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流体力学文稿本讲稿第一页，共六十二页第十三章第十三章 泵与风机的运行与调节泵与风机的运行与调节第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择第五节第五节 离心式风机的选择离心式风机的选择本讲稿第二页，共六十二页第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点内内 容容 提提 要要一、一、管路性能曲线管路性能曲线二、二、泵与风机的工况点泵与风机的工况点本讲稿第三页，共六十二页第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点 泵与风机是装置在管路系统中，与管路共同工作的。因此泵与风机运行时的流量与压头，不仅取决于泵与风机本身的性能，而且与管路性能有关。一、管路性能曲线一、管路性能曲线 管管路路性性能能曲曲线线是是管管路路中中通通过过的的流流量量与与所所需需压压头头之之间间的的关关系系曲曲线线。管路及泵的装置见图13-1，对吸入容器液面1-1及压出容器液面2-2列伯努利方程式 则本讲稿第四页，共六十二页第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点 式中 He管路所需的总压头；Hst=(p2/p1/)+(Z2Z1)，称为管路所需的静压头；hw吸水管及压水管的压头损失。管管路路所所需需压压头头由由两两部部分分组组成成：一一部部分分是是静静压压头头Hst，即压出容器测压管压头与吸入容器测压管压头之差，静静压压头头与与流流量量无无关关。另另一一部部分分是是压压头头损损失失hw,由第八章可知hw=SQ2,其中S是管路阻抗。对管路布置已定且流动处于阻力平方区,S是常数。管路所需压头与流量的关系，用公式表示为 (13-1)将将式式(13-1)用用曲曲线线表表示示，就就是是管管路路性性能能曲曲线线。管管路路性性能能曲曲线线是是二次抛物线二次抛物线，当，当Q=0时，时，He=Hst。见图。见图13-2。本讲稿第五页，共六十二页第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点 图图13-1 13-1 泵与管路装置泵与管路装置 图图13-2 13-2 管路性能曲线管路性能曲线 如果水泵的吸入容器液面压强及压出容器液面压强皆为大气压，p1=p2=pa。则静压头Hst=z2z1等于几何高差。本讲稿第六页，共六十二页第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点 对于风机，因气体重度很小，气柱重量可以忽略不计，则Hst=(p2-p1)/。静压头为压气容器与吸气容器的压头差。如风机从大气中吸气，放气到大气之中，即p2=p1=pa，则Hst=0。管路性能曲线从原点开始。二、泵与风机的工况点二、泵与风机的工况点 将将泵泵与与风风机机的的性性能能曲曲线线与与管管路路性性能能曲曲线线用用相相同同比比尺尺绘绘在在一一张张图图上上。两两条条曲曲线线的的交交点点A就就是是泵泵与与风风机机的的工工况况点点。A点的流量QA，表明泵或风机的流量与管路的流量相等。A点的压头表明泵或风机提供的压头，等于管路所需要的压头，见图13-3。大多数泵或风机的H-Q性能曲线是平缓下降的曲线，这种情况下的运行工况是稳定的。如泵或风机的流量QB小于管路本讲稿第七页，共六十二页第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点 图图13-3 13-3 泵泵(风机风机)的工况点的工况点 图图13-4 13-4 泵泵(风机风机)的不稳定工况的不稳定工况 l-l-泵泵(风机风机)性能曲线性能曲线;1-;1-泵泵(风机风机)性能曲线性能曲线;2-2-管路性能曲线管路性能曲线 2-2-管路性能曲线管路性能曲线本讲稿第八页，共六十二页第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点 的流量QA时，机器的压头HB大于管路的压头HA。多余的能量将使流体加速，流量加大，工况点将自动由B移向A。反之，如机器在C点工作，流量大于管路流量，机器的压头小于管路需要的压头，则流体减速，流量减小，工况点将自动由C移向A。可见A点是稳定点是稳定工况点。工况点。有些低比转数泵或风机的H-Q性能曲线呈驼驼峰峰形形，如图13-4。这样的机器性能曲线有可能与管路性能曲线有两个交点D和E。D点在机器性能曲线的下降段，如上所述是稳定工况点。而E点是不稳定工况点是不稳定工况点。点。当机器稍有干扰(如电压波动)，流量向E点增大方向偏离时，机器的压头大于管道所需要的压头，管路中流速加大，流本讲稿第九页，共六十二页第一节第一节 管路性能曲线与工况点管路性能曲线与工况点 量增加，工况点继续向流量增大方向移动，直至D点为止。当机器向流量减小方向偏离时，工况点就继续向流量减小方向移动，直至流量等于零为止。因此机器一遇干扰，工况点就向右或向左移动，再也不能回到原来位置E点。故E点点称为不稳定工况点。称为不稳定工况点。泵泵或或风风机机具具有有驼驼蜂蜂形形性性能能曲曲线线是是产产生生不不稳稳定定运运行行的的原原因因。对于这一类泵或风机应使工况点保持在H-Q曲线的下降段，以保证运行的稳定性。本讲稿第十页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 内内 容容 提提 要要一、一、泵或风机的并联工作泵或风机的并联工作二、二、泵或风机的串联工作泵或风机的串联工作本讲稿第十一页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 两两台台或或两两台台以以上上的的泵泵或或风风机机在在同同一一管管路路系系统统中中工工作作，称称为为联联合合运运行行。联合运行分为并联和串联两种情况。目目的的在在于于增增加加流流量量或或增增加加压压头头。下面分别进行讨论。一、泵或风机的并联工作一、泵或风机的并联工作 多台水泵在同一吸水池吸水，向同一压水管路供水，称为并联，如图13-5(a)。图13-5(b)是两台风机的并联情况。并并联联工工作作的的特特点点是是各各台台机机器器的的压压头头相相同同，而而总总流流量量等等于于并并联联后后各各台机器流量之和。台机器流量之和。并联常应用于以下情况：并联常应用于以下情况：(1)(1)当用户需要流量大，而大流量的泵或风机制造困难或造价太高时；当用户需要流量大，而大流量的泵或风机制造困难或造价太高时；(2 2)流流量量需需求求变变化化幅幅度度较较大大，通通过过停停开开机机器器台台数数以以调调节节流流本讲稿第十二页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 量时；量时；(3)(3)当有一台机器损坏，仍需保证供水当有一台机器损坏，仍需保证供水(气气)，做为检修及事故备用时。，做为检修及事故备用时。图图13-5 13-5 并联运行并联运行 (a)(a)两台泵的并联；两台泵的并联；(b)(b)两台风机的并联两台风机的并联本讲稿第十三页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 (1)(1)两台相同的泵或风机的并联两台相同的泵或风机的并联 已知一台泵或风机的性能曲线，在在相相同同的的压压头头下下使使流流量量加加倍倍，便便得得到到并并联联机机组组的的性性能能曲曲线线。与管路性能曲线交于A点。A点就是并联机组的工况点。QA是并联后的流量，HA是并联后的压头，见图13-6。过A点作水平线与单机的性能曲线交于B点，B点是并联机组中一台机器的工况点。压头HB=HA，流量QB=0.5QA。B点对应效率曲线上的B，就是并联工作时机器的效率。管路性能曲线与单机性能曲线的交点C，是只开一台机器时的工况点。C点对应的流量QC是只开一台机器时的流量。而QCQB，可见只只开开一一台台 机机 器器 时时 流流 量量 大大 于于 并并 联联 机机 组组 中中 一一 台台 机机 器器本讲稿第十四页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 的的流流量量。这这是是因因为为并并联联后后，管管路路内内总总流流量量加加大大，水水头头损损失失增增加加，所所需需压压头头加加大大，而而泵泵与与风风机机的的性性能能是是压压头头加加大大流流量量减减小小，所所以以并并联联后后单单台机器的流量减小了。台机器的流量减小了。图图13-6 13-6 并联运行的工况分析并联运行的工况分析本讲稿第十五页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 管路中总流量QAQC，并联后总流量比并联前增加了。增加的流量Q=QAQCQC，增加的流量小于系统中一台机器时的流量。也就是说，流量没有增加一倍。并并联联机机组组增增加加的的流流量量Q与与管管路路性性能能曲曲线线形形状状有有关关。管管路路性性能能曲曲线线越越平平坦坦(即即阻阻抗抗S越越小小)，并并联联增增加加的的流流量量越越大大。因因此此管管路路性性能能曲线很陡时，不宜于曲线很陡时，不宜于采用并联工作。采用并联工作。并并联联机机组组增增加加的的流流量量Q还还与与泵泵与与风风机机的的性性能能曲曲线线有有关关。泵泵与与风风机机性性能能曲曲线线越越陡陡(即即比比转转数数较较大大)，并并联联增增加加的的流流量量越越大大，因因而而越越适适于并联工作。于并联工作。本讲稿第十六页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 (2)(2)多台相同泵或风机的并联多台相同泵或风机的并联 多台相同机器并联工作时，工况分析如图13-7。是单机的性能曲线，是两台机器并联时的性能曲线，是三台机器并联时的性能曲线，是管路性能曲线。A、B、C分别是单机、两台并联及三台并联时的工况点。由图可见，随随着着并并联联台台数数增增多多，每每并并联联上上一一台台机机器器所所增加的流量愈小，因而效果愈差。增加的流量愈小，因而效果愈差。本讲稿第十七页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 图图13-7 13-7 多台机器并联运行多台机器并联运行本讲稿第十八页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 图图13-8 13-8 不同性能机器并联的工况分析不同性能机器并联的工况分析本讲稿第十九页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 (3)(3)不同性能的泵或风机的并联不同性能的泵或风机的并联 图13-8为两台不同性能机器并联工作时的工况分析。图中曲线、分别是两台机器的性能曲线，+是并联机组的性能曲线。是管路性能曲线。并联机组性能曲线的画法是在相同压头下，将Q与Q相加而得。管路性能曲线与并联机组性能曲线交于A点，A点是并联工作的工况点，其流量为QA，压头为HA。由A点作水平线交两台机器的性能曲线于B、C两点，B、C就是并联工作时两台机器各自的工况点。流量为QB、QC，压头相等，即HB=HC=HA。总流量为各台机器的流量之和，即QA=QB+QC。本讲稿第二十页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 并联前每台机器各自的工况点是D和E。由图看出，QAQD+QE；HAHD；HAHE。这表明，两两台台不不同同性性能能的的机机器器并并联联工工作作的的总总流流量量小小于于并并联联前前各各机机单单独独工工作作的的流流量量之之和和。其减少的程度与管路性能曲线形状有关，管路性能曲线越陡，总流量越小。两两台台性性能能不不同同的的机机器器并并联联时时，压压头头小小的的机机器器输输出出的的流流量量很很少少。当并联工况点移至F点时，由于机器的压头不能大于HF，因而不能输出流量，此时应停开机器。本讲稿第二十一页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 二、泵或风机的串联工作二、泵或风机的串联工作 串联工作时，第一台机器的压出口与第二台机器的吸入口相连接。图13-9(a)是两台泵的串联，(b)是两台风机的串联。图图13-9 13-9 泵与风机的串联工作泵与风机的串联工作 泵泵或或风风机机串串联联工工作作的的特特点点是是通通过过各各台台机机器器的的流流量量相相同同，而而总总压压头头为为串联后各台机器压头的总和。串联后各台机器压头的总和。它常用于下述情况：它常用于下述情况：本讲稿第二十二页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 (1)(1)一台高压的泵或风机制造困难或造价太高时；一台高压的泵或风机制造困难或造价太高时；(2)(2)在改建或扩建时，管道阻力加大，需要压头提高时。在改建或扩建时，管道阻力加大，需要压头提高时。两台相同的泵或风机串联工作时，工况分析如图13-10。图中是一台机器的性能曲线。根根据据相相同同流流量量下下压压头头相相加加的的原原理理，得得到到曲曲线线为为两两台台机机器器串串联联工工作作的的性性能能曲曲线线。曲线是管路性能曲线，与串联机组性能曲线交于A点。A点就是串联工作的工况点，流量为QA，压头为HA。由A点做垂直线与单机性能曲线交于B点。B点是串联机组中一台机器的工况点，流量QB=QA，压头HB=0.5HA。单机性能曲线与管路性能曲线的交点C是系统中只有一台机器工作时的工况点。由图可见：QAQC；HAHCHB。本讲稿第二十三页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 图图13-10 13-10 串联机组的工况分析串联机组的工况分析本讲稿第二十四页，共六十二页第二节第二节 泵或风机的联合运行泵或风机的联合运行 以上表明，两两台台机机器器串串联联工工作作时时压压头头增增加加了了，但但是是没没有有增增加加到到两两倍倍。增加的压头为H=HAHC。同同时时串串联联后后的的流流量量也也增增加加了了，这是因为压头加大，使管路中流体速度加大，流量随之增加。泵泵或或风风机机的的性性能能曲曲线线愈愈平平坦坦(比比转转数数较较小小)，串串联联后后增增加加的的压压头头和和流流量量愈愈大大，愈愈适适于于串联工作。串联工作。性能不同的泵或风机的串联工作，其分析方法与上述情况类似，就不再讨论了。应指出的是，两台泵串联时，后一台泵承受的压力较高，选泵时要注意结构强度。风机串联的特性与泵相同，但因操作上可靠性较差，一般不推荐采用。本讲稿第二十五页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 内内 容容 提提 要要一、一、阀门调节阀门调节二、二、变速调节变速调节三、三、进口导流器调节进口导流器调节四、四、切削叶轮调节切削叶轮调节本讲稿第二十六页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 如前所述，泵与风机运行时其工况点的工作参数是由泵与风机的性能曲线与管路性能曲线所决定的。但是用户需要的流量经常变化，为了满足这种要求，必须进行调节。工工况况调调节节就就是是用用一一定定方方法法改改变变泵泵或或风风机机的的性性能能曲曲线线及及管管路路的的性性能能曲曲线线，来来满满足足用用户户流流量量变变化化的的要要求求。常用的工况调节方法有以下几种。一、阀门调节一、阀门调节 改变管路性能曲线最常用的方法是改变阀门的开度，从而改改变变管管路路的的阻阻抗抗S，使使管管路路性性能能曲曲线线变变陡陡或或变变缓缓，达达到到调调节节流流量量的的目目的的。这种调节方法十分简单，应用甚广。但是由于增加了阀门阻力，故额外增加了水头损失，是不不经经济济的。这种方法常用于频繁的、临时性的调节。本讲稿第二十七页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 图13-11中曲线是原来管路性能曲线。阀门关小，阻力增大，管路性能曲线变陡为曲线。曲线是泵或风机的性能曲线不变。工况点由A移到B，相应地流量由QA减至QB。图图13-11 13-11 阀门调节的工况分析阀门调节的工况分析本讲稿第二十八页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 由于阀门关小额外增加的水头损失为H=HB-HC。因为原来管路中 流 量 为QB时 需 要 的 能 头 是HC。相 应 多 消 耗 的 功 率 为N=QBH/B。应应当当注注意意，水水泵泵的的调调节节阀阀门门通通常常只只能能装装在在压压水水管管上上。这是因为吸入管上设置调节阀，增加吸入口的真空值，可能引起水泵气蚀。二、变速调节二、变速调节 由相似律可知，改改变变泵泵或或风风机机的的转转速速，可可以以改改变变泵泵或或风风机机的的性性能能曲曲线线，从而使工况点移动，流量随之改变。转速改变时泵与风机的性能参数变化如下：本讲稿第二十九页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 (12-22)变速调节的工况分析如图13-12。图中曲线为转速为n时泵或风机的性能曲线。曲线为管路性能曲线。两线交点A就是工况点。今欲将工况点调节至管路性能曲线上B点。通过B点的泵或风机性能曲线，转速为n。转速比n/nQA/QB。因为式(12-22)是相似律，应满足运动相似条件，而A、B两点不是相似工况点，不满足运动相似条件。本讲稿第三十页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 图图13-12 13-12 变速调节工况分析变速调节工况分析 由式(12-22)相似工况点应满足以下关系：得相似工况曲线方程相似工况曲线方程为 (13-2)本讲稿第三十一页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 将QB及HB代入得K=HB/QB2。则可以绘出通过B点的相似工况曲线。与转速n的性能曲线交于C点。B点与C点是相似工况点，C点又在转速为n的性能曲线上。因此有n/n=QC/QB。改变泵或风机转速的方法有以下几种：改变泵或风机转速的方法有以下几种：(1)(1)改变电机转速改变电机转速 用电机拖动的泵或风机，可以在电机的转子电路中串接变变阻阻器器来改变电机的转速。这种方法的缺点是必须增加附属设备，且在变速时增加额外的电能消耗。也可以采用可可变变极极数数的电机，但这种电机较贵，调速是跳跃式的，调速范围有限，一般只有两种转速。现在多数采用的是无级变频调速无级变频调速方法。(2)(2)调换皮带轮调换皮带轮本讲稿第三十二页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 改变风机或电机的皮带轮的大小，可以在一定范围内调节转速。这种办法的优点是不增加额外的能量损失，缺点是调速范围有限，并且要停机换轮。(3)(3)采用液力联轴器采用液力联轴器 液力联轴器是安装在电机与泵或风机之间的传动设备。它和一般联轴器不同之处在于通通过过液液体体(如如油油)来来传传递递转转矩矩。改变联轴器的进油量，就可以改变传递的转矩，从而在电机转速恒定的情况下，改变泵或风机的转速。在理论上可以用增加转速的办法来提高流量，但是转速增加后，使叶轮圆周速度增大，因而可能增大振振动动和和噪噪声声，且可能发生机机械械强强度度和和电机超载电机超载等问题，所以一般不采用增速方法来调节工况。本讲稿第三十三页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 三、进口导流器调节三、进口导流器调节 离心式通风机常采用进口导流器进行调节。常用的导流器有轴向导流器与径向导流器，如图13-13。图图13-13 13-13 进口导流器简图进口导流器简图 (a)(a)轴向导流器；轴向导流器；(b)(b)径向导流器径向导流器本讲稿第三十四页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 导导流流器器的的作作用用是是使使气气流流进进入入叶叶轮轮之之前前产产生生预预旋旋。由欧拉方程式得知，p=(u2cu2-u1cu1)。当当导导流流器器全全开开时时，气气流流无无旋旋进进入入叶叶轮轮，此此时时cu1=0，所所得得风风压压最最大大。向旋转方向转动导流器叶片，气流产生预旋，使切向分速cu1加大，从而风压降低。导导流流器器叶叶片片转转动动角角度度越越大大，产生预旋越强烈，风压产生预旋越强烈，风压p越低。越低。图13-14是采用导流器调节方法的工况分析图。导流叶片角度为0、30、60，风机的性能曲线为、，与管路性能曲线交于A、B、C三点，是三种情祝下的工况点，流量分别为QA、QB、QC。采用导流器的调节方法，增加了进口的撞击损失，从节能角度看，不如变速调节，但比阀门调节消耗功率小，也是一种本讲稿第三十五页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 图图13-14 13-14 进口导流器调节进口导流器调节 比较经济的调节方法。此外，导流器结构比较简单，可用装在外壳上的操作手柄进行调节，可以在不停机的情况下进行，操作方便灵活，这是比变速调节优越之处。本讲稿第三十六页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 四、切削叶轮调节四、切削叶轮调节 泵或风机的叶轮经过切削，外径改变，其性能随之改变。泵泵或或风风机机的的性性能能曲曲线线改改变变，则工况点移动，系统的流量和压头改变，达到调节的目的。叶轮经过切削与原来叶轮不符合几何相似条件，切削前后性能参数的关系不符合相似律，需重新推推导导切切削削律律。由于切削量不大，近似认为切削前后的出口安装角2不变。叶轮直径D2变为D2，圆周速度u2变为u2。由于2不变，速度图相似，满足运动相似条件，见图13-15。叶轮切削前后的速度比为本讲稿第三十七页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 图图13-15 13-15 切削叶轮及速度图切削叶轮及速度图 叶轮切削前后的性能参数之间关系如下，近似认为容积效率相等，即vv，排挤系数相等，水力效率相等HH，涡流系数相等KK，则有本讲稿第三十八页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 对于低比转数的泵与风机，叶轮切削后出口宽度变化不大，可以近似认为不变，b2b2，则上述关系为 (13-3)称为第一切削定律第一切削定律。本讲稿第三十九页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 对于中高比转数的泵与风机，叶轮切削后可以认为出口面积不变，D2b2D2b2，则性能参数关系为 (13-4)称为第二切削定律第二切削定律。切削叶轮进行调节的工况分析见图13-16。图中曲线是叶轮直径为D2的泵与风机性能曲线，曲线是管路性能曲线，交点A是工况点。欲将工况点调至管路性能曲线B点，通过B点的泵与风机的性能曲线，叶轮直径为D2。为求出D2，需找出曲线I上与B点运动相似的工况点,因为切削定律是由运动相似推导出来本讲稿第四十页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 图图13-16 13-16 切削叶轮调节的工况分析切削叶轮调节的工况分析 的。为此需画出运动相似的切削曲线，由于有两个切削定律，切削曲线也有两条。本讲稿第四十一页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 对于低比转数的泵与风机，由式(13-3)有 则 (13-5)将B点的HB、QB代入计算，得切削曲线是一条直线，见图13-16中曲线，与叶轮切削前的性能曲线交于C点，C点与B点满足运动相似条件。应用第一切削定律，得 (13-6)对于中高比转数的泵与风机，由式(13-4)，有本讲稿第四十二页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 则 (13-7)将HB、QB代入计算，得切削曲线是一条二次抛物线，见图13-16中曲线，与叶轮切削前的性能曲线交于D点。D点与B点满足运动相似条件，应用第二切削定律，得 (13-8)切削叶轮的调节方法，其切削量不能太大，否则效率明显下降。水泵的最大切削量与比转数ns有关，如表13-1。对于泵，制造厂通常对同一型号的泵，除标准叶轮外，还提供几种经过切削的叶轮供用户选用。如2BA-6型泵，标准叶轮直径为163mm。切削一次2BA-6A型，叶轮直径为148mm。本讲稿第四十三页，共六十二页第三节第三节 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节 叶轮最大切削量叶轮最大切削量 表表13-113-1 切削两次2BA-6B型，叶轮直径为132mm，切削后的叶轮仍装于原机壳内，调节时只需换用叶轮即可。切削叶轮的调节方法，不增加额外的能量损失，机器效率下降很少，是一种节能的调节方法。缺点是需要停机换装叶轮，常用于水泵的季节性调节。泵的比转数ns60120200300350350以上允许最大切削量20%15%11%9%7%0效率下降值每切10%下降1%每切4%下降1%本讲稿第四十四页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 内内 容容 提提 要要一、一、常用离心泵介绍常用离心泵介绍二、二、泵的综合性能图泵的综合性能图三、三、泵的选择泵的选择本讲稿第四十五页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 一、常用离心泵介绍一、常用离心泵介绍 (1)(1)单级单吸式离心泵单级单吸式离心泵 这种泵种类很多，应用广泛。泵轴多与地面平行，称为卧式。流量一般为5.5300m3/h，扬程为8150m，有B型、BA型、BZ型等。其型号意义型号意义以4BA-12A为例说明之：4吸入口直径为4in(100mm)；BA单级单吸悬臂式离心清水泵；12比转数为120左右；A叶轮切削一次。(2)(2)单级双吸式离心泵单级双吸式离心泵 这是应用十分广泛的一种泵。流量为9020000m3/h，扬程为10100m。有Sh型、SA型、S型等。本讲稿第四十六页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 双吸泵的叶轮形状如图13-17(a)所示，相当于两个单吸叶轮并联组成。两面进水，因此流量较大。图图13-17 13-17 双吸泵与多级泵示意图双吸泵与多级泵示意图 (a)(a)双吸泵；双吸泵；(b)(b)多级泵多级泵本讲稿第四十七页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 (3)(3)多级分段泵多级分段泵 这种泵是将几个叶轮同时安装在一根轴上串联工作。液体由导流器导向，顺序由前一个叶轮进入后一个叶轮，经过多次加压，所以具有较高的扬程，见图13-17(b)。目前这种泵的扬程可达100650m，流量为5720m3/h。型号意义型号意义以4DA-88为例：4吸入口直径为4in；DA单吸多级分段式离心清水泵；8叶轮比转数为80左右；8叶轮级数为8级；以上清水泵皆输送水温80以下的清水。本讲稿第四十八页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 (4)(4)锅炉给水泵锅炉给水泵 锅炉给水泵的作用是向锅炉连续供给具有足够压力和相当高温度的水，按按工工作作压压力力分分为为：低低压压(小小于于5MPa)；中中压压(510MPa)和和高高压压(10MPa以以上上)三三种种。低压和中压锅炉给水泵的水温不超过105110。锅炉给水泵大部分是单吸多级分段卧式离心泵。由于工作压力和温度较高，在构造上需采取一些特殊措施，如轴封装置比较完善，轴承除润滑外还需循环水冷却等。如GC型锅炉给水泵，扬程为46576m，流量为655m3/h，最高水温为110。本讲稿第四十九页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 (5)(5)凝结水泵凝结水泵 DN、SN型泵是输送200以下清水的多级泵，D表示单侧进水，S表示双侧进水，N表示凝结水泵。因为凝结水泵抽吸的介质常处于液汽两相的汽化状态，很容易产生气蚀，故对凝结水泵的气蚀性能应予特别注意。(6)(6)深井泵与潜水泵深井泵与潜水泵 这两种泵是用来抽升深井地下水的。实际是一种立式单吸多级分段式离心泵。泵体在井下，电机在井上，通过一根很长的轴传动，叫做深深井井泵泵(图13-18)。电机和泵连成一体置于井下的叫做潜水泵潜水泵。本讲稿第五十页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 (7)(7)污水泵与杂质泵污水泵与杂质泵 国产PW型污水泵是卧式单级悬臂式离 心泵。它与清水泵不同之处是叶轮的叶片 少，流道宽敞，便于输送污水。杂质泵是 输送含有杂质的液体如泥浆泵、灰渣泵、砂浆泵等。其特点是叶轮泵体等过流部分 采用耐磨材料，泵壳通常有清扫孔，便于 检查拆洗。图图13-18 13-18 深井泵深井泵 1-1-电机电机;2-;2-轴轴;3-;3-压水管压水管;4-;4-泵体泵体本讲稿第五十一页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 二、泵的综合性能图二、泵的综合性能图 水泵的综合性能图是将同一型号，不同规格的泵的性能曲线，在高效区(0.9max)的部分，绘在一张图上，以供选泵之用。附录D是Sh型泵的综合性能图。图中一个方框是一种规格泵的高效工作区。其上边是标准叶轮高效区的H-Q曲线，中边及下边是切削一次及切削两次的高效区H-Q曲线(或只有切削一次的下边)。两侧边是等效率线。因此方框内的工况点都是高效工况。本讲稿第五十二页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 三、泵的选择三、泵的选择 选择水泵大致有以下几个步骤：选择水泵大致有以下几个步骤：(1)(1)首首先先确确定定用用户户需需要要的的最最大大流流量量，并并进进行行管管路路水水力力计计算算，求求出出需要的需要的最大扬程最大扬程。选泵时一般考虑一定的安全值。选泵时一般考虑一定的安全值。Q=(1.051.10)Qmax H=(1.101.15)Hmax (13-9)(13-9)(2)(2)分分析析水水泵泵的的工工作作条条件件，如如液液体体的的杂杂质质情情况况、温温度度、腐腐蚀蚀性性等等，及需要的流量和扬程，及需要的流量和扬程，确定水泵的确定水泵的种类种类及及型式型式。(3)(3)利利用用该该种种泵泵的的综综合合性性能能图图，进进行行初初选选。确确定定泵泵的的型型号号、尺尺寸寸及及转速转速。(4 4)用用该该泵泵的的性性能能曲曲线线，并并绘绘制制管管路路性性能能曲曲线线，做做出出工工况况本讲稿第五十三页，共六十二页第四节第四节 离离 心心 泵泵 的的 选选 择择 点，点，进行校核进行校核。并。并定出泵的定出泵的效率效率及及功率功率。(5)(5)选用选用电机电机及其他及其他附属设备附属设备。(6)(6)查明允许吸上真空高度或必须气蚀余量，查明允许吸上真空高度或必须气蚀余量，核算水泵的核算水泵的安装高度安装高度。本讲稿第五十四页，共六十二页第五节第五节 离心式风机的选择离心式风机的选择 内内 容容 提提 要要一、一、常用离心式风机介绍常用离心式风机介绍二、二、通风机的噪音通风机的噪音三、三、风机的选择性能曲线风机的选择性能曲线四、四、风机的选择风机的选择本讲稿第五十五页，共六十二页第五节第五节 离心式风机的选择离心式风机的选择 一、常用离心式风机介绍一、常用离心式风机介绍 (1)(1)一般离心式通风机一般离心式通风机 流量一般为50022000m3/h，风压为18400mmH2O。广泛应用于一般厂房通风。型号以4-72-11No.10C右90为例，说明其意义：4风压系数 =0.4；72比转数ns=72；1单侧进风(0为双侧进风)；1第一次设计；No.10机号，叶轮直径D2=l000mm；C传动方式，见附录H；右90风机出口方向，见附录I。本讲稿第五十六页，共六十二页第五节第五节 离心式风机的选择离心式风机的选择 (2)(2)高压离心式通风机高压离心式通风机 流量一般为60050000m3/h，风压为3501700mmH2O，可用于一般锻冶炉及强制通风。如8-18-101型。以上通风机输送清洁空气，温度80以下。(3)(3)排尘离心式通风机排尘离心式通风机 输送含尘量较大的空气，如7-40-11型风机。输送含木屑、纤维和尘土的空气混合物，如6-46-11型风机。(4)(4)防爆离心式风机防爆离心式风机 如B4-72-11型风机可用于有易燃挥发性气体的厂房通风。(5)(5)锅炉引风机锅炉引风机 如Y4-73-11可用于2670T/h蒸汽锅炉的烟道排风。排送烟气温度为200。本讲稿第五十七页，共六十二页第五节第五节 离心式风机的选择离心式风机的选择 二、通风机的噪音二、通风机的噪音 通风机运行时产生燥声，燥声被流体通过风管传到室内，使工作条件恶化。因此在选择通风机时，除了要满足系统的风量、风压要求之外，还要防止过大的噪声。噪声产生的原因有两方面。一一是是空空气气动动力力噪噪声声，由气流中的旋涡冲击引起的噪声，又又叫叫涡涡流流噪噪声声。一一是是机机械械噪噪声声，由轴承、转子不平衡引起的噪声。实践表明，通风机的噪声主要是空气动力噪声。噪声的强度用声功率级(单位为分贝)表示，其大小一般与圆周速度u2，叶片纵向尺寸及气流在叶轮中的阻力成正比。因此在选用风机时，规定圆周速度不得超过表13-2规定的范围。本讲稿第五十八页，共六十二页第五节第五节 离心式风机的选择离心式风机的选择 通风机最大圆周速度通风机最大圆周速度 表表13-213-2 注：工业建筑指工作条件较安静的车间；工业建筑指工作条件有其它噪声源的车间。建筑性质居住建筑公共建筑工业建筑工业建筑u2(m/s)2025253030353545本讲稿第五十九页，共六十二页第五节第五节 离心式风机的选择离心式风机的选择 三、风机的选择性能曲线三、风机的选择性能曲线 将同一型号风机不同机号(叶轮直径不同)、不同转速下高效区的p-Q性能曲线的一部分绘在一张图上，供选择风机之用，称为选择性能曲线。附录F是8-23-11型风机的选择性能曲线。由于采用对数坐标，等效率线是直线，各机号风机不同转速的最高效率点成直线。图中并绘有等功率线及等转速线。有些风机样本将选择性能曲线上高效区的p-Q曲线，均匀地选取68个工况点，将这些点的数据编成风机性能表(如附录G是4-72-11型风机性能表的一部分)，可供选择之用。四、风机的选择四、风机的选择 选择风机的步骤大致如下：选择风机的步骤大致如下：本讲稿第六十页，共六十二页第五节第五节 离心式风机的选择离心式风机的选择 (1)(1)分分析析风风机机的的工工作作条条件件，包包括括气气体体含含尘尘、含含纤纤维维或或其其他他杂杂质质、可可燃燃易爆、温度等情况，易爆、温度等情况，确定风机的确定风机的种类种类及及型号型号。(2)(2)确确定定用用户户需需要要的的风风量量Qmax，由由管管路路水水力力计计算算得得到到需需要要的的风风压压pmax。按按式式(13-9)考考虑虑一一定定的的安安全全值值，确确定定风风机机的的风风量量及及风风压压。如如当当地地工工作作条条件件与与标标准准条条件件(标标准准大大气气压压及及温温度度20)不不符符，应应换换算算为为标标准准条条件下的风压。件下的风压。(3)(3)由由风风量量及及风风压压确确定定风风机机的的机机号号及及转转速速，可可以以利利用用选选择择性性能能曲曲线线图，或风机性能表，或无因次性能曲线。图，或风机性能表，或无因次性能曲线。(4)(4)校核校核圆周速度圆周速度u2是否符合噪声规定。是否符合噪声规定。(5)(5)根据风机的功率，根据风机的功率，选用选用电机电机。(6)(6)选择选择传动方式传动方式及及出风口位置出风口位置，见附录，见附录H H及及I I。本讲稿第六十一页，共六十二页本本 章章 小小 结结一、基本概念一、基本概念二、基本定律和基本方程二、基本定律和基本方程三、重要的性质和结论三、重要的性质和结论本讲稿第六十二页，共六十二页