泵与风机的运行.ppt

5泵与风机的运行,第一节管路特性曲线及工作点第二节泵与风机的联合工作第三节运行工况的调节第四节运行中的主要问题,第一节管路特性曲线及工作点,运行工况的确定(1)泵与风机的性能曲线说明泵与风机本身的性能(2)管路特性曲线说明管路系统的性能(3)运行工况性能曲线和管路特性曲线的交点,一管路特性曲线,管路中的流量与所需要的能量之间的关系曲线。对断面AA与11的伯努利方程为：对断面22与BB联立,装置扬程Hc管路系统为输送液体所需要的总扬程,液体被提升的总几何高度,管路系统的总扬程损失,吸入容器与输出容器的静压水头差,静扬程Hst与流量无关管路系统中的能量损失hw与流量的平方成正比,管路特性曲线方程,风机,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。稳定工作点A点HAHA能量富裕，流体增速，流量增加，回到M点B点HBHB能量不足，流体减速，流量减少，回到M点,不稳定工作点干扰导致流量波动波动到A点左侧阻力扬程能量不足，流体减速，流量减少，到零流量波动到A点右侧阻力HD流量增大阻力增大阻力限制流量增加,不同性能的泵并联工作操作复杂，实际上很少采用,二、泵与风机的串联工作前一台泵或风机的出口向另一台泵或风机的入口输送流体的工作方式。串联工作的方式常用于下列情况：（1）设计制造一台新的高压泵或风机比较困难，而现有的泵或风机的容量已足够，只是扬程不够时。（2）在改建或扩建后的管路阻力加大，要求提高扬程或风压以输出较多流量时。,（一）相同性能泵串联工作曲线I、II：两台相同性能泵的性能曲线曲线III:管路特性曲线曲线I+II：串联工作时的总性能曲线,M点:串联工作点B点:串联时每台泵的工作点C点:非串联时单台泵的工作点,相同性能泵串联工作特点：泵串联后总扬程增加导致流量增加管路阻力也相应增加最后达到平衡,风机串联运行少见。操作性能差，少用。,（二）不同性能泵串联工作,曲线I、II：两台不同性能泵的性能曲线曲线III:管路特性曲线曲线I+II：串联工作时的总性能曲线,M1点:串联工作点M2点:极限状态工作点，泵II不提供扬程M3点:泵II相当于节流器，增加阻力,三、相同性能泵联合工作方式的选择泵联合运行来增加流量并联串联选择并联还是串联？取决于管路特性曲线,性能曲线I：两台泵单独运行时的性能曲线II：两台泵并联运行时的性能曲线III：两台泵串联运行时的性能曲线管路特性曲线陡峭型1串联工作点:B2并联工作点:B2适中型2并联工作点:A2串联工作点:A2平坦型3串、并联工作点：AB,第三节运行工况的调节,调节:外界负荷的变化人为的方法改变工作点的位置调节的方法：(1)改变泵与风机的性能曲线变速调节，入口导流器调节，动叶调节(2)改变管路特性曲线出口节流调节，汽蚀调节(3)两条曲线同时改变进口节流调节,一节流调节,调节节流部件如阀门、挡板等的开度使管路的局部阻力发生变化来达到调节的目的（一）出口节流调节将节流部件装在泵或风机出口管路上的调节方法增加出口的阻力改变管路特性曲线节流损失：hj=HA-HB相应多消耗的功率:,流量只能往小于设计流量的方向调可靠易得，适用于中小功率的泵,（二）入口节流调节调节进口管路上的阀门（挡板）的开度来改变流量改变泵与风机本身的性能曲线流体进入泵与风机前，流体压力已下降或产生预旋调节后的工作点：B入口端节流损失：h1出口端节流损失：h2h10P-qv导流器调节的功率线P-qv与P0-qv间的阴影：入口导流器调节较出口节流调节节省的功率锅炉送引风机：轴向导流器节约：15%24%简易导流器节约：8%13%,三汽蚀调节原理：把泵的出口调节阀全开当汽轮机负荷变化时，凝汽器热井水位的变化负荷小，水位低，汽蚀导致流量减小根据汽轮机凝结水量的变化自动调节轻微汽蚀不导致严重部件损坏降低水泵耗电30%40%,大型发电厂的凝结水泵为安全不采用汽蚀调节中小型发电厂的凝结水泵广泛采用汽蚀调节长期处于低负荷下运行时，不宜采用汽蚀调节为防止汽蚀太严重，需要将部分水循环送回热井保持倒灌高度,四变速调节变速调节是在管路特性曲线不变时，用改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比例定律特点：减少了调节损失效率高中小型机组少用用于高参数大容量机组,变速调节的转速计算,初始转速为n2,qv1需把流量调到qv1求转速n1方法1：流量相似关系方法2：相似抛物线,变速调节的几种方式,汽轮机调节改变汽轮机进汽量来无级调速300MW大容量机组普遍采用主流调速方法定速电动机加液力耦合器驱动可无级调速液力耦合器效率高，但系统较复杂，造价高双速电动机驱动只有低速和高速两级调速直流电动机驱动需直流，造价高，少用交流变速电动机驱动变频调速成本随变频器的价格下降而逐渐成为主流可节约能源30%60%,五、变频调节,集成电路及计算机控制技术发展交流电力拖动：较宽调速范围、稳速精度较快的动态响应、四象限可逆运行交流调速中的变频调速绝对优势调节原理f1，定子绕组电源频率，p，磁极对数转差率调节后转速,变频调速逻辑,将交流电源信号整流为直流信号根据控制单元的指令确定调制频率输出电机的频率为050Hz控制单元以CPU为核心，可以方便远传调速器执行单元变化，控制位置和方式变化,锅炉炉膛负压重要需维持一个常数当煤量或煤质发生变化需进行送引风机联调,锅炉炉膛负压自动控制系统,六、改变动叶安装角调节调节动叶安装角，改变性能曲线实现调节大型轴流式、斜流式泵与风机采用,流量变化较大扬程变化不大高效率区运行,轴流泵工作参数与安装角关系,离心式风机与轴流式风机不同调节方式,1有效功率2离心风机节流调节3离心风机节流加双速电动机调节4离心风机加轴向导流器5离心风机带轴向导流器加双速电机6离心风机加液力耦合器7轴流风机前导叶调节8动叶可调的轴流风机,动叶调节的液压方式,油压式操纵系统液压传动装置,第四节运行中的主要问题,运行要求安全经济运行问题汽蚀振动、噪声磨损暖泵最小流量轴向力和径向力的平衡,一、给水泵的汽蚀,旋膜除氧器的构成外壳旋膜器组由水室、汽室、旋膜管、凝结水接管、补充水接管和一次进汽接管组成淋水篦子二次分配除氧的给水蓄热填料液汽网圆筒体内装特制的不锈钢丝网,给水在这里与二次蒸汽充分接触加热到饱和水箱,1外壳2旋膜喷管3水篦子4液汽网5蒸汽分配,变工况滑压运行,除氧器内压力和温度的动态响应不一致压力变化快，水温变化慢负荷升高时压力升高，水温变化小（低）有效汽蚀余量大负荷下降时压力下降，水温变化小（高）有效汽蚀余量变小,二、泵与风机的振动,泵与风机运行过程中，常常由于各种原因引起振动，严重时甚至威胁到泵与风机的安全运转。泵与风机振动的原因（一）流体流动引起的振动（二）机械引起的振动,（一）流体流动引起的振动,1汽蚀引起振动2旋转失速（脱流）引起振动(1)失速现象(a)正常工况(b)失速工况正冲角叶片前面出现涡流阻力大增可能阻塞流道,(2)旋转失速现象,流道2出现脱流产生阻塞流体分配到流道1和3流道1的流体不会出现正冲角流道3出现正冲角，脱流流道3出现脱流产生阻塞流体分配到流道2和4流道2的流体不会出现正冲角流道4出现正冲角，脱流旋转脱流脱流的叶片流道在旋转向叶片旋转的反方向转动,(3)喘振现象,K，临界点工作点F不稳定qvFqvk扰动使出力减小工作点向D点靠近出现倒流工作点F扬程使流量增加向K点靠近出现大流量工作点F同一扬程HF对应三个工作点F,F和F工况在三个点间的跳动喘振,调节出口阀门使阻力增大,防止喘振的措施,(1)避免驼峰性能曲线(2)不在临界流量下运行(3)小流量下改变转速性能曲线下移使临界流量变小(4)可动叶片调节性能曲线下移使临界流量变小(5)避免泵的压出管路积气管路向上倾斜阀门靠近泵安装,3水力冲击引起的振动,动静部分干涉涡流尾迹经过导叶或流过蜗舌，产生水力冲击压力脉动使管路和基础共振防治措施增加导叶或蜗舌间隙流道进出水方位交叉,（二）机械引起的振动,1转子质量不平衡引起的振动叶轮或叶片局部腐蚀叶片表面积垢翼型空心叶片磨穿后进灰摩擦升温导致轴弯曲静动平衡试验2转子中心不正引起振动泵与风机轴与联轴器不同心暖泵不充分管路膨胀推力使轴心错位轴承刚性不好或磨损,3转子临界转速引起振动临界转速nc泵或风机转子的固有频率工作转速不能在临界转速、相近或倍数刚性轴：工作转速nc通常采用，以获得大的调速空间柔性轴：2nc工作转速nc大容量和多级泵采用4动静部件间的摩擦引起振动摩擦生热使泵体变形或泵轴弯曲摩擦力使轴偏移,5平衡盘设计不良引起振动工况变化时，平衡盘失稳左右窜动振动并发生碰撞磨损6原动机引起振动汽轮机驱动时产生振动,三、噪声,空气动力噪声和机械噪声噪声大300MW送风机：124dB100kW凝结水泵：104dB100kW排粉风机：95110dB频率高中高频特性防治措施控制噪声源吸声、隔声和消声,四、磨损,引风机叶轮及外壳的磨损除尘不干净来的灰磨损采用耐磨材料和涂料叶片根部加厚加宽合适的叶型减少积灰灰浆泵和排粉风机的磨损灰渣和粉尘的磨损采用耐磨材料定期更换叶片,五、暖泵,暖泵通过预热给水泵，使泵体均匀受热运行时温升90C，11.5h暖泵后吸入口和泵体上任一测点温差P转子左移b0减小p2变大平衡力P增大转子右移平衡轴向力小时FP转子右移b0增大p2变小平衡力P减小转子左移平衡,转子左右窜动,转子左移b0小转子碰撞平衡圈不利希望:b0小变化P大变化p=p1+p2p2大变化p2快，则p1快减小径向间隙bp1不能太大否则p2太小平衡盘要求足够大b0要足够大,实际设计取值,平衡盘的优缺点,优点自动平衡轴向力结构紧凑广泛应用于分段式多级离心泵缺点轴向仍有窜动造成磨损引起汽蚀和增加泄漏大容量泵不单独采用,4采用平衡鼓,平衡鼓鼓形轮盘后连通泵吸入口特点没有轴向间隙没有平衡圈的摩擦不能完全平衡需加止推轴承,平衡鼓+平衡盘,平衡鼓承受50%80%轴向力平衡盘间隙可大些防止碰撞摩擦大容量高参数分段式多级泵采用,八、径向力及其平衡,（一）径向力产生的原因螺旋形压水室水泵变工况运行时叶轮出口压力分布不均设计流量(a)：无径向力小于设计流量(b)：流速减小，压力增加在蜗壳中分布不均匀大于设计流量(c)：流速增大，压力减小在蜗壳中分布不均匀,小于设计流量大于设计流量,压力导致的径向力R流动的改变使压水室的液体压力改变，在叶轮上形成了一个集总的径向力R反冲力T叶轮中的流体的流出对叶轮有一个反冲力T总的径向力为FF=R+T,（二）径向力的平衡,径向力的危害使轴产生较大的挠度以致密封环，级间套和轴套等发生摩擦损坏径向力是个交变载荷使轴易因疲劳而损坏,1采用双层压水室,适用于单级泵双层压水室对称布置抵消径向力双压水室对称布置抵消径向力,双层水室双压水室,2两个压水室相差180布置,适用于多级泵双压水室相差180度布置径向力不在一个平面上有弯矩，但不大,