泵與風機課件制作：喬燕芳111111§7.2葉片式泵與風機的性能曲線

一、能頭與流量性能曲線二、功率與流量性能曲線三、效率與流量性能曲線四、軸流式泵與風機性能曲線五、泵與風機性能曲線的比較引言六、預旋對泵與風機性能曲線的影響以離心式葉輪為例111111引言1、泵與風機的性能及性能曲線3、性能曲線的繪制方法（試驗法、理論分析法）2、性能曲線的作用

能直觀地反映泵與風機的總體性能，對其所在系統的安全和經濟運行意義重大；

作為設計及修改新、老產品的依據；相似設計的基礎；工作狀態——工況（運行、設計、最佳）n=const.主要的H-qV或

p-qVP-qV

-qVn=const.其次[Hs]-qV

111111qVH2）H-qV曲線一、能頭與流量性能曲線（H-qV）1）HT-qVT曲線由無限多葉片時的理論能頭可得：HT=KHT

，qVT-q

=qVH=HT-hw

，HT-qVTHT-qVThf+hjhsH-qVTH-qVqqVd后向式徑向式前向式111111qVPOPT-qVT二、功率與流量性能曲線（P-qV

）

空載功率P0=Pm+PV，若現場的凝結泵和給水泵閉閥啟動，則這部分功率將導致泵內水溫有較大的溫升，易產生泵內汽蝕，故凝結泵和給水泵不允許空載運行。后向式徑向式前向式qP-qV曲線P-qVTPmPVPT111111三、效率與流量性能曲線（

-qV）

泵與風機的

-qV性能曲線由下式計算可得，即并隨性能表一起附于制造廠家的產品說明書或產品樣本中。右圖為與300MW、600MW機組配套用的鍋爐給水泵的性能曲線。11111112SA意義：SA—單級雙吸

12—吸入口直徑被25除（吸入口直徑為12×25=300mm）111111四、軸流式泵與風機性能曲線1、性能曲線的趨勢分析

①．沖角增加，曲線上升；

③．葉頂和葉根分別出現二次回流，曲線回升。

②．邊界層分離，葉根出現回流，曲線下降，但趨勢較緩；

2、性能曲線的特點

①．存在不穩定工作區，曲線形狀呈∽型；

②．空載易過載；③．高效區窄。111111五、泵與風機性能曲線的比較

（一）離心式泵與風機性能曲線的比較

離心式通風機三種不同型式葉輪的性能曲線

對前向式和徑向式葉輪，能頭性能曲線為一具有駝峰的或呈∽型的曲線，且隨2y曲線彎曲程度。

K點左側為不穩定工作區。

對后向式葉輪，能頭曲線總的趨勢一般是隨著流量的增加能頭逐漸降低，不會出現∽型。

1、H-qV性能曲線的比較111111

（一）離心式泵與風機性能曲線的比較（后向式葉輪）五、泵與風機性能曲線的比較

結構參數后向式葉輪的性能曲線存在不同程度的差異。常見的有陡降型、平坦型和駝峰型三種基本類型。其性能曲線的形狀是用斜度來劃分的，即：

不同型式的性能曲線，其工程應用場合不同。應重點給予關注。qVHOabc關死點的能頭最高效率點所對應的能頭111111

（一）離心式泵與風機性能曲線的比較（后向式葉輪）五、泵與風機性能曲線的比較

（1）陡降型曲線（Kp=25%~30%）其特點是：當流量變化很小時能頭變化很大。例如火力發電廠自江河、水庫取水的循環水泵，就希望有這樣的工作性能。因為，隨著季節的變化，江河、水庫的水位漲落差非常大，同時水的清潔度也發生變化；但是，由于凝汽器內真空度的要求，其流量變化不能太大。qVHOabc111111

（一）離心式泵與風機性能曲線的比較（后向式葉輪）五、泵與風機性能曲線的比較

（2）平坦型曲線（Kp=8%～12%）其特點是：當流量變化較大時，能頭變化很小。例如火力發電廠的給水泵、凝結水泵就希望有這樣的性能。因為，汽輪發電機在運行時負荷變化是不可避免的，特別是對調峰機組，負荷變化更大。但是，由于主機安全經濟性的要求，汽包、除氧器以及凝汽器內的壓強變化不能太大。qVHOabc111111

（一）離心式泵與風機性能曲線的比較（后向式葉輪）五、泵與風機性能曲線的比較

（3）有駝峰的性能曲線（駝峰曲線不能用斜度表示）其特點是：在峰值點k

左側出現不穩定工作區，故設計時應盡量避免這種情況，或盡量減小不穩定區。

qVHOabcqVkk經驗證明，對離心式泵采用右圖中的曲線來選擇葉片安裝角2y和葉片數，可以避免性能曲線中的駝峰。

111111

（一）離心式泵與風機性能曲線的比較五、泵與風機性能曲線的比較

前向式、徑向式葉輪的軸功率隨流量的增加迅速上升。當泵與風機工作在大于額定流量時，原動機易過載。

而后向式葉輪的軸功率隨流量的增加變化緩慢，且在大流量區變化不大。因而當泵與風機工作在大于額定流量時，原動機不易過載。

2、P-qV

性能曲線的比較111111

（一）離心式泵與風機性能曲線的比較五、泵與風機性能曲線的比較

前向式葉輪的效率較低，但在額定流量附近，效率下降較慢；后向式葉輪的效率較高，但高效區較窄；而徑向式葉輪的效率居中。

3、-qV性能曲線的比較

因此，為了提高效率，泵幾乎不采用前向式葉輪，而采用后向式葉輪。即使對于風機，也趨向于采用效率較高的后向式葉輪。111111

（二）離心式、混流式及軸流式泵與風機性能曲線的比較

五、泵與風機性能曲線的比較

離心式泵與風機的H-qV曲線比較平坦，而混流式、軸流式泵與風機的H-qV曲線比較陡。因此，前者適用于流量變化時要求能頭變化不大的場合，而后者宜用于當能頭變化大時要求流量變化不大的場合。

1、H-qV性能曲線的比較111111

（二）離心式、混流式及軸流式泵與風機性能曲線的比較

五、泵與風機性能曲線的比較

離心式和軸流式泵與風機的Psh-qV曲線隨著流量的增加其變化趨勢剛好相反，前者呈上升趨勢，而后者則急劇下降。因此，為了減小原動機容量和避免啟動電流過大，啟動時，軸流式泵與風機閥門應處于全開狀態，而離心式泵與風機閥門則原則上應處于關閉狀態。

2、P-qV

性能曲線的比較111111

（二）離心式、混流式及軸流式泵與風機性能曲線的比較

五、泵與風機性能曲線的比較

應引起注意的是：對于凝結泵和給水泵，為防止汽蝕，啟動時則應開啟旁路閥。

2、P-qV

性能曲線的比較

3．-qV性能曲線的比較

離心式泵與風機的-qV曲線比較平坦，且高效區寬；隨著由離心式向軸流式過渡，-qV曲線越來越陡，高效區越來越窄。111111

（二）離心式、混流式及軸流式泵與風機性能曲線的比較

五、泵與風機性能曲線的比較

3．-qV性能曲線的比較

為了克服軸流式泵與風機軸功率變化急劇和高效區窄的缺點，提高調節效率，常常將其葉輪葉片設計成可調的。這樣,當流量變化時，通過調節葉輪葉片的角度，使軸流式泵與風機仍具有比較高的效率。111111

（三）容積式泵與風機性能曲線特性五、泵與風機性能曲線的比較

1．活塞泵和柱塞泵

特點：①在理論上，這種泵可以達到任意大的揚程；②通過改變轉速調節流量，通過排出閥開啟度調節揚程；③當需要產生很高壓強時（10MPa以上），采用柱塞泵。111111

（三）容積式泵與風機性能曲線特性五、泵與風機性能曲線的比較

2．齒輪泵和螺桿泵

用途：用于輸送流量小、輸出壓強高的高粘性流體。在火力發電廠中，潤滑系統常采用齒輪泵，而螺桿泵則常用作輸送潤滑油及調節油，也可作為鍋爐燃料油輸送泵。

111111

（三）容積式泵與風機性能曲線特性五、泵與風機性能曲線的比較

2．齒輪泵和螺桿泵

與活塞泵比較：其性能曲線的變化趨勢相似。

不同點是：①qV-H曲線，漏泄損失隨揚程增加而增加；②

-H曲線的高效區變窄，因為，高轉速低揚程時，摩擦損失功率相對較大的所致。

螺桿泵與齒輪泵比較：前者效率更高、流量更均勻、可以實現與高速原動機直聯，成為小型大流量泵，是一種較現代化的液體輸送機械；由于泵內的流動不受攪拌且無脈動，因此可以安靜平穩地運轉，工作噪聲低。111111

（三）容積式泵與風機性能曲線特性五、泵與風機性能曲線的比較

3．羅茨鼓風機

用途：在火力發電廠中，常用于氣力輸灰，鍋爐本體除塵，煙氣脫硫，煤粉沸騰燃燒，離子交換器逆洗等系統中。111111

（三）容積式泵與風機性能曲線特性五、泵與風機性能曲線的比較

3．羅茨鼓風機

安全運行：與其他容積式泵一樣，必須在羅茨鼓風機排氣管路上配置安全閥、逆止閥和閘閥。安全閥應盡量靠近鼓風機布置，逆止閥可以裝得稍遠一點，閘閥在鼓風機啟動及工作時應全開。發展趨勢：主要是進一步提高效率、降低噪聲、增強可靠性及擴大應用范圍。111111五、泵與風機性能曲線的比較

（四）液環泵的性能曲線特性

液環泵亦稱納什海托（Nash·Hytor）泵，即納什型泵，屬于離心容積式泵，其性能特性介于離心泵和容積泵之間。在火力發電廠中，液環泵常作為凝汽器的抽氣裝置和用于負壓氣力除灰系統。111111六、預旋對泵與風機性能曲線的影響

1、什么是預旋

2、預旋產生的原因按產生原因可分為強制預旋和自由預旋兩種。

強制預旋：f

(結構)，如導葉、雙吸葉輪、螺旋形吸入室等，與流量的變化無關；自由預旋：f

(流量)，當流量偏離設計值時產生，與設備的結構因素無關。

流體進入泵與風機葉輪葉片前有一個先期旋轉運動，稱為預旋。當111111六、預旋對泵與風機性能曲線的影響3、預旋的機理

強制預旋的機理較易理解；自由預旋的機理【美國A．J．斯捷潘諾夫，最小阻力原理】。111111六、預旋對泵與風機性能曲線的影響4、預旋強度

通常用預旋系數φ來表示，它等于進口處流體絕對速度的周向分量1u與葉輪進口的圓周速度u1之比，即：

在設計階段一般取：通風機

φ=0.30~0.50；離心泵次級葉輪

φ=0.25~0.40。111111六、預旋對泵與風機性能曲線的影響

5、預旋對泵與風機性能的影響（以正預旋為例）

（1）自由預旋的存在，會導致吸入室壁附近的流體產生反向流。它可能造成H-qV曲線的不連續，并在某一小流量區內往往造成不穩定的運行。111111六、預旋對泵與風機性能曲線的影響

5、預旋對泵與風機性能的影響（以正預旋為例）

（1）自由預旋的存在，會導致吸入室壁附近的流體產生反向流。因此，為了改善小流量下泵與風機的性能，往往在設計時采用某些手段改善葉輪的吸入條件以控制預旋。

例如，對于泵可根據不同型式的吸入室，裝設相應形狀的擋板或肋；對于風機，在入口裝設可調葉片等。右圖是裝設擋板（肋）前后的性能比較。111111六、預旋對泵與風機性能曲線的影響

5、預旋對泵與風機性能的影響（以正預旋為例）

（2）預旋使泵與風機的能頭降低（1u≠0）。由于強制預旋是由吸入室或背導葉所造成的，并不消耗葉輪的能量，因而也就不消耗葉輪的功率；而自由預旋總是伴隨著流量的改變而存在的，當流量小到某一臨界值時，要產生反向流，此時，自由預旋要消耗葉輪的一部分能量，因而也就消耗葉輪的一部分功率。111111六、預旋對泵與風機性能曲線的影響

5、預旋對泵與風機性能的影響（以正預旋為例）

（3）預旋可以改善泵的汽蝕性能。因為預旋使得入口相對速度w1減小，從而使泵的必須汽蝕余量降低，改善了汽蝕性能。鑒于此，對于高速、高

（4）自由預旋使小流量下的沖擊損失減小，效率提高。當流量減小時，如果沒有預旋，則沖角為1，而預旋的存在使得沖角為2，沖角減小了

，從而減小了沖擊損失。抗汽蝕性能的泵在設計時都考慮一定的預旋系數。

111111一、管路系統性能曲線

§1-7泵與風機的運行工況點三、泵與風機運行工況點的穩定性二、泵與風機的運行工況點

四、泵與風機運行工況點變化的影響因素引言目的：掌握泵與風機的原理和性能。

運行角度：考慮管路系統對泵與風機運行性能的影響。111111管路系統能頭與通過管路中流體流量的關系曲線。Hst稱為管路系統的靜能頭；，即管路系統的靜能頭為零。一、管路系統性能曲線

對于泵：對于風機：流量計調閥閥門真空計ppHZ壓強表泵泵的系統裝置111111二、泵與風機的運行工況點

2、實質：反映了兩者的能量供與求的平衡關系。三、泵與風機運行工況點的穩定性泵運行工況點的穩定性KOqVH3、有駝峰→不穩定工作區→喘振。1、穩定工況點條件是：2、不穩定工況點條件是：M1、同比例的性能曲線的交點；Hc-qVH-qV1111111、吸入空間（壓出空間）壓強（位高）變化的影響四、泵與風機運行工況點變化的影響因素①.不影響泵與風機本身性能；②.影響管路系統性能。這是因為：吸水池液面↓（壓水池液面↑）→Hst↑壓水池壓強↑（吸水池壓強↓）1111112、密度變化的影響（設密度下降為原來的一半）四、泵與風機運行工況點變化的影響因素

泵的揚程H不變，而

，其工況點變化如左下圖所示；

風機的全壓p，且pc

（p、pc均∝），其工況點變化如右下圖所示。111111當流體含有固體雜質時，會使流體的密度和濃度增加。3、流體含固體雜質時運行工況點的變化

四、泵與風機運行工況點變化的影響因素此外，流體的粘性變化，管路的積垢、積灰、結焦、泄漏、堵塞等都會影響泵與風機的運行工況點。清水含固體雜質M濃度的影響：與固體雜質顆粒的大小有關，顆粒大時，產生顆粒間碰撞以及顆粒與管壁、流道間的碰撞與摩擦，導致流動阻力增加。當輸送的流體雜質顆粒很小且分布均勻時，流動阻力損失則相對增加較小。qVPshHM密度的影響：111111

【例1-3】某電廠循環水泵的H-qV、-qV曲線，如右圖中的實線所示。試根據下列已知條件繪制循環水管道系統的性能曲線，并求出循環水泵向管道系統輸水時所需的軸功率。已知：管道的直徑d

=600mm，管長l=250m，局部阻力的等值長度le=350m，管道的沿程阻力系數=0.03，水泵房進水池水面至循環水管出口水池水面的位置高差Hz=24m（設輸送流體的密度=998.23kg/m3，進水池水面壓強和循環水管出口水池水面壓強均為大氣壓）。111111

【解】由流體力學知道，當考慮了局部阻力的等值長度后，管道系統的計算長度l0為：

l0=l+le=250+350=600（m）所以，為克服流動阻力而損失的能量為：由于吸水池液面壓強和循環水管出口處水池液面壓強均為大氣壓，即。則管路系統性能曲線方程為：111111

上式中流量的單位是m3/s，而性能曲線圖上流量的單位為m3/h，故必須換算后方