第10章泵、风机的运行 本章教学大纲： 1、管道特性曲线及工作点：泵、风机的性能曲线只能说明泵、风机本身的性能，但当泵、风机工作时管道，不仅取决于其本身的性能，还取决于管道系统的性能，即管道特性曲线。 2、水泵和风机联合工作：当一台水泵或风机不能满足流量或能量要求时，往往需要采用两台或多台水泵和风机共同工作。 泵与风机的联合工作可分为并联和串联两种。 3、工况的调整：水泵、风机运行时，由于外部负荷的变化，要求其工况发生改变。 人为改变工况点称为调整。 工况点的调整就是流量的调整，流量的大小取决于工作点的位置。 因此，工作条件的调整就是改变工作点的位置。 通常有以下方法，一是改变水泵、风机本身的性能曲线； 二是改变管道特性曲线； 三是同时改变两条曲线。 四、运行中的主要问题本章基本概念： 1、管道特性曲线：通过管道的流量与所需消耗的能量扬程之间的关系曲线 2、工作点：泵本身性能曲线的比较如果将特性曲线以相同比例绘制在同一张图上，则两条曲线交于某一点，该点就是泵在管道中的工作点。 3、泵、风机并联运行：并联是指两台或多台泵或风机向同一压力管道输送流体的工作方式。 并联的目的是在压头相同的情况下提高流量。 4、泵、风机的串联工作：串联是指前一个泵或风机的出口将流体输送到另一个泵或风机的出口的方式。 串联的目的是在流量相同的情况下提高压头。
3、本章教学内容：第一节：管道特性曲线和泵、风机在工作点的性能曲线只能说明泵、风机本身的性能。 然而，泵、风机在管道中工作时，不仅取决于其自身的性能，还取决于管道系统的性能，即管道特性曲线。 这两条曲线的交点决定了管道系统中泵和风机的运行状况。 1、管道特性曲线以水泵装置为例。 如右图所示，泵从吸水容器AA水面吸水，通过泵输送到压力容器BB，需要经过吸水管道和压力水管。 路。 下面讨论管道特性曲线。 管道特性曲线是通过管道的流量与需要消耗的能量水头之间的关系曲线。 确定将单位重量的流体从吸入容器输送到输出容器所需的能量头。 列出 AA 部分。 将两个方程合并后，左端是泵或风机在运行状态下提供的总能量头，右端是管道。 系统输送液体所消耗的总能量俗称管道阻力，用H表示。因此：在现代高参数设备中，输出容器内流体的压力随工况变化，如滑动压力直流锅炉和除氧器的运行。 这里仅讨论恒压运行期间流体消耗的总能量。 上式中前两项与流量无关，故其总和称为静压头，用符号Hst表示。 从流体力学可知，管道系统中的阻力损失与流量的平方成正比，因此可以写为： 对于某一泵、风机装置，ψ为常数，h为二次抛物线关系。 因此，式（6-4a）可写成如下形式： 上式即为泵的管道特性曲线方程。
可见，当流量变化时，阻力H也会发生变化。 对于风扇来说，由于气体密度很小，H形成的气柱压力可以忽略不计。 同时，由于鼓风机将空气送入炉膛，引风机将烟气排入大气，两者均接近大气压力，因此风机的管道特性曲线可以近似为方程。 因此，可以看出，管道特性曲线是一条二次抛物线，这条抛物线的顶点是水泵，风机是一条经过原点的二次抛物线，如图6-2所示。 2.工作点。 将泵本身的性能曲线和管道特性曲线以相同的比例绘制在同一张图上。 那么两条曲线相交于M点，该点就是管道中泵的工作点（图6-3）。 此时的流量为VM，总扬程为H。此时泵产生的能量等于管道内流体克服的阻力，因此泵在M点工作时达到能量平衡并且工作稳定。 如果水泵不在M点工作而是在A点工作，此时水泵产生的能量就是vA流量下通过管道装置所需的能量，这意味着流体的能量充足，而这种充沛的能量会促使流体加速。 流量从qvA增加到qvM，只能在M处达到平衡。同样，如果水泵工作在B点，则水泵产生的能量为HvB，在该流量下通过管道装置所需的能量为H' 。 由于泵产生的能量不足，流体减速，流量qvB减小至qVM。 此时，工作点必须移动到M点才能达到平衡。 因此，可以看出，只有M点是稳定工作点。 流体在管道中流动时，依靠静压力克服臂阻力。 风机虽然输送气体且具有可压缩性，导致流量变化较大，但仍然依靠静压来克服阻力，因此其工作点由静压性能曲线与管道特性曲线的交点M确定，如图6-4所示。
如果风机工作时出口动压直接排入大气，则会完全损失。 如果在出口管道上安装扩压器，则可以将风机出口处的部分动压转化为静压。 这种静压还可以用来克服管道阻力，从而提高风机的经济性。 当泵或风机的性能曲线与管道特性曲线没有交点时，说明泵或风机的性能过高或过低，不能满足整个设备的要求。 有些泵或风机的性能曲线呈驼峰状，如图6-5所示，其中K为性能曲线的最高点。 如果泵或风机运行在性能曲线的下降部分，例如该点，则运行稳定。 但如果工作点在水泵或风机性能曲线的上升段，比如某个点，乍一看工作可以平衡，但实际上却不稳定，略有扰动（如电压波动）。电路中的频率变化引起转速变化、水位波动、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道装置所需的能量，因此流量增大，流量增大。 ，工作点继续向右移动，直至泵或风机产生的能量小于管道装置向左移动时所需的能量，流速减慢，流量减小。 工作点继续向左移动，直至流量为零且无输出。 。 这意味着，在发生干扰的情况下，A点称为不稳定工作点。 如果水泵或风机的性能曲线没有上升段，就不会出现工作不稳定的情况。 因此，泵或风机的设计应使性能曲线仅下降。 如果泵或风机的性能曲线呈驼峰状，则运行范围应始终保持在性能曲线的下降段，以免运行不稳定。
它具有驼峰形的性能曲线。 以最大总水头，即驼峰的最高点作为区分稳定与不稳定的临界点。 K点的左侧称为不稳定工作区，右侧称为稳定工作区。 在任何情况下，泵或风机都应保持在稳定区工作。 风机运行不稳定不仅体现在风机流量为零，还可能出现负值（逆流），工作点在第一象限和第二象限之间交替变化。 这种流量在大范围内周期性反复变化的现象通常称为喘振（或飞动）。 浪涌的问题稍后会介绍。 第二节 泵、风机联合工作 当一台泵、风机不能满足流量或能头要求时，常采用两台或多台泵、风机联合工作。 泵与风机的联合工作可分为并联和串联两种。 1、泵、风机并联运行和连接是指两台或多台泵或风机向同一压力管道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的情况下提高流量。 并联工作多用于以下情况： （1）机组扩建时，相应流量需要增加，但原有泵、风机仍可使用； (2))发电厂内，为避免泵或风机发生事故影响主炉停炉； (3)由于外部负荷变化较大，流量也随之变化，为了最大限度地发挥泵、风机的经济效果，使它们能达到高效率范围内工作时，往往采用两台或多台机组用于并联工作，增加或减少运行单元的数量，以适应外部负载变化的要求。
火电厂的给水泵、循环水泵、送风机、引风机等常采用多台机组并联工作。 并联运行可分为两种情况，即同性能的水泵、风机并联和不同性能的水泵、风机并联两种情况。 通常，以相同性能的泵和风机并联最为常见。 因此，相同性能的水泵和风机并联是最常见的情况。 举例说明并行运行的特点。 (1)同性能(同型号)泵并联运行是两台泵并联工作的性能曲线。 图中曲线I为两台相同性能泵的性能曲线。 它是管道特性曲线。 并行工作时的性能曲线为I+。 它是在扬程相等的情况下将各性能曲线的流量叠加得到的。 的。 然后绘制它们的输送管路特性曲线，得到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qVM，扬程为H。为了确定单泵并联的工况，由横坐标M点画的平行线与单泵特性曲线相交B点（即I或），为各泵并联工作时的输出流量工况点。 B点还决定了并联各泵的工作参数，即流量为q vB，扬程H VM = 2q vB。 并联前各泵参数与并联后各泵参数对比：不并联单独运行时泵的工作点为C(q Vc)，并联时各泵工作点为B (qvB 可见：这说明两台泵并联时的流量等于各泵并联时的流量之和。显然，与各泵单独工作相比，总流量qVM两台泵并联时的工作流量qVc比两台泵单独工作时的流量qVc大几倍。
并联后，每台泵的流量q vB 比单独工作时小，但并联后的扬程比一台泵单独工作时高。 这是因为输送管道还是原来的，管径没有增加。 但管道的摩擦损失随着流量的增大而增大，因而阻力增大。 这就需要每台泵加大扬程来克服这个问题。 阻力水头增大，故H大于Hc，流量qvB相应小于qvc。 选择电机时应注意，如果两台泵长期并联工作，应根据每台泵并联时的最大输出流量来选择电机的功率，即每台泵的流量。应根据 q vB = 0.5 VM 而不是 q vB = 0.5 VM 选择泵。 q 选择Vc，使其在并联工作时工作在最高效率点。 但由于并联机组数量随着扩容而增加，因此很难提前确定并联运行的多台机组的分配流量，如果容量过大，就会导致扩容后并联运行效率降低。 如果考虑到只有一台泵在低负荷下运行，为了防止电机过载，电机的功率必须根据单独工作时输出流量qVc所需的功率来匹配。 并联工作时，管道特性曲线越平坦，并联工作后的流量越接近独立工作时的2倍，工作越有利。 如果管道特性曲线较陡，当陡度达到一定程度时，仍采用并联是无济于事的。 如果泵的性能曲线变得更陡，则并联后的总流量qVM将小于单独工作时的流量qVc。 因此，为了达到并联后增大流量的目的，泵的性能曲线应更陡一些。
从并联数量来看，泵的数量越多，并联后所能增加的流量就越小，即每台泵输送的流量减少，因此并联并不经济并联泵太多。 2、泵、风机串联工作。 串联工作是指前一个泵或风机的出口将流体输送到另一个泵或风机的出口的方式。 串联工作常用于以下情况： (1)设计制造新的高压泵 安装新的泵或风机较困难，现有泵或风机的容量足够，但压头是不足够的。 (2)当改造或扩建管道阻力增大，需要提高扬程以输出更多流量时。 串联又可分为两种情况，即同性能的泵、风机串联和不同性能的泵、风机串联两种情况。 以水泵串联为例，介绍串联工作的特点。 (1) 性能相同的泵、风机串联如图6-8所示。 曲线I和1分别是两台泵的性能曲线。 系列性能曲线I+是将流量相同时各泵性能曲线的扬程叠加得到的。 与普通管道特性曲线相交于M点，该点为串联工作时的工作点。 此时流量为qVM，扬程为H。横坐标上经过M点的垂线就是单台泵不并联时的性能。 曲线交于B点，即各泵串联工作后各自的工作点。 此时流量为q vB，扬程为H。
