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1、泵与风机 Pumps and Fans,泵与风机,主编：吕玉坤,泵与风机 Pumps and Fans,4-3 离心式泵与风机 叶片的切割与加长,引 言,一、切割定律,二、切割方式,三、切割定律的应用,泵与风机 Pumps and Fans,引 言,问题的提出：离心式泵与风机在设计工况及其附近运行，一般具有较高的效率。但现场常存在设备容量过大或过小的问题，其原因如下：,泵与风机 Pumps and Fans,一、切割定律,若叶轮叶片切割量较小，则2y和不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。,前提假设：,切割前、后性能参数的对应关系：,（1）对于中、高比转速的离心泵（ns=80350）或叶轮前
2、盘为锥形或弧形的离心式通风机，可认为D2b2= ，则有:,（4-16）,或,（4-17）,（4-18）,泵与风机 Pumps and Fans,一、切割定律,若叶轮叶片切割量较小，则2y和不变，且切割前、后的出口速度三角形相似。,前提假设：,切割前、后性能参数的对应关系：,（4-19）,或,（4-20）,（4-21）,（2）对于低比转速的离心泵（ns=3080） 或叶轮出口附近的前盘为平直形的离心式通风机 ，可认为b2= ，则有:,泵与风机 Pumps and Fans,一、切割定律,切割前、后性能参数对应关系的本质：,对于上述情况（1），即认为：D2b2= ，则,切割前、后对应工况点应遵循的
3、规律 ：,并不是切割前、后运行工况点之间的关系，而是切割前、后对应工况点之间的关系。,或,对中高比转速的离心泵及叶轮前盘为锥形或弧形的离心式通风机而言，其切割前、后的对应工况点均在同一条过坐标原点的切割抛物线上。,对于上述情况（2），即认为：b2= ，则如何呢？,泵与风机 Pumps and Fans,（1）切割量的限制。叶轮外径的切割应以效率不致大量下降为原则，切割量不能太大。,对于离心式通风机，通常D/D2=7%15%，其中， 7%为叶轮前盘为锥形或弧形通风机的切割量，而 15% 为叶轮前盘为平直形通风机的切割量。,对于离心泵，其允许的Dmax与ns的关系如表4-4所示：,表4-4 不同比
4、转速离心泵和混流泵的最大切割量,泵与风机 Pumps and Fans,离心式通风机经常采用加长叶片的方法。叶片的加长一般按原方向，保持2y不变，若加长量在 5%以内，应采用一次加长（叶轮强度）。,（2）分次切割、一次加长的原则。一般分 23 次切割，以防切割过量致使泵与风机的出力不够 。,离心泵通常只采用切割的方法。,二、切割方式,泵与风机 Pumps and Fans,（3）叶片切割后，应对叶轮进行动、静平衡试验。,二、切割方式,（4）叶片切割中前盖和后盘的处理问题：,泵与风机 Pumps and Fans,三、切割定律的应用,【例 4-1】某输送常温水的单级单吸离心泵在转速 n=2900
5、r/min时的性能参数如下表。管路性能曲线方程为：Hc=20+78000qV2，m；式中qV的单位为m3/s。泵的叶轮外径D2=162mm，水的密度=1000/m3。求：,（1）此泵系统的最大流量及相应的轴功率； （2）当若拟通过切割叶轮方式达到实际所需的最大流量qV =610-3 m3/s，问切割后叶轮直径D2为多少？ （3）设切割后对应工况泵效率不变，采用切割叶轮方式比采用出口节流 调节能节约多少轴功率？,【解】在坐标图上，作出泵性能曲线 H-qV 和管路性能曲线Hc-qV ，其交点 M 即为运行工况点（如图所示），其流量即为泵系统最大流量qVmax，即,泵与风机 Pumps and Fa
6、ns,M(qV ,H,) =(7.910-3m3/s, 24.8m, 64.5%)则相应的轴功率为,求泵系统最大流量为 610-3 m3/s 时 的叶轮直径D2。切割叶轮后管路性能曲 线不变, 故其运行工况点必在管路性能曲线上，即在流量为qV=610-3m3/s这一点M 上。从图中可以读出：M (qV, H )=(610-3m3/s，22.8m), 但点M与M点不是切割前、后的对应点，故需求出在H- qV 上（即D2=162mm 时的性能曲线上）与M点的对应工况点。该离心泵的比转速ns为,三、切割定律的应用,泵与风机 Pumps and Fans,属于中、高比转速离心泵，对应工况点均在切割抛物
7、线上，过M点的切割抛物线为,在图上作切割抛物线与泵性能曲线交于A点， 则M点与A 点为切割前、后的对应点。从图可读出：A（qV , H, ）=（6.710-3m3/s，28m，65%），由切割定律可得,现比较切割叶轮法和出口节流调节法使qV=610-3m3/s时各自的轴功率。,三、切割定律的应用,泵与风机 Pumps and Fans,M的效率应与对应点A相同（假设切割后效率不变），故 =A=65%，则,节流调节时泵的性能曲线不变，故运 行工况点为M点，可读得M（qV , H, ） =（610-3m3/s，29.8m，64.5%），则节流调节时的轴功率为：,三、切割定律的应用,故得切割叶轮法比
8、出口节流调节法节约轴功率为：,若考虑到D/D2= ( 162-146 ) /162=9.8%时效率下降1%，即 =64%，则,泵与风机 Pumps and Fans,一、离心泵的工作范围,泵在最佳工况运行时是最理想、最 经济的。但实际上无法满足这种需求。,4-4 离心泵的系列型谱,工作范围的提供方式：制造厂家按上述方法对每一台离心泵规定了一个工作范围，并将其标示于该泵的产品样本中，供用户查用。,此外，还可以采用更换叶轮的方法扩大泵的工作范围。,泵与风机 Pumps and Fans,4-4 离心泵的系列型谱,二、离心泵的系列型谱,泵与风机 Pumps and Fans,二、离心泵的系列型谱,泵
9、与风机 Pumps and Fans,2、泵与风机的启动过程分析（以泵为例）,泵与风机 Pumps and Fans,ME1020%MC ，则泵的启动特性曲线为EFDC。,1 闸阀全闭 n0 慢启闸阀至全开的过程,在离心泵性能曲线图上：ADC (n=n0) ，且Mn2，则,在 (b) 图上：ADC (n=n0) ，,泵与风机 Pumps and Fans,在 (b) 图上: 因nB/n0=84%，则泵的启动特性曲线为EFBC。,A,2 当管路系统为Hc1-qV 时，自闸阀全开启动n0的过程,在 (a) 图上：ABC，Hst=HB=33m (相当于启阀点) ，则,n0=1750r/min,泵与风
10、机 Pumps and Fans,在 (b) 图上: 泵的启动特性曲线为EFC。,A,3 当管路系统为Hc2-qV 时，自闸阀全开启动n0的过程,在 (a) 图上：AC，Hst=0m ，当压出管较短，管中液体流量较小时，与启动同时，流量逐渐增大。,n0=1750r/min,若压出管很长且容纳液体量较多时, 为加速液体需要花费时间，此时相当于管路系统为Hc1-qV 时的情况。,泵与风机 Pumps and Fans,A,4 轴流泵的启动过程分析,由于轴流泵的关阀功率很大，所以要在闸阀全开时启动。自启动加速Hst之前，仍相当于关阀运转，故转矩很大。与离心泵比较，HD 相对较高，HD 与HB 差值较
11、大，因而，轴流泵启动特性曲线中的B点将向B点偏移。,n0=1750r/min,泵与风机 Pumps and Fans,3、电动机的启动,电动机的启动转矩远大于泵所需的启动转矩，其启动电流一般为额定值的5 7倍。受地区电源容量的限制， 一般电动机不直接全压启动，而是借助星三角启动器、启动补偿器等进行降压启动，以尽可能减小启动电流。,4、大型泵与风机的启动,由于大型泵与风机的转动惯量较大，故其所需电动机的启动转矩也较大，启动中，电动机可能产生很大的冲击电流，以至影响到电网的正常运行。为改善泵与风机的启动条件，可采用变速调节的方法；对于大型动叶可调轴流式泵与风机，可在调节动叶安装角为最小的情况下启动
12、。,泵与风机 Pumps and Fans,自学指导,1、泵在启动前为什么必须充水？泵在启动前为什么要暖泵？火力发电厂给水泵暖泵有哪两种方式？各有何优缺点？,2、风机在启动前应主要做好哪些检查工作？,3、泵与风机运行中应注意监测哪些仪器仪表？,4、泵与风机运行中有哪些常见故障？如何设法消除？,泵与风机 Pumps and Fans,请同学分析,1、对于低比转速的离心泵 ， 或叶轮出口附近的前盘为平直形的离心式通风机，在切割叶片前、后，其对应工况点应遵循的规律？,2、对于离心通风机， 当采用只切割叶轮叶片、 而不切割其前后盘的方式时，切割后为什么应保证其前后盘上不留叶片痕迹？,泵与风机 Pumps and Fans,思考题,1、为提高离心式通风机的出力, 采用加长叶轮叶片的方法时，应注意哪些问题？,2、当管路系统的静压pst=0时，切割叶片前、后的运行工况点是否就是切割前、后的对应工况点？为什么？,