1、華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans4-6 泵與風機運行中的幾個問題泵與風機運行中的幾個問題引引 言言 泵與風機的運行狀況對電廠的安全、經濟運行十分重要。目泵與風機的運行狀況對電廠的安全、經濟運行十分重要。目前泵與風機在運行中還存在不少問題，如運行前泵與風機在運行中還存在不少問題，如運行、等問題。等問題。 ：近幾年來，低效產品已逐步被較高效率

2、的新產品：近幾年來，低效產品已逐步被較高效率的新產品所取代，并隨著各種新型、高效調節裝置的使用，運行效率已得所取代，并隨著各種新型、高效調節裝置的使用，運行效率已得到了大大改善。到了大大改善。華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans4-6 泵與風機運行中的幾個問題泵與風機運行中的幾個問題引引 言言 ：火力發電廠的引風機設置在除塵器之后，但由于：火力發電廠的引風機設置在除塵器之后，但由于除塵器并不能把煙氣中全部固體微粒除去，剩余的固體微粒將隨除塵器并不能把煙氣中全部固體微粒除去，剩余的固體微

3、粒將隨煙氣進入引風機，沖擊葉片和機殼表面，引起引風機磨損并會沉煙氣進入引風機，沖擊葉片和機殼表面，引起引風機磨損并會沉積在引風機葉片上。由于磨損和積灰是不均勻的，從而積在引風機葉片上。由于磨損和積灰是不均勻的，從而了了，甚至迫使鍋爐停止運行。與引風，甚至迫使鍋爐停止運行。與引風機比較，制粉系統中的排粉風機的工作條件更差，其磨損也更為機比較，制粉系統中的排粉風機的工作條件更差，其磨損也更為嚴重。嚴重。華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans4-6 泵與風機運行中的幾個問題泵與風機運行中的幾個

4、問題引引 言言 ：泵與風機的振動現象是運行中常見的故障，嚴重：泵與風機的振動現象是運行中常見的故障，嚴重時將危及其安全運行，甚至會影響到整個機組的正常運行。隨著時將危及其安全運行，甚至會影響到整個機組的正常運行。隨著機組容量的日趨大型化，其振動問題亦變得尤為突出。鑒于引起機組容量的日趨大型化，其振動問題亦變得尤為突出。鑒于引起泵與風機振動原因的復雜性及易于察覺的特點，通常將泵與風機泵與風機振動原因的復雜性及易于察覺的特點，通常將泵與風機的振動分為的振動分為、以及由以及由三類。三類。華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and Fa

5、nsPumps and Fans4-6 泵與風機運行中的幾個問題泵與風機運行中的幾個問題 由于非流體流動引起的振動及磨損等問題較易分析、掌握，由于非流體流動引起的振動及磨損等問題較易分析、掌握，考慮到總學時數的限制，故將其留做自學內容，現僅就流體流動考慮到總學時數的限制，故將其留做自學內容，現僅就流體流動引起的振動的問題作一些具體的分析。引起的振動的問題作一些具體的分析。 引引 言言 流體流動引起的振動包括：流體流動引起的振動包括：、引起的振動引起的振動和和。一、水力振動一、水力振動 水力振動主要是由于泵內或管路系統中水力振動主要是由于泵內或管路系統中而引而引起的，它即與泵及管路系統的設計、制

6、造優劣有關，也與運行工起的，它即與泵及管路系統的設計、制造優劣有關，也與運行工況有關，且主要因況有關，且主要因和和引起。引起。華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans 由于給水泵由于給水泵的的脫離的脫離的要持續一段很要持續一段很長的距離，長的距離，當給水由葉輪葉片外端，當給水由葉輪葉片外端，就要產生水力沖擊，形成，就要產生水力沖擊，形成，它傳給泵體、管路和基礎，引起振動和噪音。，它傳給泵體、管路和基礎，引起振動和噪音。 若各級動葉和導葉組裝位置均在同一方向，則各若各級動葉和導葉組裝位置均在

7、同一方向，則各級葉輪葉片通過導葉頭部時的水力沖擊將疊加起來，引起振動。級葉輪葉片通過導葉頭部時的水力沖擊將疊加起來，引起振動。如果這個頻率與泵本身或管路的固有頻率相重合，將產生共振。如果這個頻率與泵本身或管路的固有頻率相重合，將產生共振。 f=zn/60（Hz） （4-24）適當增加葉輪外直徑與導葉或泵殼與舌之間的距適當增加葉輪外直徑與導葉或泵殼與舌之間的距離，緩和沖擊、減小振幅；組裝時，將各級的動葉出口邊相對于離，緩和沖擊、減小振幅；組裝時，將各級的動葉出口邊相對于導葉頭部按一定節距錯開，以免水力沖擊疊加、減小壓強脈動。導葉頭部按一定節距錯開，以免水力沖擊疊加、減小壓強脈動。華北電力大學華北

8、電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans二、旋轉脫流引起振動二、旋轉脫流引起振動 泵與風機進入不穩定工況區運行，隨著沖角的增大泵與風機進入不穩定工況區運行，隨著沖角的增大將導致邊界層分離，致使升力減小，阻力增加。稱之為將導致邊界層分離，致使升力減小，阻力增加。稱之為“脫流脫流”或或“失速失速”現象。現象。圖圖4-30 4-30 葉片的正常工況和脫流工況葉片的正常工況和脫流工況圖圖4-31 4-31 動葉中旋轉脫流的形成動葉中旋轉脫流的形成 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機

9、課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans二、旋轉脫流引起振動二、旋轉脫流引起振動 由于加工、安裝以及來流不均等原因，葉輪葉片由于加工、安裝以及來流不均等原因，葉輪葉片不可能有完全相同的形狀和安裝角，且隨著流量的減小，脫流首不可能有完全相同的形狀和安裝角，且隨著流量的減小，脫流首先發生在沖角最先達到臨界值的某一葉片進口處。先發生在沖角最先達到臨界值的某一葉片進口處。 圖圖4-30 4-30 葉片的正常工況和脫流工況葉片的正常工況和脫流工況圖圖4-31 4-31 動葉中旋轉脫流的形成動葉中旋轉脫流的形成 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力

10、學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans二、旋轉脫流引起振動二、旋轉脫流引起振動 在上述兩種條件下，脫流阻塞葉道造成分流，使脫流以在上述兩種條件下，脫流阻塞葉道造成分流，使脫流以 的的旋轉速度沿葉輪旋向相反傳播，致使脫流最終以（旋轉速度沿葉輪旋向相反傳播，致使脫流最終以（ - ）的速度）的速度旋轉。稱之為旋轉。稱之為“旋轉脫流旋轉脫流”或或“旋轉失速旋轉失速”。圖圖4-30 4-30 葉片的正常工況和脫流工況葉片的正常工況和脫流工況圖圖4-31 4-31 動葉中旋轉脫流的形成動葉中旋轉脫流的形成 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程

11、組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans二、旋轉脫流引起振動二、旋轉脫流引起振動 風機進入不穩定工況區運行，葉輪內將產生一個到數個旋轉風機進入不穩定工況區運行，葉輪內將產生一個到數個旋轉脫流區，葉片依次經過脫流區產生交變應力的作用，其作用頻率脫流區，葉片依次經過脫流區產生交變應力的作用，其作用頻率與旋轉脫流的轉速及脫流區的數目成正比，會使與旋轉脫流的轉速及脫流區的數目成正比，會使。 若這一激振力的作用頻率與葉片的固有頻率成整數倍，或等若這一激振力的作用頻率與葉片的固有頻率成整數倍，或等于、或接近于葉片的固有頻率時，葉片將于、或接近于葉

12、片的固有頻率時，葉片將，進而造成葉，進而造成葉片片，并可能，并可能。 應盡量避免泵與風機在不穩定工況區運行。應盡量避免泵與風機在不穩定工況區運行。 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans三、喘振三、喘振 若具有若具有形性能曲形性能曲線的泵與風機線的泵與風機，而而中的中的又又時，則泵時，則泵與風機的流量、壓頭和軸功率會在瞬與風機的流量、壓頭和軸功率會在瞬間內發生很大的周期性的波動，引起劇烈的振動和噪聲。這種現間內發生很大的周期性的波動，引起劇烈的振動和噪聲。這種現象稱為象稱為“喘振喘振”或

13、或“飛動飛動”現象。現象。 當用戶所需要的流量當用戶所需要的流量小于小于qVK時時, 風機的運行工況點將由風機的運行工況點將由E點滑向點滑向K點點, 并將周而復始地按并將周而復始地按各點重復循環，形成運行各點重復循環，形成運行工況的周期性波動。工況的周期性波動。 圖圖4-32 風機在大容量管路風機在大容量管路系統中運行的示意圖系統中運行的示意圖圖圖4-33 喘振現象喘振現象 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans 三、喘振三、喘振 （1）可裝設再循環管或自動排出閥門，使泵可裝設再循環管或

14、自動排出閥門，使泵與風機的排出流量恒大于臨界流量。與風機的排出流量恒大于臨界流量。 （2）若管路性能曲線不通過坐標原點時，改若管路性能曲線不通過坐標原點時，改變風機的轉速，也可得到穩定的運行工況。變風機的轉速，也可得到穩定的運行工況。 （3） 對軸流式泵與風機，可減小其動葉安裝對軸流式泵與風機，可減小其動葉安裝角，使性能曲線向左下方移動。角，使性能曲線向左下方移動。 （5）盡量避免采用具有駝峰形性能曲線的泵盡量避免采用具有駝峰形性能曲線的泵與風機。與風機。 （4）對選配容量裕量過大的泵與風機，可通對選配容量裕量過大的泵與風機，可通過切割，減小其葉輪葉片直徑，使性能曲線向左下方移動。過切割，減小

15、其葉輪葉片直徑，使性能曲線向左下方移動。華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans三、喘振三、喘振 旋轉脫流是旋轉脫流是造成的一種流體動力現象，它的基造成的一種流體動力現象，它的基本特性，如脫流區的旋轉速度、脫流的起始點、消失點等，都有本特性，如脫流區的旋轉速度、脫流的起始點、消失點等，都有它自己的規律，不受泵與風機管路系統的容量和形狀的影響。它自己的規律，不受泵與風機管路系統的容量和形狀的影響。 喘振是喘振是后振蕩特性的一種表現后振蕩特性的一種表現形式，它的振幅、頻率等基本特性受泵與風機管

16、路系統容量的支形式，它的振幅、頻率等基本特性受泵與風機管路系統容量的支配，其流量、全壓和軸功率的波動是由不穩定工況區造成的。配，其流量、全壓和軸功率的波動是由不穩定工況區造成的。 試驗研究表明：喘振現象總是與葉道內氣流的旋轉脫流密切試驗研究表明：喘振現象總是與葉道內氣流的旋轉脫流密切相關，而沖角的增大也與流量的減小有關。所以，相關，而沖角的增大也與流量的減小有關。所以，。 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans選擇的總的原則選擇的總的原則 4-7 泵與風機的選擇泵與風機的選擇 泵與風機的

17、選擇是指，用戶根據使用要求，在泵與風機的已泵與風機的選擇是指，用戶根據使用要求，在泵與風機的已有系列產品中，選擇一種適用的而不需要另外設計、制造的泵與有系列產品中，選擇一種適用的而不需要另外設計、制造的泵與風機的過程。風機的過程。選擇的主要內容選擇的主要內容一、泵的選擇一、泵的選擇二、風機的選擇二、風機的選擇 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans 確定泵與風機的型式（型號）、臺數、規格（大小）、轉速確定泵與風機的型式（型號）、臺數、規格（大小）、轉速以及原動機的配套功率。其具體選擇程序

18、大致如下：以及原動機的配套功率。其具體選擇程序大致如下： （1）充分了解整個裝置的用途、管路布置、地形條件、被輸）充分了解整個裝置的用途、管路布置、地形條件、被輸送流體的狀況（如送流體的狀況（如 、 、pa）以及運行條件等原始資料。）以及運行條件等原始資料。選擇的主要內容選擇的主要內容 （2）根據實際要求）根據實際要求, 確定最大流量確定最大流量qVmax和最大揚程和最大揚程Hmax或最或最大全壓大全壓pmax。視用途不同分別加上適當的安全裕量，。視用途不同分別加上適當的安全裕量， 作為選用泵作為選用泵與風機的依據。與風機的依據。 例如, 我國火力發電廠設計技術規程規定：鍋爐引風機的風量裕量不

19、低于10，全壓裕量不低于20，汽包鍋爐給水泵的流量裕量為鍋爐最大連續蒸發量的10，其相應的揚程裕量為20，即華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans式中 qV、H（p）分別為（全壓）。qV =1.10qVmax （4-25）H=1.20Hmax （4-26）或 p =1.20pmax （4-27） （3）根據已知條件，選用適當的泵與風機的類型，并同時考根據已知條件，選用適當的泵與風機的類型，并同時考慮選擇流量調節方式。慮選擇流量調節方式。 （4）根據已知的計算流量、計算揚程或全壓確定其規格

20、。根據已知的計算流量、計算揚程或全壓確定其規格。 （5）對整個系統，包括管道、流量調節方式等進行投資、運）對整個系統，包括管道、流量調節方式等進行投資、運行管理費、可靠性、安全性等方面的全面經濟和技術比較。行管理費、可靠性、安全性等方面的全面經濟和技術比較。 例如：給水泵、凝結水泵、鍋爐送、引風機等都有專用的產品類型可供選擇。 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans 此方法是在上述程序此方法是在上述程序( 1 )、( 2 )、( 3 )的基礎上（即泵類型已的基礎上（即泵類型已確定了的情況

21、下）進行選擇的，其步驟如下：確定了的情況下）進行選擇的，其步驟如下：一、泵的選擇一、泵的選擇 （1）根據計算流量）根據計算流量qV 和計算揚程和計算揚程H，在某一類型的水泵性能，在某一類型的水泵性能中，查找某一規格的泵，使其與性能表中列出的具有代表性的流中，查找某一規格的泵，使其與性能表中列出的具有代表性的流量、揚程相等或相近。量、揚程相等或相近。 如果有兩種以上規格的泵都能同時滿足計算流量和揚程，則，若在該類型的泵中查找不到合適的規格，則可考慮選定與計算相近的規格。 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPump

22、s and Fans （2）檢查泵在系統中的運行情況，看它在流量、揚程變化范）檢查泵在系統中的運行情況，看它在流量、揚程變化范圍內，泵是否處在高效區附近工作。圍內，泵是否處在高效區附近工作。 這是泵選擇中常用的一種方法，可以很方便地選取所需要的這是泵選擇中常用的一種方法，可以很方便地選取所需要的水泵，其步驟如下：水泵，其步驟如下： （1）確定計算流量）確定計算流量qV 和計算揚程和計算揚程H； （2）選定轉速）選定轉速n，計算比轉速，計算比轉速ns； （3）根據比轉速的大小，決定所選泵的類型（包括級數）；）根據比轉速的大小，決定所選泵的類型（包括級數）； （4）根據所選類型，在該泵的系列型譜中

23、選取合適的規格；）根據所選類型，在該泵的系列型譜中選取合適的規格； 如果運行工況點偏離最高效率區，則說明此泵在系統中運行的經濟性不佳，應當考慮重選。 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans （6）對于在運行中需要經常進行流量調節的大型泵，為提高）對于在運行中需要經常進行流量調節的大型泵，為提高其運行經濟性，要通過經濟性比較，選定合適的調節方式。其運行經濟性，要通過經濟性比較，選定合適的調節方式。 （5）根據所選規格，從）根據所選規格，從“泵類產品樣本泵類產品樣本”中可找到相應的泵中可找到

24、相應的泵性能曲線，再根據泵在系統中的運行方式以及系統的管路性能，性能曲線，再根據泵在系統中的運行方式以及系統的管路性能，檢查泵在系統中的運行情況。檢查泵在系統中的運行情況。二、風機的選擇二、風機的選擇 此方法和利用泵性能表選擇泵類似，故不再重復。此方法和利用泵性能表選擇泵類似，故不再重復。 如果泵的效率處在高效區，則泵的規格即可確定，否則，重復上述過程直至滿意為止。華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans 這是最常用的一種方法，可得到滿意的效果，其步驟如下：這是最常用的一種方法，可得到滿意

25、的效果，其步驟如下： （1）確定風機的計算流量）確定風機的計算流量 qV 和計算全壓和計算全壓 p，并將其換算為正，并將其換算為正常狀態下的值（風機制造廠提供性能選擇曲線時的狀態），以常狀態下的值（風機制造廠提供性能選擇曲線時的狀態），以 0 表示。其換算方法如下：表示。其換算方法如下：qV0= qV （4-28）04002732731013.10ttppppa（4-29）04sh0sh0sh2732731013.10ttpPPPa（4-30）華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans 式中

26、，t 0 為制造廠提供的正常狀態下對應的溫度。對送風機t0=20；對引風機，根據其容量的不同，從大到小t 0=250（或200，160，140）；pa 為當地大氣壓，Pa；t 為使用條件下的氣體溫度，。 （2）根據計算流量和計算全壓，從安全、經濟角度出發確定）根據計算流量和計算全壓，從安全、經濟角度出發確定合理的運行方式和設備臺數。合理的運行方式和設備臺數。 一般電廠的送、引風機為并聯運行，因此，在計算全壓不變的情況下，將計算流量除以并聯運行的風機臺數作為每臺風機選擇的計算參數值。 （3）由已定的選擇參數，在風機的性能選擇曲線上作相應坐）由已定的選擇參數，在風機的性能選擇曲線上作相應坐標軸的垂

27、線，其交點即可知道所選風機的機號、轉速和軸功率。標軸的垂線，其交點即可知道所選風機的機號、轉速和軸功率。 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans 當交點不是剛好落在風機的性能曲線上時，通常是在滿足風量的條件下由垂直線往上找出最接近的一條性能曲線上的點；并由該點所在的性能曲線分別查出其最高效率點時所選風機的機號、轉速和軸功率；經密度換算，求出該機號在需要參數狀態下的軸功率。 若出現多臺可選的情況，應分析，核查運行工況點是否處于高效區。一般選取轉速較高、葉輪直徑較小、運行經濟的風機為所決定的

28、風機。 圖4-38 風機選擇曲線的使用 華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans （4）對需要經常調節流量的大型風機，根據負荷變化情況，）對需要經常調節流量的大型風機，根據負荷變化情況，通過技術經濟分析，合理地選擇調節方式。通過技術經濟分析，合理地選擇調節方式。 無因次性能曲線代表了相似的同類風機的性能，用之可以實無因次性能曲線代表了相似的同類風機的性能，用之可以實現不同類型風機的性能比較。因此，利用無因次性能曲線選擇風現不同類型風機的性能比較。因此，利用無因次性能曲線選擇風機，對于確定可

29、用風機的類型比較容易，其方法大致如下：機，對于確定可用風機的類型比較容易，其方法大致如下： （1）確定計算流量）確定計算流量qV 和計算全壓和計算全壓p，并將計算參數，并將計算參數qV、p 換算換算到標準狀態的性能參數到標準狀態的性能參數qV20、p20。 根據對所需風機的要求和工作特點，選擇幾種可用的風機類根據對所需風機的要求和工作特點，選擇幾種可用的風機類型，查出其最高效率點所對應的流量系數型，查出其最高效率點所對應的流量系數 和全壓系數和全壓系數 ，選擇，選擇時可把幾種類型進行列表計算，以便于比較。時可把幾種類型進行列表計算，以便于比較。 Vqp華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機

30、課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans （2）利用流量系數和壓力系數公式）利用流量系數和壓力系數公式 VVquDq222204（4-31）pup222020（4-32） 求出所需轉速求出所需轉速n，由，由n去查找已生產電機的轉速去查找已生產電機的轉速n ，從中選用，從中選用一個與一個與n 值相等或相近的轉速值相等或相近的轉速n 即可。即可。 4220222020216VVqppqD可求得：可求得： （4-33）由此可從已生產的機號中選用一個與由此可從已生產的機號中選用一個與D2相等或相近的外徑相等或相近的外徑 。2DppDn260（4-34） （3）由選用的）由選用的 ，按公式，按公式 2D華北電力大學華北電力大學流體力學及泵與風機課程組流體力學及泵與風機課程組泵與風機泵與風機 Pumps and FansPumps and Fans （7）將各類風機進行比較，選定最符合要求且運行經濟性高）將各類風機進行比較，選定最符合要