；难点：风机的喘振问题。三、教学方式及教具教学方式：采用设问、提问和鼓励学生自行分析等与学生互动的方式，充分调动学生的听课主动性，启发学生积极思维。教具：必要的挂图、教具或多媒体幻灯教学等手段，使教学内容直观、形象化，以强化教学效果。四、教学时间分配（共100分钟）1 .复习旧课、引入新课5分钟2 .讲授新课90分钟；3 .小结3分钟，布置作业2分钟。五、教学内容提要1 .泵与风机的振动2 .泵与风机噪音3.泵与风机磨损六、板书设计一、泵与风机的振动二、泵与风机噪音三、泵与风机磨损七、本节课内容小结八、作业：作业：P154思考题：9；习题：10、11。第四节泵与风机运行中的主要问题一、教学目标：1 .掌握锅炉给水泵运行中注意的问题；2 .掌握轴向推力及其平衡方法。二、教学重点与难点重点：锅炉给水泵运行中注意的问题轴向推力及其平衡方法；难点：轴向推力的平衡原理。三、教学方式及教具教学方式：采用设问、提问和鼓励学生自行分析等与学生互动的方式，充分调动学生的听课主动性，启发学生积极思维。教具：必要的挂图、教具或多媒体幻灯教学等手段，使教学内容直观、形象化，以强化教学效果。四、教学时间分配（共100分钟）1 .复习旧课、引入新课5分钟2 .讲授新课90分钟；3 .小结3分钟，布置作业2分钟。五、教学内容提要1 .锅炉给水泵运行中注意的问题：汽蚀，暖泵；2 .轴向推力及其平衡六、板书设计一、锅炉给水泵运行中注意的问题二、轴向推力及其平衡七、本节课内容小结八、作业：作业：Pi58思考题：10;习题：12、13。第十章泵与风机的运行1 .本章教学提纲：一、管路特性曲线及工作点：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.二、泵与风机的联合工作：当采用一台泵或风机不能满足流量或能头要求时，往往要用两台或两台以上的泵与风机联合工作。泵与风机联合工作可以分为并联和串联两种。三、运行工况的调节：泵与风机运行时，由于外界负荷的变化而要求改变其工况，用人为的方法改变工况点则称为调节。工况点的调节就是流量的调节，而流量的大小取决于工作点的位置，因此，工况调节就是改变工作点的位置。通常有以下方法，一是改变泵与风机本身性能曲线；二是改变管路特性曲线；三是两条曲线同时改变。四、运行中的主要问题：(1) 泵与风机的振动：汽蚀引起振动，旋转失速(旋转脱流)引起振动，机械引起的振动(2) 噪声(3) 磨损2 .本章基本概念：一、管路特性曲线：管路中通过的流量与所需要消耗的能头之间的关系曲线二、工作点：将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，则这两条曲线相交于某一点，该点即泵在管路中的工作点。三、泵与风机的并联工作：并联系指两台或两台以上的泵或风机向同一压力管路输送流体的工作方式，并联的目的是在压头相同时增加流量。四、泵与风机的串联工作：串联是指前一台泵或风机的出口向另一台泵或风机的人口输送流体的工作方式，串联的目的是在流量相同时增加压头。3 .本章教学内容:第一节管路特性曲线及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、管路特性曲线现以水泵装置为例，如右图所示，泵从吸人容器水面A-A处抽水，经泵输送至压力容器BB,其中需经过吸水管路和压水管路。下面讨论管路特性曲线。管路特性曲线，就是管路中通过的流量与所需要消耗的能头之间的关系曲线。确定单位重量流体从吸人容器输送至输出容器所需的能头，列出断面A-A与1I的伯诺利方程为加一港1.斯丁凡断面22与B-B的伯诺利方程为两式联立后得"二包多时二2：-七二1(Hr+H)+1.hy÷wi>Pg左端就是泵或风机在运行状态下所提供的总能头，右端是管路系统为输送液体所消耗的总能头，通称为管路阻力，以H表示。因此：H=如:21.凡十鼠式中Pb、Pa一需克服的吸人容器与输出容器中的压头差，m；H一流体被提升的总高度，m；上一输送流体时在管路系统中的总能头损失，mo近代高参数设备中，输出容器内流体的压力随工况而变化，如直流锅炉、除氧器的滑压运行等。此处仅讨论定压运行时流体所消耗的总能头。上式中的前两项均与流量无关，故称其和为静压头，用符号H“表示.而管路系统中阻力损失，从流体力学知道，与流量平方成正比，故可写为图6-2管略得性曲线对于某一定的泵与风机装置而言，力为常数，1.与小为二次抛物线关系。因此，式(64a)又可写成如下形式：HVJ=HZ+中笳上式是泵的管路特性曲线方程。可见，当流量发生变化时，阻力HC也要发生变化。对于风机，因气体密度很小，H形成的气柱压力可以忽略不计，又因送风机是将空气送人炉膛，引风机是将烟气排人大气，都接近大气压，故风机的管路特性曲线方程可近似认%R-，小因此可看出，管路特性曲线是一条二次抛物线，此抛物线顶点水泵位于，而风机为一条过原点的二次抛物线，如图62所示。二、工作点将泵本身的性能曲线与管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，则这两条曲线相交于M点，M点即泵在管路中的工作点(图63)。该点流量为qvM，总扬程为Hm,这时泵产生能量等于流体在管道中克服的阻力，所以泵在M点工作时达到能量平衡，工作稳定。如果水泵不在M点工作，而在A点工作，此时泵产生的能量是Ha,由右图可知，在q、,A流量下通过管路装置所需要的能量则为Ha'，而Ha>Ha',说明流体的能量有富裕，此富裕能量将促使流体加速，流量则由q、A增加到q、M，只能在M点又重新达到平衡。同样，如果泵在B点工作，则泵产生的能量是Hb。，在qB流量下通过管路装置所需要的能量是Hb',而Hb<Hb',由于泵产生的能量不足，以致使流体减速，流量qvB减少至qvw,这时工作点必然移到M点方能平衡。因此，可以看出，只有M点才是稳定工作点。流体在管路中流动时，都是依靠静压来克服臂路阻力的，尽管风机输送的是气体，并有压缩性，导致流速变化较大，但克服阻力仍靠静压，因此其工作点是由静压性能曲线与管路特性曲线的交点M来决定的，如图64所示。风机工作时出口动压若直接排人大气，则全部损失掉了。若在出口管路上装设扩散器，则可将一部分风机出口动压转变为静压，此静压也可用来克服管路阻力，从而提高风机的经济性。当泵或风机性能曲线与管路特性曲线无交点时，则说明这种泵或风机的性能过高或过低，不能适应整个装置的要求。某些泵或风机具有驼峰形的性能曲线，如图65所示，K为性能曲线的最高点。若泵或风机在性能曲线的下降区段工作，如在M点工作，则运行是稳定的。但是，若工作点处于泵或风机性能曲线的上升区段工作，如A点，粗看似乎也能平衡工作，但实际上是不稳定的，稍有干扰(如电路中电压波动、频率变化造成转速变化、水位波动，以及设备振动等)，A点就会移动，这是因为当A点向右移动时，泵或风机产生的能量大于管路装置所需要的能量，从而流速加大，流量增加，工作点继续向右移动，直到M点为止才稳定运转；当A点向左移动时，泵或风机产生的能量小于管路装置所需要的能量，则流速减慢，流量降低，工作点继续向左移动，直到流量等于零无输出为止。这就是说一遇干扰，A点就会向右或向左移动，而且再也不能回复到原来的位置A点，故A点称为不稳定工作点。如果泵或风机的性能曲线没有上升区段，就不会出现工作的不稳定性，因此泵或风机应当设计成性能曲线只有下降形的。若泵或风机的性能曲线是驼峰形的，则工作范围要始终保持在性能曲线的下降区段，这样就可以避免不稳定的工作。具有驼峰形的性能曲线，通以最大总扬程，即驼峰的最高点K作为区分稳定与不稳定的临界点，K点左侧称为不稳定工作区域，右侧称为稳定工作区域，在任何情况下，都应该使泵或风机保持在稳定区工作。风机的不稳定工作不仅表现在风机的流量为零，而且可能出现负值(倒流)，工作点交替地在第一象限和第二象限内变动。这种流量周期性地在很大范围内反复变化的现象，通常称为喘振(或称飞动)。关于喘振的问题，将在后面介绍。第二节泵与风机的联合工作当采用一台泵或风机不能满足流量或能头要求时，往往要用两台或两台以上的泵与风机联合工作。泵与风机联合工作可以分为并联和串联两种。一、泵与风机的并联工作并联系指两台或两台以上的泵或风机向同一压力管路输送流体的工作方式，如图6-6所示。并联的目的是在压头相同时增加流量，并联工作多在下列情况下采用：(1)当扩建机组，相应的需要流量增大，而对原有的泵与风机仍可以使用时；(2)电厂中为了避免一台泵或风机的事故影响主机主炉停运时；(3)由于外界负荷变化很大，流量变化幅度相应很大，为了发挥泵与风机的经济效果，使其能高效率范围内工作，往往采用两台或数台并联工作，以增减运行台数来适应外界负荷变化的要求时。热力发电厂的给水泵、循环水泵、送风机、引风机等常采用多台并联工作。并联工作可分为两种情况，即相同性能的泵与风机并联和不同性能的泵与风机并联，通常以相同性能的泵与风机并联为多，故现以相同性能的泵与风机并联泵为例介绍并联工作的特点。(一)同性能(同型号)泵并联工作图6-6为两台泵并联工作时的性能曲线。图中曲线1.II为两台相同性能泵的性能曲线，Hl为管路特性曲线，并联工作时的性能曲线为1+II,它是将单独的性能曲线的流量在扬程相等的条件下迭加起来而得到的。再画出它们的输送管路特性曲线II,从而得与泵并联性能曲线的交点M,即为并联时的工作点，此时流量为q，M，扬程为Hm。为了确定并联时单个泵的工况，由M点作横坐标平行线与单泵(即I或II)的特性曲线交于B点，即为每台泵在并联工作时的输出流量工况点。B点也就决定了并联时每台泵的工作参数，即流量为5b，扬程为Hb。并联工作的特点是：扬程彼此相等，总流量为每台泵输送流量之和，即qVM=2qVBo并联前每一台泵的参数与并联后每一台泵的参数比较：未并联时泵的单独运行时的工作点为C(qvc,H,),而并联的每台泵的工作点为B(qvB,Hb),由图66可看出：qvB<："vcVqVS<2”C这表明：两台泵并联时的流量等于并联时的各台泵流量之和，显然与各台泵单独工作时相比，则两台泵并联后的总流量qvM小于二台泵单独工作的流量qvc的2倍，而大于一台泵单独工作时的流量qvc。并联后每台泵工作的流量q、B较单独时的qvc较小，而并联后的扬程却比一台泵单独工作时要高些。这是因为输送的管道仍是原有的，直径也没增大，而管道摩擦损失随流量的增加而增大了，从而阻力增大，这就需要每台泵都提高它的扬程来克服这增加的阻力水头，故Hm大于Hc,流量qvB就相应的小于qvc。在选择电动机时应注意，如果两台泵长期并联工作，应按并联时各台泵的最大输出流量来选择电动机的功率，即每台泵的流量应按q、,B=0.5q，M来选择而不以qvc来选择，使其在并联工作时在最高效率点运行。但是，由于并联的台数有的是随扩建递增的，事先很难定出其多台并联工作下的分配流量，从而导致选择容量过大在扩建后并联运行效率降低。若考虑到在低负荷只用一台泵运行时，为使电动机不致于过载，电动机的功率就要按单独工作时输出流量qvc的需要功率来配套。并联工作时，管路特性曲线越平坦，并联后的流量就越接近单独运行时的2倍，工作就越有利。如果管路特性曲线越陡，陡到一定程度时仍采取并联是徒劳无益的。若泵的性能曲线越陡时，并联后的总流量qvM反而就越小于单独工作时流量qvc的2倍，因此为达到并联后增加流量的目的，泵的性能曲线应当陡一些为好。从并联数量来看，台数愈多，并联后所能增加的流量越少，即每台泵输送的流量减少，故并联台数过多并不经济。二、泵与风机的串联工作串联是指前一台泵或风机的出口向另一台泵或风机的人口输送流体的工作方式，串联工作常用于下列情况：(1)设计制造一台新的高压的泵或风机比较困难，而现有的泵或风机的容量已足够，只是压头不够时。(2)在改建或扩建的管道阻力加大，要求提高扬程以输出较多流量时。串联也可分为两种情况，即相同性能的泵与风机串联和不同性能的泵与风机串联，现以水泵串联为例，介绍串联工作的特点。(一)相同性能的泵与风机串联图68相同性能尔申建工作如图68所示，曲线I、【I分别为两台泵的性能曲线。串联性能曲线I+II是将单独泵的性能曲线的扬程是在流量相同的情况下把各自的扬程迭加起来得到的。它与共同管路特性曲线HI相交于M点，该点即为串联工作时的工作点，此时流量为qvM,扬程为Hm。过M点作横坐标的垂直线与非并联时单独泵的性能曲线交于B点，即为每台泵串联工作后各自的工作点，此时流量为q、，B,扬程为Hb。串联工作的特点是流量彼此相等，总扬程为每台泵扬程之和，即Hm=2Hb串联前每台泵的参数与串联时每台泵的参数的比较：串联前每台泵的单独工作点为C(qvc,K),而串联的每台泵的工作点为B(q,B,Hb),由图68可以看出：9>iA小CHc<&2«<：这表明，两台泵串联工作时所产生的总扬程HM小于泵单独工作时扬程HC的2倍，而大于串联前单独运行的扬程H,且串联后的流量也比一台泵单独工作时大了，这是因为泵串联后一方面扬程的增加大于管路阻力的增加，致使富裕的扬程促使流量增加。另一方面流量的增加又使阻力增大，抑制了总扬程的升高。当两泵串联时，必须注意的是后一台泵是否承受升压，故选择时要注意泵的结构强度。启动时，要注意各串联泵的出口阀都要关闭，待启动第一台泵后，再开第一台泵的出水阀门，然后再启动第二台泵，再打开第二台泵的出水阀向外供水。风机串联的特性与泵相同，但几台风机串联运行的情况不常见，且因在操作上可靠性差，故不推荐采用。(二)两台不同性能泵串联工作图69不同性能系串联工作如图6-9所示，1,I【分别为两台不同性能泵的性能曲线，In为串联运行时的串联性能曲线，串联性能曲线的画法是在流量相同的情况下，将扬程加起来。串联后的运行工况是按串联后泵的性能曲线与管道性能曲线的交战确定的。图6-9中表示三种不同陡度的管路特性曲线1、2、3。当泵在第一种管路中工作时，工作点为M1,串联运行时总扬程和流量都是增加的。当在第二种管路中工作时，工作点为M2,这时流量和扬程与只用一台泵(I)单独工作时的情况一样，此时第二台泵不起作用，在串联中只耗费功率。当在第三种管路中工作时，工作点为M5,这时的扬程和流量反而小于只有I泵单独工作时的扬程和流量，这是因为第二台泵相当于装置的节流器，增加了阻力，减少了输出流量。因此，M?点可以作为极限状态，工作点只有在M2点左侧时才体现串联工作是有利的。三、相同性能泵联合工作方式的选择如果用两台性能相同的泵运行来增加流量时，采用两台泵并联或串联方式都可满足此目的，但是，究竟哪种方式有利，要取决于管路特性曲线，如图6-10所示。图中I是两台泵单独运行时的性能曲线，11是两台泵并联运行时的性能曲线，IH是两台泵串联运行时的性能曲线。图6-10中又表示了三种不同陡度的管路特性曲线1、2和3。其中管路特性曲线3是这两种运行方式优劣的界线。管路特性曲线2与并联时的性能曲线II相交于A2,与串联时的性能曲线11相交于Az',由此看出，并联运行工作点A2的流量大于串联运行工作点的流量Az',即qvA2>qvA2,：另一种情况，管路特性曲线1与串联时的性能曲线W相交于B2,与并联时的性能曲线II相交于B2z,此时串联运行工作点B2的流量大于并联运行工作点B2,的流量，即qm>qB2'所以，管路系统装置中，若要增加泵的台数来增加流量时，究竟采用并联还是串联应当取决于管路特性曲线的陡、坦程度，这是选择并联还是串联运行时必须注意的问题。如图中当管路特性曲线平坦时，采用并联方式增大的流量大于串联增大的流量，由此可见在并联后管路阻力并不增大很多的情况下，一般采用并联方式来增大输出流量。第三节运行工况的调节泵与风机运行时，由于外界负荷的变化而要求改变其工况，用人为的方法改变工况点则称为调节。工况点的调节就是流量的调节，而流量的大小取决于工作点的位置，因此，工况调节就是改变工作点的位置。通常有以下方法，一是改变泵与风机本身性能曲线；二是改变管路特性曲线；三是两条曲线同时改变。改变泵与风机性能曲线的方法有变速调节、动叶调节和汽蚀调节等。改变管路特性曲线的方法有出口节流调节。介于二者间的有进口节流调节，现分别介绍如下：一、节流调节节流调节就是在管路中装设节流部件（各种阀门，挡板等），利用改变阀门开度，使管路的局部阻力发生变化来达到调节的目的。节流调节又可分为出口端节流和吸人端节流两种。多采用出口端调节。ra6-n出”给节旅将节流部件装在泵或风机出口管路上的调节方法称为出口端节流调节，如图611所示。阀门全开时工作点为M,当流量减少时，出口阀门关小，损失增加，管路特性曲线由I变为I',工作点移到A点。若流量再减小，出口阀门关得更小，损失增加就更大，管路特性曲线更趋向陡开。工作点为M时，流量为qvM，能头为Hm。减小流量后能头为q*由图看出，减小流量后附加的节流损失为Ahj=Ha-Hb,相应的消耗功率为廿=驾Fajkw1<X>F很明显，这种调节方式不经济，而且只能在小于设计流量范围内调节。但这种调节力法可靠、简单易行，故仍广泛的应用于中小功率的泵上。用改变安装在进口管路上的阀门的开度来改变输出流量，称为人口端节流调节。它不仅改变管路的特性曲线，同时也改变了泵与风机本身的性能曲线，因流体进入泵与风机前，流体压力已下降或产生预旋，使性能曲线相应的发生变化。虽然入口端节流损失小于出口端节流损失，但由于入口节流调节会使进口压力降低，对于泵来说有引起汽蚀的危险，因而入口端调节仅在风机上使用，水泵则不采用。二、入口导流器调节离心式风机通常采用人口导流器调节。常用的导流器有轴向导流器、简易导流器及径向导流器，如图613所示0田¢133t¾XQ)轴向导读节？0>)段易号第£,(c>杼向导素A入口导流器调节原理见图614,若改变绝对速度Vl的方向，即改变了W与圆周速度山的夹角1,则VkI及vlm同时发生变化，vlm的改变必然使流量发生变化；而VkI的变化，将使理论全压P发生变化，其能量方程式为P=P(“2歹心WX,w)当导流器全开时，气流无旋绕的进入叶道；此时Vhl=。，转动导流器叶片，便产生预旋,VkI加大，且与Ul为同方向，故使压头P降低了。也就是使图615中的性能曲线向下移,从而使运行工况点往小流量区移动，流量减小。对413.2(73)型锅炉送引风机，经分析计算得出，当流量调节范围在最大流量的图6-3进口导流器两节时所节省的功率60%90%时，轴向导流器可比出口端节流调节节约功率约15%24%,简易导流器可节约功率约8%13%。三、汽蚀调节通常泵的运行不希望产生汽蚀，但凝结水泵却利用泵的汽蚀特性来调节流量，实践证明，采用汽蚀调节对泵的通流部件损坏并不严重，相反地，可使泵自动地调节流量，减少运行人员，降低水泵耗电约30%40%,故在中小型发电厂的凝结水泵上已被广泛采用。凝结水泵的汽蚀调节，就是把泵的出口调节阀全开，当汽轮机负荷变化时，借凝汽器热井水位的变化引起汽蚀来调节泵的出水量，达到汽轮机排汽量的变化与泵输水量的相应变化自动平衡。如图616中，泵的倒灌高度Hg,即为设计工况下，泵不发生汽蚀的最小高度，这时的工作点如图6-17中的A点，当汽轮机的负荷减少时，排汽量也减少，但水泵出水量还未减少，凝汽器水位倒灌高度不能维持Hg而要降低，这时水泵便产生汽蚀，水泵的性能曲线骤然下降，而管路特性曲线几乎不变，于是泵的工作点位移至A1出水量减少到新的Hg下再平衡运行。如汽轮机负荷继续减少，则排汽量继续减少，汽蚀程度加重，出水量继续减少，再在新的工作点平衡运行，如图617中的A,A2,A3,而相应的流量分别为qv,qv2,qv3,。反之，当汽轮机负荷增加时，排汽量增加，以凝汽器水位倒灌高度增大，输出水量增加，返复到新的工作点平衡运行。以上就是泵的汽蚀调节原理。为了使泵在采用汽蚀调节时，汽蚀情况不致太严重，确保泵运行的稳定性，则在汽蚀调节时应注意：凝结水泵的性能曲线与管路特性曲线的配合要适当，泵的出口压力不应过份大于管路所需克服的阻力，即管路特性稍平坦为好，对于泵的性能曲线也宜乎坦型，以便负荷变化时有较大的流量变化范围。如汽轮机负荷经常变化，特别是长期在低负荷下运行时，采用汽蚀调节会使泵的使用寿命大大降低，为此可考虑开启凝结水泵的再循环门，让部分凝水返回凝汽器热井，使热井水位不致过低，以减少汽蚀程度。可以汽蚀调节的水泵，因其叶轮容易损坏，因此，必须采用耐汽蚀的材料。阳6-：R夏结水泵的爰震M6-17A蚀K节小-上图6-18变速调8四、变速调节变速调节是在管路特性曲线不变时，用变转速来改变泵与风机的性能曲线，从而改变它们的工作点，如图618所示。因而变转速后的性能可通过比例定律求出:变速调节的主要优点是大大减少附加的节流损失，在很大变工况范围内保持较高的效率。但变速装置及变速原动机投资昂贵，故,般中小型机组很少采用。而现代高参数大容量电站中，泵与风机常采用变速调节。电厂中通常采用变速调节的方法有：直接变速：交流电动机变速，小汽轮机变速；间接变速：液力联轴器变速，油膜滑差离合器变速，电磁滑差离合器变速等。五、可动叶片调节图Glfl汨加戏工作:奉我与叶片安繁角式未大型的轴流式、混流式泵与风机采用可动叶片调节日益广泛。可动叶片调节，即动叶安装角可随不同工况而改变，这样使泵与风机在低负荷时的效率大大提高，如图619所示，是根据试验结果绘出的轴流泵工作参数与叶片安装角之间的关系曲线。由图619看出，当叶片安装角增大时，性能曲线的流量、扬程、功率都增大，反之都减小。因而启动时可减小安装角以降低启动功率。改变叶片的安装角时效率曲线也有变化，但在较大流量范围内几乎可保持较高效率，而且避免了采用阀门调节的节流损失，所以这种调节方式经济性很高。当然，在流量较小区内，效率曲线的最高点会有所降低。目前大型轴流式泵与风机几乎都采用可动叶片调节，如我国300MW机组配套用的50-ZIQ50型轴流式循环泵。西德威海尔电厂707MW机组配套的轴流式送、引风机均为可动叶片调节。可动叶片调节机构是泵与风机的重要部分。常用液压式调节，调节过程是负荷变化时由锅炉发出指令，通过附属的伺服机构调节叶片。第五节现代高压锅炉给水泵的运行特点随着汽轮发电机组容量的增大，发电厂辅机运行的经济性也愈加受到重视，国外大机组上已普遍采用除氧器滑压运行，成为提高大机组热经济性的重要措施之一。我国在国产300MW机组上己采用，200MW机组上也有采用的。一、防止给水泵汽化变工况滑压运行除氧器内的压力、水温，以及给水泵人口水温的变化是不一致的从而引起除氧器除氧效果变坏和给水泵汽蚀问题，在机组负荷变化缓慢时产生的影响并不大。但当机组负荷剧烈变化时问题就变得极为严重。除氧器滑压运行后出现的问题是除氧器内压力和温度的动态变化不一样，压力变化较快，水温变化则慢。当机组负荷突然升高时，除氯器内水温随进汽压力的升高而上升远远滞后于压力的升高，这将使给水泵的运行更为安全；但当机组负荷突然下降时，水温的降低又滞后于压力的降低，致使泵内的水发生汽化。在降压下，虽因水箱中出现自沸腾，有助于除氯效果的提高，然而进入泵的水温却不能及时降低，使泵人口压力由于除氧器压力的下降而下降，于是就出现了泵人口压力低于泵人口水温所对的饱和压力，导致水泵汽化，尤其是在满负荷下甩全负荷时此问题更严重。二、暖泵随着机组容量的增加，锅炉给水泵启动前暖泵已成为最重要的启动程序之一。高压给水泵无论是冷态或热态下启动，在启动前都必须进行暖泵。如果暖泵不充分，将由于热膨胀不均，会使上下壳体出现温差而产生拱背变形。在这种情况下一旦启动给水泵，就可能造成动静部分的严重磨损，使转子的动平衡精度受到破坏，结果必然导致泵的振动，并缩短轴封的使用寿命。采用正确的暖泵方式，合理的控制金属升温和温差，是保证给水泵平稳启动的重要条件。暖泵方式分为正暖（低压暖泵）和倒暖（高压暖泵）两种形式。在机组试启动或给水泵检修后启动时，一般采用正暖，即顺水流方向暖泵，水由除氧器引来，经吸人管进泵，由进水段及出水段下部两个放水阀放水至低位水箱（而高压联通管水阀关闭）。如给水泵处于热备用状态下启动，则采用倒暖，即逆原水流方向暖泵，从逆止阀出口的水经高压联通管（带节流孔板，节流后压力为O.98MPa）,由出水段下部暖泵管引入泵体内，再从吸人管返回除氧器，也可打开进水段下部的暖泵管阀排至低位水箱（而出水段下部放水阀须关闭）。这两种暖泵方式均可避免泵体下部产生死区，以达到泵体受热均匀之目的。泵体温度在55以下为冷态，暖泵时间为1.52h°泵体温度在90C以上（如临时故障处理后）为热态，暖泵时间为11.5ho暖泵结束时，泵的吸入口水温与泵体上任一测点的最大温差应小于25Co暖泵时应特别注意，不论是哪种形式暖泵，泵在升温过程中严禁盘车，以防转子咬合。在正暖结束时，关闭暖泵放水阀后，如果其他条件具备即可启动。而倒暖时，启动后关闭暖泵放水阀及高压联通管水阀。泵启动后，泵的温升速度应小于1.5Cmin.如泵的温升过快，泵的各部热膨胀可能不均，会造成动静部分磨损.三、最小流量给水泵在运行中规定最小允许流量，是因给水泵在小流量下运行时，扬程较大，效率很低，泵的耗功除了部分传递给泵内给水外，很大一部分转化为热能。而给水泵散热很少，这些热能绝大部分使泵内水温升高。另外，经过首级叶轮密封环的泄漏水和经过末级叶轮后的平衡装置的泄漏水，都将返回到泵的进口，这些泄漏水都经摩擦升温，从而加大给水泵内的水温升高。当水温升高到相应的汽化压力时，易于发生汽蚀，会影响泵的安全，因此规定给水泵最小流量为设计流量的15%30%左右，不允许低于最小流量以下运行。如果泵的流量等于或小于其最小流量时，便打开再循环门，使多余的水通过再循环管回到除氧器内，以保证给水泵的正常工作。如国产200MW机组配套的主给水泵出口就装有逆止阀和自动最小流量装置（再循环装置），当给水泵流量低于18011h时，再循环阀自动开启，始终保证给水泵不在最小允许流量以下运行。第六节运行中的主要问题一、泵与风机的振动运行过程中，常常由于各种原因而引起振动，严重时甚至威胁到泵与风机的安全运转。但其振动原因是很复杂的，特别是当前机组容量日趋大型化时，泵与风机的振动问题尤为突出。泵与风机振动的原因大致有以下儿种。（一）流体流动引起的振动由于泵与风机内或管路系统中的流体流动不正常而引起的振动，这和泵与风机以及管路系统的设计好坏有关，与运行工况也有关。流动引起振动有汽蚀、旋转失速和冲击等方面的原因，现分述如下：1 .汽蚀引起振动当泵人口压力低于相应水温的汽化压力时，泵则发生汽蚀。一旦汽蚀发生，泵就产生激烈的振动，并伴随有噪声.尤其对高速大容量给水泵的汽蚀振动问题，在设计和运行中应给予足够重视。2 .旋转失速（旋转脱流）引起振动（1）失速现象当气流顺着机翼叶片流动时，作用于叶片的有两种力，即垂直于流线的升力与平行于流线的阻力。当气流完全贴着叶片呈流线型流动时，这时升力大于阻力，如图627（早）所示。当气流与叶片进口形成正冲角，即口0,且此正冲角达到某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，如超过临界值时，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，出现失速现象，如图627（b）,使叶道产生阻塞现象，流体的能头则大大降低。（2）旋转失速现象旋转失速现象如图627（C）所示，当气流流向叶道1、2、3、4,与叶片进口角发生偏离时，则出现气流冲角。当气流冲角达到某一临界值时，产生脱流现象，而是在某一个叶片上首先发生。假定在流道2内首先由于脱流而产生阻塞现象，原先流人流道2的气流只能分流人叶道1和3,此分流的气流与原先流人叶道1和3的气流汇合，改变了原来气流的流向，使流人流道1的冲角减小了，而流人流道3的冲角则增大，这样就防止了叶片1背面产生脱流，但却促使叶片3发生脱流。流道3的阻塞又使其气流向流道4和流道2分流，这样又触发了叶片4背面的脱流。这一过程持续地沿叶轮旋转相反的方向移动。实验表明，这种移动是以比叶轮本身旋转速度小的相对速度进行的，因此，在绝对运动中，就可观察到脱流区在旋转，这种现象称为旋转脱流。（3）喘振现象当具有驼峰形性能曲线的泵与风机在其曲线上驼峰以左的范围内工作时，即在不稳定区工作，就往往会出现喘振现象，或称飞动现象。图628中给出了具有驼峰形的某一风机的q、一H性能曲线。当其在大容量的管路图629中进行工作时，如果外界需要的流量为q、.，此时管路特性曲线和风机的性能曲线相交于A点，风机产生的能量克服管路阻力达到平衡运行，因此，工作点是稳定的。当外界需要的流量增加至q、B时，工作点向A的右方移动至B点，只要阀门开大些，阻力减小些，此时工作仍然是稳定的。当外界需要的流量减少至q,此时阀门关小，阻力增大，对应的工作点为K点。K点为临界点，如继续关小阀门；K点的左方即为不稳定工作区。当外界需要的流量继续减小到qv<qv,这时风机所产生的最大能头将小于管路中的阻力，然而由于管路容量较大（相当于一容器），在这一瞬间管路中的阻力仍为H.因此，出现管路中的阻力大于风机所产生的能头，流体开始反向倒流，由管路倒流人风机中（出现负流量），即流量由K点窜向C点。这一窜流使管路压力迅速下降，流量向低压很快由C点跳到D点，此时风机输出流量为零。由于风机在继续运行，管路中压力已降低到D点压力，从而泵或风机又重新开始输出流量，对到62C大善收甘脩茹统应该压力下的流量是可以输出达q、E，即由D点又跳到E点。只要外界所需的流量保持小于qv,上述过程会重复出现，也即发生喘振。如果这种循环的频率与系统的振荡频率合拍，就要引起共振，常造成泵或风机损坏。防止喘振的措施：1）大容量管路系统中尽量避免采用具有驼峰形中一小性能曲线，而应采用q、一H性能曲线平直向下倾斜的泵与风机。2）使流量在任何条件下不小于q,如果装置系统中所需要的流量小于q、K时，可装设再循环管（部分流出量返回）或自动排放阀门（向空排放），使泵或风机的出口流量始终大于qv3）改变转速或吸入口处装吸入阀，当降低转速或关小吸入阀时，q、H性能曲线向左下方移动，临界点随之向小流量移动，从而可缩小性能曲线上的不稳定段（图630）。4）采用可动叶片调节，当外界需要的流量减小时，减小动叶装置角，性能曲线下移，临界点随着向左下方移动，最小输出流量相应变小。5）在管路布置方面，水泵应尽量避免压出管路内积存空气，如不让管路有起伏，但要有一定的向上倾斜度，以利排气。另外，尽量把调节阀及节流装置等靠近泵出口安装。3 .水力冲击引起振动由于给水泵叶片的涡流脱离的尾迹要持续一段较长的距离，在动静部分产生干涉现象，当给水由叶轮叶片外端经过导叶，或蜗舌时，要产生水力冲击，形成一定频率的周期性压力脉动，它传给泵体，往往管路和基础的振率引起共振。若各级动叶和导叶组装的进出水在同一方位，水力冲击将叠加起来引起振动。防止措施是适当增加叶轮外径与导叶或蜗舌之间的间隙，或交叉改变流道进出水方位，以缓和冲击或减小振幅。（二）机械引起的振动1 .转子质量不平衡引起振动在现场发生振动的原因中，属于转子质量不平衡的振动占多数，其特征是振幅不随机组负荷改变而变化，而是与转速高低有关。造成转子质量不平衡的原因很多，如运行中叶轮叶片的局部腐蚀磨损，叶片表面积垢；风机翼型空心叶片因局部磨穿进入飞灰；轴与密封圈发生强烈的摩擦，产生局部高温引起轴弯曲致使重心偏移；叶轮上的平衡块质量与设置位置不对，检修后未进行转子动、静平衡等，均会产生剧烈振动。因此，为保证转子质量的平衡，在组装前