泵与风机课件10

华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans泵与风机华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans§4-3离心式泵与风机叶片的切割与加长引言一、切割定律二、切割方式三、切割定律的应用华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans引言问题的提出：离心式泵与风机在设计工况及其附近运行，一般具有较高的效率。但现场常存在设备容量过大或过小的问题，其原因如下：现场改造方法：切割叶轮叶片：加长叶轮叶片：流量、扬程（全压）及功率降低；则反之。容量过大，调节损失增大；容量过小，不能满足需要。1选型不当2配套性差3装置改变（规格、品种）华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、切割定律若叶轮叶片切割量较小，则2y和不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前提假设：切割前、后性能参数的对应关系：（1）对于中、高比转速的离心泵（ns=80~350）或叶轮前盘为锥形或弧形的离心式通风机，可认为D2b2=，则有22DDqqVV222DDHH222DDpp322shshDDPP（4-16）或（4-17）（4-18）22bD)(222nVVbDq)(h2u2guH华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、切割定律若叶轮叶片切割量较小，则2y和不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。前提假设：切割前、后性能参数的对应关系：222DDqqVV222DDHH222DDpp422shshDDPP（4-19）或（4-20）（4-21）)(222nVVbDq)(h2u2guH（2）对于低比转速的离心泵（ns=30~80）或叶轮出口附近的前盘为平直形的离心式通风机，可认为b2=，则有2b华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans一、切割定律切割前、后性能参数对应关系的本质：对于上述情况（1），即认为：D2b2=，则切割前、后对应工况点应遵循的规律：并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、后对应工况点之间的关系。2DVqkH2DVqkp或对中高比转速的离心泵及叶轮前盘为锥形或弧形的离心式通风机而言，其切割前、后的对应工况点均在同一条过坐标原点的切割抛物线上。22bD（4-22）华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans（1）切割量的限制。叶轮外径的切割应以效率不致大量下降为原则，切割量不能太大。对于离心式通风机，通常D/D2=＜7%~15%，其中，7%为叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而15%为叶轮前盘为平直形通风机的切割量。对于离心泵，其允许的Dmax与ns的关系如表4-4所示：表4-4不同比转速离心泵和混流泵的最大切割量泵的比转速ns60120200300350350以上允许的最大切割量（D2－D2)/D220%15%11%9%7%0效率下降值每切割10%效率下降1%每切割4%效率下降1%二、切割方式（工作条件及结构）华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans分2~3次切割；以防切割过量致使泵与风机的出力不够。离心式通风机经常采用加长叶片的方法。叶片的加长一般按原方向，保持2y不变，若加长量在5%以内，应采用一次加长（叶轮强度）。（2）分次切割、一次加长的原则。离心泵通常只采用切割的方法。应适当放大蜗舌和叶轮间的间隙。间隙过小（噪声，效率）；电动机是否过载、需要更换的问题。同时还应考虑：二、切割方式图4-24蜗舌间隙放大华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans（4）对于离心通风机，其叶片切割有两种方式：一种是前盖和后盘一起切割；另一种只切割叶片，不切割盖、盘。（3）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。二、切割方式（5）对于混流泵，应把前后盖板切割成不同直径，如图4-25所示。图4-25混流泵叶轮车削方式（a）斜车削；（b）平行车削对于分段式多级离心泵，切割时应保留其前、后盖板，只切割叶片。以避免因导叶内径和叶轮外径之间的间隙过大而导致泵的效率下降。2/)(2222m2DDD华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans三、切割定律的应用【例4-1】某输送常温水的单级单吸离心泵在转速n=2900r/min时的性能参数如下表。管路性能曲线方程为：Hc=20+78000qV2，m；式中qV的单位为m3/s。泵的叶轮外径D2=162mm，水的密度=1000㎏/m3。求：qV×103（m3/s）01234567891011H（m）33.834.73534.633.431.729.827.424.821.818.515（%）027.54352.558.562.564.56564.5635953（1）此泵系统的最大流量及相应的轴功率；（2）当若拟通过切割叶轮方式达到实际所需的最大流量qV=6×10-3m3/s，问切割后叶轮直径D2为多少？（3）设切割后对应工况泵效率不变，采用切割叶轮方式比采用出口节流调节能节约多少轴功率？【解】首先，把泵的性能曲线和管路性能曲线按相同的比例尺画在同一坐标图上，则泵性能曲线H-qV和管路性能曲线Hc-qV的交点即为运行工况点华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans（如图所示）,M点的流量即为泵系统最大流量qVmax。从图可读出：M(qV,H,)=(7.910-3m3/s，24.8m，64.5%)。则相应的轴功率为其次,求泵系统最大流量为610-3m3/s时的叶轮直径D2。切割叶轮后管路性能曲线不变，故其运行工况点必在管路性能曲线流量为qV=610-3m3/s这一点M上。从图可读出：M(qV,H)=(610-3m3/s，22.8m),但点M与M点不是切割前、后的对应点,故需求出在H-qV上（即D2=162mm时的性能曲线上）与M点的对应工况点。该离心泵的比转速ns为1000gmaxshHqPV)kW(04.3645.010008.24109.7806.910003858.24109.7290065.365.34/334/3sHqnnV三、切割定律的应用华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans属于中、高比转速离心泵，对应工况点均在切割抛物线上，过M点的切割抛物线为222DVVVqqHqkH2223630000)106(8.22VVqq在图上作切割抛物线与泵性能曲线交于A点，则M点与A点为切割前、后的对应点。从图可读出：A（qV,H,）=（6.710-3m3/s，28m，65%），由切割定律可得1.1457.6.616222VVqqDD2.146288.2216222HHDD（mm）或（mm）其误差由图解法作图和读数误差产生，现取D2=146mm。现比较切割叶轮法和出口节流调节法使qV=610-3m3/s时各自的轴功率。三、切割定律的应用华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFansM的效率应与对应点A相同（假设切割后效率不变），故=A=65%，则节流调节时泵的性能曲线不变，故运行工况点为M点，可读得M（qV,H,）=（610-3m3/s，29.8m，64.5%），则节流调节时的轴功率为三、切割定律的应用1000gshHqPV)kW(07.265.010008.22106806.910003)kW(72.2645.010008.29106806.910001000g3shHqPV故得切割叶轮法比出口节流调节法节约轴功率)kW(65.007.272.2shshPPP若考虑到D/D2=(162-146)/162=9.8%时效率下降1%，即=64%，则)kW(62.010.272.2shshPPP华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans§4-4离心泵的系列型谱一、离心泵的工作范围泵在最佳工况运行时是最理想、最经济的。但实际上无法满足这种需求。图4-27泵的工作范围工作范围的提供方式：制造厂家按上述方法对每一台离心泵规定了一个工作范围，并将其标示于该泵的产品样本中，供用户查用。离心泵的工作范围：可通过切割叶轮外径或改变转速的方法，以效率下降5%~8%为界作出，如图4-27所示。此外，还可以采用更换叶轮的方法扩大泵的工作范围。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans§4-4离心泵的系列型谱二、离心泵的系列型谱将同类结构或某种用途的泵称为一个系列。将同一系列、规格（指同一系列中尺寸和性能不同的泵）不同的泵的工作范围绘在同一坐标图中，称为型谱。1、定义：系列型谱一方面供用户选择需要的泵，另一方面用于指出发展新产品的方向。2、用途：3、说明：下图所示为（D、DG、DY1型）锅炉给水泵系列型谱。型谱中的数字为该系列中某种泵的规格。华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans二、离心泵的系列型谱华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans§4-4泵与风机的启动和运行一、泵与风机的启动特性1、基本概念1泵与风机的启动特性：泵与风机转子从静止到额定转速所需的旋转力矩随转速的变化关系。2泵与风机的启动转矩：使泵与风机由静止开始运动，必须克服其全部旋转部分的惯性力、轴承及填料箱等的阻力所需的旋转力矩之和。约为其额定转矩的10~20%。3电动机的启动转矩：泵与风机所需的转矩与为加速电动机转子的转动惯量所需的剩余转矩之和。约为泵与风机额定转矩的100~200%。相应的启动电流一般为额定值的500~700%。2、泵与风机的启动过程分析（以泵为例）华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFansME10~20%MC，则泵的启动特性曲线为EFDC。AH-qVH5040302010qV(m3/min)12345（a）泵在管路系统中的性能曲线；n0=1750r/minPsh-qVPsh(kW)2040601闸阀全闭n0慢启闸阀至全开的过程M(%)2040608020n(%)406080（b）泵的启动特性曲线19.5kW39kWCDEFAC47mD在离心泵性能曲线图上：ADC(n=n0)，且Mn2，则5.039/5.19//shCshDCDPPMM在(b)图上：ADC(n=n0)，华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans在(b)图上:因nB/n0=84%，则泵的启动特性曲线为EFBC。Hc1-qVAPsh-qVPsh(kW)204060H-qVH5040302010qV(m3/min)12345（a）泵在管路系统中的性能曲线；2当管路系统为Hc1-qV时，自闸阀全开启动n0的过程M(%)2040608020n(%)406080（b）泵的启动特性曲线33mB19.5kW39kWCDEFB84AC47mD在(a)图上：ABC，Hst=HB=33m(相当于启阀点)，则n0=1750r/min%8447/33//DB0BHHnn华北电力大学流体力学及泵与风机课程组泵与风机PumpsandFans在(b)图上:泵的启动特性曲线为EFC。Hc1-qVAPsh-qVPsh(kW)204060H-qVH5040302010qV(m3/min)12345（a）泵在管路系统中的性能曲线；3当管路系统为Hc2-qV时，自闸阀全开启动n0