第十章泵與風機運行

第一節管道的特性曲線及工作點

一、教學目標：

I.掌握管道的特性曲線；

2.牢固掌握工作點的意義，并分析工作點的穩定性。

二、教學重點與難點

重點：工作點的意義；

難點：管道的特性曲線。

三、教學方式及教具

教學方式：采用設問、提問和鼓勵學生自行分析等與學生互動的方式，充分調

動學生的聽課主動性，啟發學生積極思維。

教具：必要的掛圖、教具或多媒體幻燈教學等手段，使教學內容直觀、形象化，

以強化教學效果。

四、教學時間分配（共100分鐘）

1.復習舊課、引入新課5分鐘

2.講授新課90分鐘;

3.小結3分鐘，布置作業2分鐘。

五、教學內容提要

I.管道的特性曲線

2.工作點

六、板書設計

一、管道的特性工作點

曲線

七、本節課內容小結

八、作業：P|54思考題：1、2；習題：1、5o

笫二節泵與風機的聯合工作

一、教學目標：

1.掌握泵與風機的聯合工作的目的；

2.牢固掌握泵與風機聯合工作后，工作點和性能的變化。

二、教學重點與難點

重點：泵與風機聯合工作后，工作點和性能的變化；

難點：泵與風機聯合工作后特性曲線繪制及工作點的分析。

三、教學方式及教具

教學方式：采用設問、提問和鼓勵學生自行分析等與學生互動的方式，充分調

動學生的聽課主動性，啟發學生積極思維。

教具：必耍的掛圖、教具或多媒體幻燈教學等手段，使教學內容直觀、形象化，

以強化教學效果。

四、教學時間分配（共100分鐘）

1.復習舊課、引入新課5分鐘

2.講授新課90分鐘;

3.小結3分鐘，布置作業2分鐘。

五、教學內容提要

1.泵與風機的并聯工作

2.泵與風機串聯工作

3.相同性能泵與風機聯合工作方式的選擇

六、板書設計

聯合工作方式門聯并聯

裝置示意

目的

性能曲線

對管道性能曲

線要求

分析結論

七、本節課內容小結

八、作業：P154思考題：3、4、5；習題：2、3、7。

2

笫三節泵與風機的運行調節

一、教學目標：

I.牢固掌握泵與風機變速調節方式和可動葉片調節方式；

2.了解節流調節和汽蝕調節方式。

二、教學重點與難點

重點：變速調節方式和可動葉片調節方式；

難點：變速調節方式和汽蝕調節方式。

三、教學方式及教具

教學方式：采用設問、提問和鼓勵學生自行分析等與學生互動的方式，充分調

動學生的聽課主動性，啟發學生積極思維。

教具：必要的掛圖、教具或多媒體幻燈教學等手段，使教學內容直觀、形象化，

以強化教學效果。

四、教學時間分配（共100分鐘）

1.復習舊課、引入新課5分鐘

2.講授新課90分鐘；

3.小結3分鐘，布置作業2分鐘。

五、教學內容提要

1.節流調節

2.入口導流器調節

3.汽蝕調節

4.變速調節

六、板書設計

一、節流調節二、入口導流器調三、汽蝕調節四、變速調節

節

七、本節課內容小結

八、作業：P154思考題：7、9；習題：8、9。

3

第四節泵與風機的運行中的主要問題

一、教學目標：

1.掌握泵與風機運行中振動的原因及消除措施；

2.了解消除泵與風機噪音的方法及減輕磨損的措施；

二、教學重點與難點

重點：泵與風機運行中振動問題；

難點：風機的喘振問題。

三、教學方式及教具

教學方式：采用設問、提問和鼓勵學生自行分析等與學生互動的方式，充分調

動學生的聽課主動性，啟發學生積極思維。

教具：必要的掛圖、教具或多媒體幻燈教學等手段，使教學內容直觀、形象化，

以強化教學效果。

四、教學時間分配（共100分鐘）

1.復習舊課、引入新課5分鐘

2.講授新課90分鐘;

3.小結3分鐘，布置作業2分鐘。

五、教學內容提要

1.泵與風機的振動

2.泵與風機噪音

3.泵與風機磨損

六、板書設計

一、泵與風機的二、泵與風機噪音三、泵與風機磨

振動損

七、本節課內容小結

八、作業：作業：P.54思考題：9；習題：10、11。

4

笫四節泵與風機運行中的主要問題

一、教學目標：

I.掌握鍋爐給水泵運行中注意的問題；

2.掌握軸向推力及其平衡方法。

二、教學重點與難點

重點：鍋爐給水泵運行中注意的問題軸向推力及其平衡方法；

難點：軸向推力的平衡原理。

三、教學方式及教具

教學方式：采用設問、提問和鼓勵學生自行分析等與學生互動的方式，充分調

動學生的聽課主動性，啟發學生積極思維。

教具：必要的掛圖、教具或多媒體幻燈教學等手段，使教學內容直觀、形象化，

以強化教學效果。

四、教學時間分配（共100分鐘）

1.復習舊課、引入新課5分鐘

2.講授新課90分鐘；

3.小結3分鐘，布置作業2分鐘。

五、教學內容提要

1.鍋爐給水泵運行中注意的問題：汽蝕，暖泵；

2.軸向推力及其平衡

六、板書設計

一、鍋爐給水泵二、軸向推力及其平

運行中注意的問衡

題

七、本節課內容小結

八、作業：作業：P158思考題：10;習題：12、13。

5

第十章泵與風機的運行

1.本章教學提綱：

一、管路特性曲線及工作點：泵與風機的性能曲線，只能說明泵與風機自身的性能，泵與

風機在管路中工作時，不僅取決于其本身的性能，而且還取決于管路系統的性能，即管路特

性曲線.

二、泵與風機的聯合工作：當采用一臺泵或風機不能滿足流量或能頭要求時，往往要用兩臺

或兩臺以上的泵與風機聯合工作。泵與風機聯合工作可以分為并聯和串聯兩種。

三、運行工況的調節：泵與風機運行時，由于外界負荷的變化而要求改變其工況，用人為的

方法改變工況點則稱為調節。工況點的調節就是流量的調節，而流量的大小取決于工作點的

位置，因此，工況調節就是改變工作點的位置。通常有以下方法，一是改變泵與風機本身性

能曲線；二是改變管路特性曲線；三是兩條曲線同時改變。

四、運行中的主要問題：

(1)泵與風機的振動：汽蝕引起振動，旋轉失速(旋轉脫流)引起振動，機械引起的振動

(2)噪聲

(3)磨損

2,本章基本概念：

一、管路特性曲線：管路中通過的流量與所需要消耗的能頭之間的關系曲線

二、工作點：將泵本身的性能曲線與管路特性曲線按同一比例繪在同一張圖上，則這兩條曲

線相交于某一點，該點即泵在管路中的工作點。

三、泵與風機的并聯工作：并聯系指兩臺或兩臺以上的泵或風機向同一壓力管路輸送流體的

工作方式，并聯的目的是在壓頭相同時增加流量。

四、泵與風機的串聯工作：串聯是指前一臺泵或風機的出口向另一臺泵或風機的人口輸送

流體的工作方式，串聯的目的是在流量相同時增加壓頭.

3.本章教學內容:

第一節管路特性曲線及工作點

泵與風機的性能曲線，只能說明泵與風機自身的性能，但泵與風機在管路中工作時，不

僅取決于其本身的性能，而且還取決于管路系統的性能，即管路特性曲線。由這兩條曲線的

交點來決定泵與風機在管路系統中的運行工況。

一、管路特性曲線

現以水泵裝置為例，如右圖所示，泵從吸人容

器水面A—A處抽水，經泉輸送至壓力容器B—B,

其中需經過吸水管路和壓水管路。下面討論管路特

性曲線。管路特性曲線，就是管路中通過的流量與

所需要消耗的能頭之間的關系曲線。確定單位重量

流體從吸人容器輸送至輸出容器所需的能頭，列出

斷面A-A與1-1的伯諾利方程為

戶A_p...

京一港%

斷面2—2與B—B的伯諾利方程為

A_v：_外,口

PE為一而一：

兩式聯立后得

如二包延二2：-七二^I<HP+H：）+5“十2

F28厚

左端就是泵或風機在運行狀態卜所提供的總能頭，右端是管路系統為輸送液體所消耗的總能

頭，通稱為管路阻力，以H表示。因此：

H.=如"、丁M十七

Pg

式中PB、PA一需克服的吸人容器與輸出容器中的壓頭差，m；

Hi—流體被提升的總高度，m；

hw—輸送流體時在管路系統中的總能頭損失，mo

近代高參數設備中，輸出容器內流體的壓力隨工況而變化，如直流鍋爐、除氧器的滑壓

運行等。此處僅討論定壓運行時流體所消耗的總能頭。

上式中的前兩項均與流量無關，故稱其和為靜壓頭，用符號H”表示。而管路系統中

阻力損失，從流體力學知道，與流量平方成正比，故可寫為

A.j一空j'勺心

MI*I2H[d!2g甲

對于某一定的泵與風機裝置而言，力為常數，%與q、,為二次拋物線關系。因此，式

（6-4a）又可寫成如下形式：

上式是泵的管路特性曲線方程?？梢姡斄髁堪l生變化時，阻力He也要發生變化。

對于風機，因氣體密度很小，H形成的氣柱壓力可以忽略不計，又因送風機是將空氣

送人爐膛，引風機是將煙氣排入大氣，都接近大氣壓，故風機的管路特性曲線方程可近似認

因此可看出，管路特性曲線是一條二次拋物

線，此拋物線頂點水泵位于，而風機為一條過原

點的二次拋物線，如圖6—2所示。

二、工作點

將泵本身的性能曲線與管路特性曲線按同?

比例繪在同一張圖上，則這兩條曲線相交于M點，

M點即泵在管路中的工作點（圖6—3）。該點流量

為q\，M，總揚程為HM，這時泵產生能量等于流體

在管道中克服的阻力，所以泵在M點工作時達到

能量平衡，工作穩定。

如果水泵不在M點工作，而在A點工作，此圖6-2管路特性曲線

時泵產生

的能量是HA，由右圖可知，在q’A流量下通過管路

裝置所需要的能量則為HA',而HA>H,\',說明流

體的能量有富裕，此富裕能量將促使流體加速，流

量則由q、，A增力口到qvM，只能在M點乂重新達到平

用63凄拘工作至

衡。同樣，如果泵在B點工作，則泵產生的能量是HB。，在q、B流量下通過管路裝置所需要

的能量是HB',而HB<HB'>由于泵產生的能量不足，以致使流體減速，流量q、B減少至qvM，

這時工作點必然移到M點方能平衡。因此，可以看出，只有M點才是穩定工作點。

流體在管路中流動時，都是依靠靜壓來克服臂路阻刀的，盡管風機輸送的是氣體，并有

壓縮性，導致流速變化較大，但克服阻力仍靠靜壓，因此其工作點是由靜壓性能曲線與管路

特性曲線的交點M來決定的，如圖6—4所示。

風機工作時出口動壓若直接排人大氣，則全部損失掉了。若在出口管路上裝設擴散器，

則可將一部分風機出口動壓轉變為靜壓，此靜壓也可用來克服管路阻力，從而提高風機的

經濟性。

當泵或風機性能曲線與管路特性曲線無交點時，貝1說明這種泵或風機的性能過高或過

低，不能適應整個裝置的要求。

某些泵或風機具有駝峰形的性能曲線，如圖6—5所示，K為性能曲線的最高點。若泵

或風機在性能曲線的下降區段工作，如在M點工作，則運行是穩定的。但是，若工作點處

于泵或風機性能曲線的上升區段工作，如A點，粗看似乎也能平衡工作，但實際上是不穩

定的，稍有干擾(如電路中電壓波動、頻率變化造成轉速

變化、水位波動，以及設備振動等)，A點就會移動，這

是因為當A點向右移動時，泵或風機產生的能量大于管

路裝置所需要的能量，從而流速加大，流量增加，工作

點繼續向右移動，直到M點為止才穩定運轉；當A點

向左移動時，泵或風機產生的能最小于管路裝置所需要

的能量，則流速減慢，流量降低，工作點繼續向左移動，

直到流量等于零無輸出為止。這就是說一遇干擾，A點

就會向右或向左移動，而且再也不能回復到原來的位置

A點，故A點稱為不穩定工作點。

如果泵或風機的性能曲線沒有上升區段，就不會出現工作的不穩定性，因此泵或風機

應當設計成性能曲線只有下降形的。若泵或風機的性能曲線是駝峰形的，則工作范闈要始

終保持在性能曲線的下降區段，這樣就可以避免不穩定的工作。具有駝峰形的性能曲線，通

以最大總揚程，即駝峰的最高點K作為區分穩定與不穩定的臨界點，K點左側稱為不穩定

工作區域，右側稱為穩定工作區域，在任何情況下，都應該使泵或風機保持在穩定區工作。

風機的不穩定工作不僅表現在風機的流量為零，而且可能出現負值(倒流)，工作點交

替地在第一象限和第二象限內變動。這種流量周期性地在很大范圍內反復變化的現象，通

常稱為喘振(或稱飛動)。關于喘振的問題，將在后面介紹。

第二節泵與風機的聯合工作

當采用一臺泵或風機不能滿足流量或能頭要求時，往往要用兩臺或兩臺以上的泵與風

機聯合工作。泵與風機聯合工作可以分為并聯和串聯兩種。

一、泉與風機的并聯工作

并聯系指兩臺或兩臺以上的泵或風機向同一壓力管路輸送流體的工作方式,如圖6—6

所示。并聯的目的是在壓頭相同時增加流量，并聯工作多在下列情況下采用：

(1)當擴建機組，相應的需要流量增大，而對

原有的泵與風機仍可以使用時；

(2)電廠中為了避免一臺泵或風機的事故影響

主機主爐停運時；

(3)由于外界負荷變化很大，流量變化幅度相

應很大，為了發揮泵與風機的經濟效果，使其能

高效率范圍內工作，往往采用兩臺或數臺并聯工作，以增減運行臺數來適應外界負荷變化的

要求時。熱力發電廠的給水泵、循環水泵、送風機、引風機等常采用多臺并聯工作。并聯

工作可分為兩種情況，即相同性能的泵與風機并聯和不同性能的泵與風機并聯，通常以相同

性能的泵與風機并聯為多，故現以相同性能的泵與風機井聯泵為例介紹并聯工作的特點。

（一）同性能（同型號）泵并聯工作

圖6-6為兩臺泵并聯工作時的性能曲線。圖中曲線I、II為兩臺相同性能泵的性能曲

線，in為管路特性曲線，并聯T.作時的性能曲線為i+n,它是將單獨的性能曲線的流審在

揚程相等的條件下迭加起來而得到的。再畫出它們的輸送管路特性曲線n,從而得與泵并聯

性能曲線的交點M,即為并聯時的工作點，此時流量為qvM，揚程為HM。

為了確定并聯時單個泵的工況，由M點作橫坐標平行線與單泵（即I或II）的特性曲線交于B

點，即為每臺泵在并聯工作時的輸出流量工況點。B點也就決定了并聯時每臺泵的工作參數，

即流量為q、,B，揚程為HB,并聯工作的特點是：揚程彼此相等，總流量為每臺泵輸送流量之

和，即qvM=2q、B。并聯前每一臺泵的參數與并聯后每一臺泵的參數比較：未并聯時泵的單獨

運行時的工作點為C（q\aHc）,而并聯的每臺泵的工作點為HQ,由圖6—6可看出：

夕丫8<：￥vc<心4<2。小

這表明：兩臺泵并聯時的流量等于并聯時的各臺泵流量之和，顯然與各臺泵單獨工作時

相比，則兩臺泵并聯后的總流量qvM小于二臺泵單獨工作的流量qvc的2倍，而大于?臺泵

單獨工作時的流量qvc。并聯后每臺泵工作的流量q、B較單獨時的qvc較小，而并聯后的揚程

卻比一臺泵單獨工作時要高些。這是因為輸送的管道仍是原有的，直徑也沒增大，而管道摩

擦損失隨流量的增加而增大了，從而阻力增大，這就需要每臺泵都提高它的揚程來克服這增

加的阻力水頭，故HM大于He,流量q,B就相應的小于qvc。

在選擇電動機時應注意，如果兩臺泵長期并聯工作，應按并聯時各臺泵的最大輸出流

量來選擇電動機的功率，即每臺泵的流量應按q、B=0.5q\，M來選擇而不以qvc來選擇，使其

在并聯工作時在最高效率點運行。但是，由于并聯的臺數有的是隨擴建遞增的，事先很難定

出其多臺并聯工作卜?的分配流量，從而導致選擇容量過大在擴建后并聯運行效率降低。若

考慮到在低負荷只用臺泵運行時，為使電動機不致于過載，電動機的功率就要按單獨工

作時輸出流量qvc的需要功率來配套。

并聯工作時，管路特性曲線越平坦，并聯后的流量就越接近單獨運行時的2倍，工作就

越有利。如果管路特性曲線越陡，陡到一定程度時仍采取并聯是徒勞無益的。若泵的性能曲

線越陡時，并聯后的總流量qvM反而就越小于單獨工作時流量qvc的2倍，因此為達到并聯

后增加流量的目的，泵的性能曲線應當陡一些為好。從并聯數量來看，臺數愈多，并聯后所

能增加的流量越少，即每臺泵輸送的流量減少，故并聯臺數過多并不經濟。

二、泵與風機的串聯工作

串聯是指前一臺泵或風機的出口向另一臺泵或風機的人口輸送流體的工作方式，串聯

乍常用于卜列情況：

（1）設計制造一臺新的高壓的泵或風機比較困難，而現有的泵或風機的容量已足夠，只

是壓頭不夠時。

（2）在改建或擴建的管道阻力加大，要求提高揚程以輸出較多流量時。

串聯也可分為兩種情況，即相同性能的泵與風機串我和不同性能的泵與風機串聯，現

以水泵串聯為例，介紹串送工作的特點。

（一）相同性能的泉與風機串聯

如圖6-8所示，曲線I、n分別為兩臺泵的性能

曲線。串聯性能曲線I+H是將單獨泵的性能曲線的揚

程是在流量相同的情況下把各自的揚程迭加起來得到

的。它與共同管路特性曲線III相交于M點，該點即為

串聯工作時的工作點，此時流量為q\，M，揚程為HM.

過M點作橫坐標的垂直線與非并聯時單獨泵的性能曲

線交于B點，即為每臺泵串聯工作后各自的工作點，

此時流量為q、B，揚程為HB。

串聯工作的特點是流呈彼此相等，總揚程為每臺

泵揚程之和，即HM=2HB

串聯前每臺泵的參數與串聯時每臺泵的參數的比較：

圖68相同死倭氽申襄工作

串聯前每臺泵的單獨工作點為C（（qvc,HJ,而串聯的

每臺泵的工作點為B（qvB，HB）,由圖6—8可以看出：

gw-6“A小c

風：＜&?二2HC

這表明，兩臺泵吊聯工作時所產生的總揚程HM小于泵單獨工作時揚程乩的2倍，而

大于串聯前單獨運行的揚程乩，且串聯后的流量也比一臺泵單獨工作時大了，這是因為泵

串聯后一方面揚程的增加大于管路阻力的增加，致使富裕的揚程促使流量增加。另一方面流

量的增加又使阻力增大，抑制了總揚程的升高。當兩泵串聯時，必須注意的是后一臺泵是否

承受升壓，故選擇時要注意泵的結構強度。啟動時，要注意各串聯泵的出口閥都要關閉，待

啟動第一臺泵后，再開第一臺泵的出水閥門，然后再啟動第二臺泵，再打開第二臺泵的出水

閥向外供水。

風機串聯的特性與泵相同，但幾臺風機串聯運行的情況不常見，且因在操作上可靠性

差，故不推薦采用。

（二）兩臺不同性能泵串聯工作

如圖6—9所示，I,II分別為兩臺不同性能泵的性能曲

線，m為串聯運行時的串聯性能曲線，串聯性能曲線的畫法

是在流量相同的情況下，將揚程加起來。串聯后的運行工況

是按串聯后泵的性能曲線與管道性能曲線的交戰確定的。

圖6-9中表示三種不同陡度的管路特性曲線I、2、3。

當泵在第一種管路中工作時，工作點為Mi，串聯運行

時總揚程和流量都是增加I的。當在第二種管路中工作時，工

作點為M2,這時流量和揚程與只用一臺泵（I）單獨工作時的

情況一樣，此時第二臺泵不起作用，在串聯中只耗費功率。

當在第三種管路中工作時，工作點為Ms,這時的揚程和流

量反而小于只有I泵單獨工作時的揚程和流量，這是因為圖介9不同性能泵串聯工作

第二臺泵相當于裝置的節流器，增加了阻力，減少了輸出

流量。因此，M?點可以作為極限狀態，工作點只有

在M2點左側時才體現串聯工作是有利的。

三、相同性能泵聯合工作方式的選擇

如果用兩臺性能相同的泵運行來增加流量時，

采用兩臺泵并聯或串聯方式都可滿足此

目的，但是，究竟哪種方式有利，要取決于管路

特性曲線，如圖6-10所示。圖中I是兩臺泵單獨

0

圖61。和同性能泉井取

運行時的性能曲線，n是兩臺泵并聯運行時的性能曲線，in是兩臺泵串聯運行時的性能由線。

圖6-10中又表示了三種不同陡度的管路特性曲線1、2和3。其中管路特性曲線3是

這兩種運行方式優劣的界線。管路特性曲線2與并聯時的性能曲線H相交于A2,與串聯時

的性能曲線II相交于A?',由此看出，并聯運行工作點A2的流量大于串聯運行工作點的流

量A?'，即qvA2>qvA2,;另一種情況，管路特性曲線1與串聯時的性能曲線III相交于用,與

并聯時的性能曲線H相交于，此時串聯運行工作點B2的流量大于并聯運行工作點B?'

的流量，即q、m>qvB2‘爐以，管路系統裝置中，若要增加泵的臺數來增加流量時，究竟采

用并聯還是串聯應當取決于管路特性曲線的陡、坦程度，這是選擇并聯還是串聯運行時必須

注意的問題°如圖中當管路特性曲線平坦時,采用并聯方式增大的流量大干串聯增大的流量.

由此可見在并聯后管路阻力并不增大很多的情況下，一般采用并聯方式來增大輸出流量。

第三節運行工況的調節

泵與風機運行時，由于外界負荷的變化而要求改變其工況，用人為的方法改變工況點則

稱為調節。工況點的調節就是流量的調節\而流量的大小取決于工作點的位置，因此，工況

調節就是改變工作點的位置。通常有以下方法，一是改變泵與風機本身性能曲線；二是改變

管路特性曲線；三是兩條曲線同時改變。

改變泵與風機性能曲線的方法有變速調節、動葉調節和汽蝕調節等。改變管路特性曲

線的方法有出口節流調節。介于二者間的有進口節流調節，現分別介紹如下；

—?、節流調節

節流調節就是在管路中裝設節流部件（各種閥門，擋板等），利用改變閥門開度，使管路

的局部阻力發生變化來達到調節的目的。節流調節又可分為出口端節流和吸人端節流兩種。

多采用出口端調節。

將節流部件裝在泵或風機出口管路上的調節方法稱為出口端節流調節，如圖6—II所

示。閥門全開時工作點為M,當流量減少時，出口

閥門關小，損失增加，管路特性曲線由I變為I',

工作點移到A點。若流量再減小，出口閥門關得更

小，扳失增加就更人，管路特性曲線更趨向陡開。

工作點為M時，流量為qvM，能頭為HM。減小

流量后能頭為q\*由圖看出，減小流量后附加的節

流損失為△h,i=HA-HB，相應的消耗功率為

?=約？煞kW

18電

很明顯，這種調節方式不經濟，而且只能在小

ra6-H出I」端節流

于設計流量范圍內調節。但這種調節力法可靠、簡

單易行，故仍廣泛的應用于中小功率的泵上。

用改變安裝在進II管路上的閥門的開度來改變輸出流量，稱為人口端節流調節。它不僅

改變管路的特性曲線，同時也改變了泵與風機本身的性能曲線，因流體進入泵與風機前，流

體壓力已下降或產生預旋，使性能曲線相應的發生變化。

雖然入口端節流損失小于出口端節流損失，但由于人口節流調節會使進口壓力降低，對

于泵來說有引起汽蝕的危險，因而入口端調節僅在風機上使用，水泵則不采用。

二、入口導流器調節

離心式風機通常采用人口導流器調節。常用的導流器有軸向導流器、簡易導流器及徑

向導流器，如圖6—13所示。

由613手兗霹冽式

軸向導讀卷？0>)㈤易特武質,(c>得向導廢需

入口導流器調節原理見弱6-14,若改變絕對速度V,的方向，即改變了v,與圓周速度ui

的夾角則與及Mm同時發生變化，Wm的改變必然使流量發生變化：而VE的變化，

將使理論全壓P發生變化，其能量方程式為

P—P(“2%u-?]^|)

當導流器全開時，氣流無旋繞的進入口I道；此時Viu-O,轉動導流器口|片，便產生預旋，

VE加大，且與山為同方向，故使壓頭p降低了。也就是使圖6—15中的性能曲線向下移，

析計算得出，當流量調節范圍在最大流量的圖6-15進F1導流器網將時所節省的功率

60%?90%時，軸向導流器可比出口端節流調節節約功率約15%?24%,簡易導流器可節

約功率約8%?13%。

三、汽蝕調節

通常泵的運行不希望產生汽蝕，但凝結水泵卻利用泵的汽蝕特性來調節流量，實踐證

明，采用汽蝕調節對泵的通流部件損壞并不嚴重，相反地，可使泵自動地調節流量，減少

運行人員，降低水泵耗電約30%?40%,故在中小型發電廠的凝結水泵上已被廣泛采用。

凝結水泵的汽蝕調節，就是把泵的出口調節閥全開，當汽輪機負荷變化時，借凝汽器

熱井水位的變化引起汽蝕來調節泵的出水量，達到汽輪機排汽量的變化與泵輸水量的相應變

化自動平衡。如圖6—16中，泵的倒灌高度H8,即為設計工況下，泵不發生汽蝕的最小高

度，這時的工作點如圖6-17中的A點，當汽輪機的負荷減少時，排汽量也減少，但水泵

出水量還未減少，凝汽器水位倒灌高度不能維持H,而要降低，這時水泵便產生汽蝕，水泵

的性能曲線驟然下降，而管路特性曲線幾乎不變，于是泵的工作點位移至A,出水量減少到

新的Hg下再平衡運行。如汽輪機負荷繼續減少，則排汽量繼續減少，汽蝕程度加重，出水

量繼續減少，再在新的工作點平衡運行，如圖6—17中的Ai，A2,A3,…，而相應的流量

分別為q”，qv2,qv3,…。反之，當汽輪機負荷增加時，排汽量增加，以凝汽器水位倒灌

高度增大，輸出水量增加，返復到新的工作點平衡運行。以上就是泵的汽蝕調節原理。

為了使泵在采用汽蝕調節時，汽蝕情況不致太嚴重，確保泵運行的穩定性，則在汽蝕調

節時應注意：凝結水泵的性能曲線與管路特性曲線的配合要適當，泵的出口壓力不應過份大

于管路所需克服的阻力，即管路特性稍平坦為好，對于泵的性能曲線也宜乎坦型，以便負荷

變化時有較大的流量變化范圍。如汽輪機負荷經常變化，特別是長期在低負荷下運行時，采

用汽蝕調節會使泵的使用壽命大大降低，為此可考慮開后凝結水泵的再循環門，讓部分凝水

返回凝汽器熱井，使熱井水位不致過低，以減少汽蝕程度。

可以汽蝕調節的水泵，因其葉輪容易損壞，因此，必須采用耐汽蝕的材料。

氏提結水泵的裝置M6-17汽船封節

四、變速調節

變速調節是在管路特性曲線不變時，用變轉速來改變泵與風機的性能曲線，從而改變

它們的工作點，如圖6—18所示。

因而變轉速后的性能可通過比例定律求出:

H

-均

四

L

匕

變速調節的主要優點是大大減少附加的節流損失，..

在很大變工況范圍內保持較高的效率。但變速裝置及變發謔調琳

速原動機投資昂貴，故一般中小型機組很少采用。而現

代高參數大容量電站中，泵與風機常采用變速調節。電廠中通常采用變速調節的方法有：

直接變速：交流電動機變速，小汽輪機變速；間接變速：液力聯軸器變速，油膜滑差離

合器變速，電磁滑差高合器變速等。

五、可動葉片調節

大型的軸流式、混流式泵與風機采用可動葉

片調節日益廣泛?？蓜尤~片調節，即動葉安裝角

可隨不同工況而改變，這樣使泵與風機在低負荷

時的效率大大提高，如圖6—19所示，是根據試

驗結果繪出的軸流泵工作參數與葉片安裝角之

間的關系曲線。由圖6—19看出，當葉片安裝角

增大時，性能曲線的流量、揚程、功率都增大，

反之都減小。因而啟動時可減小安裝角以降低啟

動功率。改變葉片的安裝角時效率曲餞也有變

化，但在較大流量范圍內幾乎可保持較高效率，

而且避免了采用閥門調節的節流損失，所以這種

調節方式經濟性很高。當然，在流量較小區內，

效率曲線的最高點會有所降低。圖G14粕M充工作會敷與葉片女然角X微

目前大型軸流式泵與風機幾乎都采用可動

葉片調節，如我國300MW機組配套用的50-

ZIQ-50型軸流式循環泵,西德威海爾電廠707MW機組配套的軸流式送、引風機均為可動

葉片調節?？蓜尤~片調節機構是泵與風機的重要部分。常用液壓式調節，調節過程是負荷變

化時由鍋爐發出指令，通過附屬的伺服機構調節葉片。

第五節現代高壓鍋爐給水泵的運行特點

隨著汽輪發電機組容量的增大，發電廠輔機運行的經濟性也愈加受到重視，國外大機

組上已普遍采用除氧器滑壓運行，成為提高大機組熱經濟性的重要措施之一。我國在國產

300MW機組上已采用，200MW機組上也有采用的。

一、防止給水泵汽化

變工況滑壓運行除氧器內的壓力、水溫，以及給水泵人口水溫的變化是不一致的從而

引起除氧器除氧效果變壞和給水泵汽蝕問題，在機組負荷變化緩慢時產生的影響并不大。但

當機組負荷劇烈變化時問題就變得極為嚴垂。除氧器滑壓運行后出現的問題是除氧器內壓

力和溫度的動態變化不一樣，壓力變化較快，水溫變化則慢。當機組負荷突然升高時，除氧

器內水溫隨進汽壓力的升高而上升遠遠滯后于壓力的升高，這將使給水泵的運行更為安全；

但當機組負荷突然下降時，水溫的降低又滯后于壓力的降低，致使泵內的水發生汽化。在降

壓下，雖因水箱中出現自沸騰，有助于除氧效果的提高，然而進入泵的水溫卻不能及時降低，

使泵人口壓力由于除氧器玉力的下降而下降，于是就出現了泵人口壓力低于泵人口水溫所對

的飽和壓力，導致水泵汽化，尤其是在滿負荷下甩全負荷時此問題更嚴重。

二、暖泵

隨著機組容量的增加，鍋爐給水泵啟動前暖泵已成為最重要的啟動程序之一。高壓給水

泵無論是冷態或熱態下啟動，在啟動前都必須進行暖泵。如果暖泵不充分，將由于熱膨脹不

均，會使上下殼體出現溫差而產生拱背變形。在這種情況下一旦啟動給水泵，就可能造成動

靜部分的嚴重磨損，使轉子的動平衡精度受到破壞，結昊必然導致泵的振動，并縮短軸封的

使用壽命。

采用正確的暖泵方式，合理的控制金屬升溫和溫差，是保證給水泵平穩啟動的重要條

件。

暖泵方式分為正暖（低壓暖泵）和倒暖（高壓暖泵）兩種形式。在機組試啟動或給水泵檢修

后啟動時，一般采用正暖，即順水流方向暖泵，水由除氧器引來，經吸入管進泵，由進水段

及出水段下部兩個放水閥放水至低位水箱（而高壓聯通管水閥關閉）。如給水泵處于熱備用狀

態下啟動，則采用倒暖，即逆原水流方向暖泵，從逆止閥出口的水經高壓聯通管（帶節流孔

板，節流后壓力為0.98MPa）,由Hl水段下部暖泵管引入泵體內，再從吸人管返回除氧器，

也可打開進水段下部的暖泵管閥排至低位水箱（而出水段下部放水閥須關閉）。這兩種暖泵方

式均可避免泵體下部產生死區，以達到泵體受熱均勻之目的。泵體溫度在55c以下為冷態，

暖泵時間為1.5?2h。泵體溫度在90℃以上（如臨時故障處理后）為熱態，暖泵時間為1~1.5ho

暖泵結束時，泵的吸入口水溫與泵體上任一測點的最大溫差應小于25℃o

暖泵時應特別注意，不論是哪種形式暖泵，泵在升溫過程中嚴禁盤車，以防轉子咬合。

在正暖結束時，關閉暖泵放水閥后，如果其他條件具備即可啟動。而倒暖時，啟動后關比暖

泵放水閥及高壓聯通管水閥。泵啟動后，泵的溫升速度應小于1.5℃/min.如泵的溫升過

快，泵的各部熱膨脹可能不均，會造成動靜部分磨損。

三、最小流量

給水泵在運行中規定最小允許流量，是因給水泵在小流量下運行時，揚程較大，效率很

低，泵的耗功除了部分傳遞給泵內給水外，很大一部分轉化為熱能。而給水泵散熱很少，這

些熱能絕大部分使泵內水溫升高。另外，經過首級葉輪客封環的泄漏水和經過末級葉輪后的

平衡裝置的泄漏水，都將返回到泵的進口，這些泄漏水都經摩擦升溫，從而加大給水泵內的

水溫升高。當水溫升高到相應的汽化壓力時，易于發生汽蝕，會影響泵的安全，因此規定給

水泵最小流量為設計流量II勺15%?30%左右，不允許低于最小流量以下運行。如果泵的流

量等于或小于其最小流量時，便打開再循環門，使多余的水通過再循環管回到除氧器內，以

保證給水泵的正常T作。如國產200MW機組配套的主給水泵出口就裝有逆止閥和自動最小

流量裝置（再循環裝置），當給水泵流量低于180m，/h時，再循環閥自動開啟，始終保證給

水泵不在最小允許流量以下運行。

第六節運行中的主要問題

一、泵與風機的振動

運行過程中，常常由于各種原因而引起振動，嚴重時甚至威脅到泵與風機的安全運轉。

但其振動原因是很復雜的，特別是當前機組容量日趨大型化時，泵與風機的振動問題尤為

突出。

泵與風機振動的原因人致有以下幾種。

（一）流體流動引起的振動

由于泵與風機內或管路系統中的流體流動不正常而引

起的振動，這和泵與風機以及管路系統的設計好壞有關，

與運行工況也有關。流動引起振動有汽蝕、旋轉失速利沖

擊等方面的原因，現分述如下：

1.汽蝕引起振動

當泵人口壓力低于相應水溫的汽化壓力時，泵則發生汽

蝕。一旦汽蝕發生，泵就產生激烈的振動，并伴隨有噪聲。

尤其對高速大容量給水泵的汽蝕振動問題，在設計和運行中

應給予足夠重視。

2.旋轉失速（旋轉脫流）引起振動

（1）失速現象當氣流順著機翼葉片流動時，作用于葉片

的有兩種力，即垂直于流線的升力與平行于流線的阻力。當

氣流完全貼著葉片呈流線型流動時，這時升力大于阻力，如

圖6—27（早）所示。當氣流與葉片進口形成正沖角，即口＞0,

且此正沖角達到某一臨界值時，葉片背面流動工況開始惡

化，如超過臨界值時，邊界層受到破壞，在葉片背面尾端出

現渦流區，出現失速現象，如圖6—27（b）,使葉道產生阻塞現象，流體的能頭則大大降低。

（2）旋轉失速現象旋轉失速現象如圖6—27（c）所示，當氣流流向葉道1、2、3、4,與

葉片進口角發生偏離時，則出現氣流沖角。當氣流沖角達到某一臨界值時，

產生脫流現象，而是在某一個葉片上首先發生。假定在流道2內首先由于脫流而產生阻塞現

象，原先流入流道2的氣流只能分流人葉道1和3,此分流的氣流與原先流人葉道1和3的

氣流匯合，改變了原來氣流的流向，使流人流道1的沖角減小了，而流人流道3的沖住則增

大，這樣就防止了葉片1背面產生脫流，但卻促使葉片3發生脫流。流道3的阻塞又使其氣

流向流道4和流道2分流，這樣又觸發了葉片4背面的脫流。這?過程持續地沿葉輪旋轉相

反的方向移動「實驗表明，這種移動是以比葉輪本身旋轉速度小的相對速度進行的.閔此.

在絕對運動中，就可觀察到脫流區在旋轉，這種現象稱為旋轉脫流。

（3）喘振現象當具有鴕峰形性能曲線的泵與風機在其曲線上鴕峰以左的范圍內工作

時，即在不穩定區工作，就往往會出現喘振現象，或稱飛動現象。圖6—28中給出了具有駝

峰形的某一風機的q、一H性能曲線。當其在大容展的管路圖6—29中進行工作

時，，如果外界需要的流量為q、，，此時管路特性曲線和風機的性能曲線相交于A點，風機產

生的能量克服管路阻力達到平衡運行，因此，工作點是穩定的。當外界需要的流量增加至

q、,B時，工作點向A的右方移動至B點，只要閥門開大些，阻力減小些，此時工作仍然是穩

定的。當外界需要的流量減少至q、K，此時閥門關小，阻力增大，對應的工作點為K點。K

點為臨界點，如繼續關小閥門；K點的左方即為不穩定工作區。

當外界需要的流量繼續減小到q、＜q、.K，這時

風機所產生的最大能頭將小于管路中的阻力，然

而由于管路容量較大（相當于一容器），在這一瞬間

管路中的阻力仍為HK。因此，出現管路中的阻力

大于風機所產生的能頭，流體開始反向倒流，由

管路倒流人風機中（出現負流量），即流量由K點竄

向C點。這一竄流使管路壓力迅速下降，流量向

低壓很快由C點跳到D點，此時風機輸出流量為

零。山于風機在繼續運行，管路中壓力已降低到D

點壓力，從而泵或風機又重新開始輸出流量，對

應該壓力下的流量是可以輸出達q、E，即由D點又跳

到E點。只要外界所需的流量保持小于q’K，上述過程會

重復出現，也即發生喘振，如果這種循環的頻率與系統的

振蕩頻率合拍，就要引起共振，常造成泵或風機損壞。

防止喘振的措施：

1）大容量管路系統中盡量避免采用具有駝峰形qv-H316-25上券收皆箭脂統

性能曲線，而應采用q、.一H性能曲線平直向下傾斜的泵與風機。

2）使流量在任何條件卜小小十q、K，如果裝置系統中所需要的流量小于qvK時，可裝設

再循環管（部分流出量返回）或自動排放閥門（向空排放），使泵或風機的出口流量始終大于

QVK-

3）改變轉速或吸人口處裝吸入閥，當降低轉速或關小吸入閥時，q、,一H性能曲線向左

下方移動，臨界點隨之向小流量移動，從而可縮小性能曲線上的不穩定段（圖6—30）。

4）采用可動葉片調節，當外界需要的流量減小時，減小動葉裝置角，性能曲線下移，

臨界點隨著向左下方移動，最小輸出流量相應變小。

5）在管路布置方面，水泵應盡量避免壓出管路內積有空氣，如不讓管路有起伏，但要

有一定的向上傾斜度，以利排氣。另外，盡量把調節閥及節流裝置等靠近泵出口安裝。

3.水力沖擊引起振動

由于給水泵葉片的渦流脫離的尾跡要持續一段較長的距離，在動靜部分產生干涉現象，

當給水由葉輪葉片外端經過導葉，或蝸舌時，要產生水力沖擊，形成一定頻率的底期性

壓力脈動，它傳給泵體，往往管路和基礎的振率引起共振。若各級動葉和導葉組裝的進出水

在同一方位，水力沖擊將疊加起來引起振動。防止措施是適當增加葉輪外徑與導葉或蝸舌

之間的間隙，或交叉改變流道進出水方位，以緩和沖擊或減小振幅。

（二）機械引起的振動

1.轉子質量不平衡引起振動

在現場