第12章 泵与风机的工作点及流量调节祥解
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泵与风机的运行及调节
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述
第二节 泵与风机的工作点
4.切削水泵叶轮调节其性能曲线
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述
第三节 泵与风机运行故障分析
>泵与风机在运行中会出现很多问题，这些问题可分为三大类： 第一类问题是水力问题 第二种类型问题是机械问题 第三类问题实际上也是水力问题 3.1泵与风机的振动 振动原因：
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第三节 泵与风机运行故障分析
3.2噪声
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第三节 泵与风机运行故障分析
片式和格式消音器
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第三节 泵与风机运行故障分析
3.3磨损
泵高速运转，若吸入的流体中含有杂质和灰尘颗粒，就会因对叶片 产生高速冲击而造成叶轮和外壳的磨损。 防止或减少磨损的方法：首先是改进除尘器，提高除尘效率，其次 是适当增加叶片厚度，在叶片表面易磨损的部位堆焊硬质合金，把 叶片根部加厚加宽；还可用离子喷焊铁铬硼硅，刷耐磨涂料(如石灰 粉加水玻璃、辉绿岩粉或硅氟酸钠加水玻璃)；选择合适的叶型，减 少灰尘的冲击。
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述
第四节 离心泵的故障分析
4.1装配问题 机械损坏故障除了由于机械寿命原因之外最主要的是装配问题。有 许多泵通过主轴上的两个螺钉就可确定叶轮的轴向位置。
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第二节 泵与风机的工作点
①同性能(同型号)泵并联工作
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述
第二节 泵与风机的工作点
②不同性能的泵并联工作
第12章 泵与风机的工作点及流量调节解析
2.改变泵或风机性能曲线的调节方法
• 改变泵或风机的转数
– 改变电机转数、调换皮带轮变速、齿轮箱变速及水力偶合器变速
• 改变风机进口导流叶片角度 • 切削水泵叶轮调节其性能曲线 • 改变叶片宽度和角度的调节方法
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2020/9/23
二、泵或风机的工况调节
1.改变管路性能曲线的调节方法
(3)风机供给的风量不符合实际的三种调整方法 • 减少或增加管网的阻力(压力)损失 • 更换风机 • 改变风机转数：
用变速电机、改变供电频率、改变皮带轮的传动转数 比、采用水力联轴器
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二、泵或风机的工况调节
1.改变管路性能曲线的调节方法
• 压出管上阀门节流 • 吸入管上阀门节流
• 此时，泵与风机必须同时满足管路特性方程与泵或风 机的特性方程，即:
H
p 2 p1
Hz
v2 2g
h1
H1 SQ2
H A Bctg2Q
• 工作点：两条曲线的交点。
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一、管路特性曲线和工作点
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一、管路特性曲线和工作点
三、泵或风机的联合工作
1.并联运行
• 通过机器并联以增加管网流量或通过开、停并联机 器台数跳跃式地调节管网流量的作法，对管路曲线 较平坦的系统最有利；
• 一般情况下应少用并联运 行，但目前空调、冷、热 水系统中，多台水泵并联 已广为采用，此时，宜采 用相同型号及转数的水泵。
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• 改变泵或风机的转数
– 改变电机转数、调换皮带轮变速、齿轮箱变速及水力偶合器变速
• 改变风机进口导流叶片角度 • 切削水泵叶轮调节其性能曲线 • 改变叶片宽度和角度的调节方法
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二、泵或风机的工况调节
1.改变管路性能曲线的调节方法
(3)风机供给的风量不符合实际的三种调整方法 • 减少或增加管网的阻力(压力)损失 • 更换风机 • 改变风机转数：
用变速电机、改变供电频率、改变皮带轮的传动转数 比、采用水力联轴器
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二、泵或风机的工况调节
1.改变管路性能曲线的调节方法
• 压出管上阀门节流 • 吸入管上阀门节流
• 此时，泵与风机必须同时满足管路特性方程与泵或风 机的特性方程，即:
H
p 2 p1
Hz
v2 2g
h1
H1 SQ2
H A Bctg2Q
• 工作点：两条曲线的交点。
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一、管路特性曲线和工作点
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一、管路特性曲线和工作点
三、泵或风机的联合工作
1.并联运行
• 通过机器并联以增加管网流量或通过开、停并联机 器台数跳跃式地调节管网流量的作法，对管路曲线 较平坦的系统最有利；
• 一般情况下应少用并联运 行，但目前空调、冷、热 水系统中，多台水泵并联 已广为采用，此时，宜采 用相同型号及转数的水泵。
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离心泵的工作点与流量调节
——管路的特性 方程
B ,则曲线斜率 （高阻管路） B ,则曲线斜率 （低阻管路）
2021/10/24
2）离心泵的工作点 离心泵的特性曲线与管路的特
性曲线的交点M，就是离心泵在管 路中的工作点。
M点所对应的流量qe和压头He表示离心泵在该特定管路中实际输送的流量和提 供的压头。
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2、离心泵的流量调节
1）改变出口阀开度
——改变管路特性曲线
• 阀门关小时： 管路局部阻力加大，管路特性曲线变
陡，工作点由原来的M点移到M1点，流 量由QM降到QM1；
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•当阀门开大时： 管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点由M移到M2流量加大
到QM2。
优点：调节迅速方便，流量可连续变化； 缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。
产中很少采用。
2021/10/24
3、离心泵的组合运转工况分析
组合方式：并联和串联。 目的：提高泵输出的流量或压头
(1) 并联操作 泵型号相同，吸入管路相同， 出口阀开度相同。
① 泵合成特性曲线改变
在相同压头下，流量加倍。
H并
H并 H单Leabharlann ， Q并 2Q单HH单
②
k BQ单2
管路特性曲线不变
B c’
d
H串
A
H
c
b
qV qV,串
离心泵的串联操作
(3) 两种组合方式的比较及选择 ① 截距A > He单max 应采用串联操作 原因：并联泵压头不够大。
② 串、并联都满足时， 应根据管路特性选择 对于低阻管路(B较小)， 宜采用并联操作； 对于高阻管路(B较大)， 宜采用串联操作；
泵与风机的运行
• 对于经常处于串联运行的泵，为了提高 泵的运行经济性和安全性，应按B 点选 择泵，并由B 点的流量决定泵的几何安 装高度或倒灌高度，以保证串联运行时 每台泵都在高效区工作及不发生汽蚀。 而为保证泵运行时驱动电机不致过载， 对于离心泵，应按B 点选择驱动电机的 配套功率；对于轴流泵，则应按C 点选 择驱动电机的配套功率。
• 泵与风机的运行工况点是由泵与风机本 身的性能曲线和管路系统性能曲线的交 点决定的。因此，讨论影响泵与风机运 行工况点的一些因素就是要讨论影响泵 与风机的性能曲线或管路性能曲线的一 些因素。
• 1．吸入空间或压出空间的压强或高度变化时 运行工况点的变化当泵与风机的吸入空间或压 出空间的压强或高度发生变化时，并不影响泵 与风机本身的性能曲线。但是，由管路性能方 程式（1-76）知，此时静扬程Hst 将发生变化， 结果管路性能曲线向上或向下平移而导致工况 点生变化，如图1-55（a）、（b）所示。图中 M 点为原来的运行工况点，M′为变化后的运行 工况点。
• 若泵采用进口端节调节，由于会使泵的 吸入管路阻力增加而导致泵进口压强 • 的降低，有引起泵汽蚀的危险，故进口 端节流调节仅在风机上使用。
入口导流器调节
• 气流预旋速度分量C1u 愈大且与u1 为同方向 （即正预旋），则风机 的理论全压pT 就愈小， 因此使性能曲线向下移， 从而使运行工况点往小 流量区移动，流量减小
泵与风机的并联运行
• 如何做曲线
• 与一台泵单独运行时相比，并联运行时 的总流量并非成倍增加，而扬程却要升 高一些。这是由于并联后通过共同管段 的流量增大，管路阻力也增大，这就需 要每台泵都提高它的扬程来克服这个增 加的阻力损失，相应地每台泵的流量就 要减小。 • 另一方面，管路性能曲线及泵性能曲线 的不同陡度对泵并联后的运行效果影响 也极大：管路性能曲线越陡，并联后的 总流量与两台泵单独运行时流量的之差 值愈小；同样，泵的性能曲线越平坦， 则并联后的总流量愈小于两台泵单独运 行时流量的二倍。因此，为达到并联后 增加流量的目的，并联运行方式宜适用 于管路性能曲线较平坦而泵性能曲线较 陡的场合。
泵和风机管路特性曲线和工作点
因此泵或风机应当设计成性能曲线只有 下降形的。
若泵或风机的性能曲线是驼峰形的，则 工作范围要始终保持在性能曲线的下降区段， 这样就可以避免不稳定的工作。
按任意键或鼠标继续
返回
6.1 管路特性曲线及工作点
管路特性曲线定义 管路特性曲线公式推导 工作点
按任意键或鼠标继续
结束
管路特与所需要消耗
的能头之间的关系
曲线。
按任意键或鼠标继续
返回
管路特性曲线定义
管路中通过的
流量与所需要消耗
的能头之间的关系
曲线。
按任意键或鼠标继续
返回
管路特性曲线公式推导
qVB
qVM
M：稳定工作点
按任意键或鼠标继续
工作点说明
3.不稳定工作点：M在具有驼峰形H－C上升段
干扰
A点处于上升段
右移 左移
HA HA'
右移至稳定
HA HA'
左移至流量为零
A：不稳定工作点 返回 按任意键或鼠标继续
工作点结论
结论：
如果泵或风机的性能曲线没有上升区段， 就不会出现工作的不稳定性；
如图6-1所示， 泵从吸入容器水 面A-A处抽水， 经泵输送至压力 容器B-B，其中 需经过吸水管路 和压力管路。
图6-1
按任意键或鼠标继续
管路特性曲线公式推导
对于一定的泵 所在的管路装置而 言，Φ 为常数，因 此,管路所需的能 量为：
HCHstqV 2
按任意键或鼠标继续
管路特性曲线公式推导
工作点说明
1.流量：qVM
总扬程：H M 泵产生的能
量等于管路输送 液体所需能头， 所以泵在M点工 作时，系统达到 能量平衡。
若泵或风机的性能曲线是驼峰形的，则 工作范围要始终保持在性能曲线的下降区段， 这样就可以避免不稳定的工作。
按任意键或鼠标继续
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6.1 管路特性曲线及工作点
管路特性曲线定义 管路特性曲线公式推导 工作点
按任意键或鼠标继续
结束
管路特与所需要消耗
的能头之间的关系
曲线。
按任意键或鼠标继续
返回
管路特性曲线定义
管路中通过的
流量与所需要消耗
的能头之间的关系
曲线。
按任意键或鼠标继续
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管路特性曲线公式推导
qVB
qVM
M：稳定工作点
按任意键或鼠标继续
工作点说明
3.不稳定工作点：M在具有驼峰形H－C上升段
干扰
A点处于上升段
右移 左移
HA HA'
右移至稳定
HA HA'
左移至流量为零
A：不稳定工作点 返回 按任意键或鼠标继续
工作点结论
结论：
如果泵或风机的性能曲线没有上升区段， 就不会出现工作的不稳定性；
如图6-1所示， 泵从吸入容器水 面A-A处抽水， 经泵输送至压力 容器B-B，其中 需经过吸水管路 和压力管路。
图6-1
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管路特性曲线公式推导
对于一定的泵 所在的管路装置而 言，Φ 为常数，因 此,管路所需的能 量为：
HCHstqV 2
按任意键或鼠标继续
管路特性曲线公式推导
工作点说明
1.流量：qVM
总扬程：H M 泵产生的能
量等于管路输送 液体所需能头， 所以泵在M点工 作时，系统达到 能量平衡。
泵与风机的运行
第十章泵与风机的运行1．本章教学提纲：一、管路特性曲线及工作点:泵与风机的性能曲线，只能说明泵与风机自身的性能，但泵与风机在管路中工作时，不仅取决于其本身的性能，而且还取决于管路系统的性能，即管路特性曲线.二、泵与风机的联合工作：当采用一台泵或风机不能满足流量或能头要求时，往往要用两台或两台以上的泵与风机联合工作。
泵与风机联合工作可以分为并联和串联两种。
三、运行工况的调节：泵与风机运行时，由于外界负荷的变化而要求改变其工况，用人为的方法改变工况点则称为调节。
工况点的调节就是流量的调节，而流量的大小取决于工作点的位置，因此，工况调节就是改变工作点的位置。
通常有以下方法，一是改变泵与风机本身性能曲线；二是改变管路特性曲线；三是两条曲线同时改变。
四、运行中的主要问题：（1）泵与风机的振动：汽蚀引起振动，旋转失速(旋转脱流)引起振动，机械引起的振动（2）噪声（3）磨损2．本章基本概念：一、管路特性曲线：管路中通过的流量与所需要消耗的能头之间的关系曲线二、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某一点，该点即泵在管路中的工作点。
三、泵与风机的并联工作：并联系指两台或两台以上的泵或风机向同一压力管路输送流体的工作方式，并联的目的是在压头相同时增加流量。
四、泵与风机的串联工作：串联是指前一台泵或风机的出口向另一台泵或风机的人口输送流体的工作方式，串联的目的是在流量相同时增加压头。
3．本章教学内容：第一节管路特性曲线及工作点泵与风机的性能曲线，只能说明泵与风机自身的性能，但泵与风机在管路中工作时，不仅取决于其本身的性能，而且还取决于管路系统的性能，即管路特性曲线。
由这两条曲线的交点来决定泵与风机在管路系统中的运行工况。
一、管路特性曲线现以水泵装置为例，如右图所示，泵从吸人容器水面A—A处抽水，经泵输送至压力容器B—B，其中需经过吸水管路和压水管路。
下面讨论管路特性曲线。
泵与风机的工作分析课件
智能化
未来泵的发展将更加注重智能化， 通过引入传感器和控制系统，实现 远程监控、故障诊断和自动调节等 功能。
多样化
针对不同应用领域和工况，泵的类 型和规格将更加丰富，以满足各种 特殊需求。
风机的发展趋势
大型化
随着能源和交通等基础设施建设 的加速，风机的单机容量将进一
步增大，提高风能利用率。
高效化
通过改进设计和制造工艺，提高 风机的能效比和可靠性，降低运
泵与风机的工作原理
总结词
理解泵与风机的工作原理是掌握其性能和选型的关键。
详细描述
泵的工作原理主要是通过叶轮旋转产生的离心力将能量传递给液体，使液体压力 增加并克服阻力输送至所需位置。风机的工作原理则是利用叶轮旋转产生的空气 动力学效应，使气体获得动能并克服排气压力将气体排出。
泵与风机在工业中的应用
效率影响因素
风机的效率受多种因素影 响，如转速、气流阻力、 机械摩擦等。
能效提升途径
通过改进设计、选用高效 材料、优化运行工况等方 式可以提高风机能效。
04 泵与风机的维护与保养
泵的维护与保养
定期检查泵的密封件
确保密封件完好无损， 如发现损坏应及时更换 ，以防止泄漏。
定期清洗泵的内部
清除残留物，保持泵的 清洁，以防止堵塞和磨 损。
行成本。
智能化
引入传感器、控制系统和人工智 能技术，实现风机的远程监控、
故障预警和智能调控。
泵与风机的新技术应用
数字孪生技术
利用数字孪生技术构建泵与风机的虚拟模型，进 行性能分析和优化设计，提高产品研发效率。
磁悬浮技术
应用磁悬浮技术减少泵与风机运行中的机械摩擦 和振动，提高设备的稳定性和寿命。
复合材料的应用
泵与风机的运行
•应用：两台50％给水泵、送、引风机并联使用 •前置泵、给水泵串联；长距离渣浆管线冲水泵串联
11
串联运行时应注意的问题
1 宜适场合：管路性能曲线较陡，泵性能曲线较平坦。
2 安全性：经常串联运行的泵, 应由qVmaxHg(或Hd) 防止汽蚀； 应按Pshmax Pgr 驱动电机不致过载。
3 经济性：对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点的流量相等或 接近。
容积式泵与风机所提供的压头完全取决于 管路情况（正位移特性），在泵出口安装 调节阀不能调节流量，压头且随阀门开启 度减小而增大。若出口阀完全关闭则会使 泵的压头剧增，一旦超过泵的机械强度或 发动机的功率限制，设备将受到损坏。必 须 采用旁通调节。
•经济性比节流调节还差，而且会干扰泵与风机入口的流体流动， 影响效率。但锅炉给水泵为了防止在小流量区可能发生汽蚀而设置 再循环管，进行旁通调节。
侧才能正常工作，G左侧，只有II
工作，流量无法增加，甚至还能通
过I倒流， I起并联分流作用。
H
• 并联运行的经济性，需要根据各机 II
的效率曲线而定，如图CE改成CE’， I 对机II效率提高有利，而不利于I机。H并
• 具有驼峰曲线的泵和一台稳定的泵 H
G I+II
d1 D1 d2 D2
并联后，合成曲线也不稳定.
• 总扬程比每台泵单独运行时的 扬程提高了。因为管路流量增
加，阻力增加，所需要的扬程 必然增加。
• 单台并联功率比单独运行的时 候减小，因为功率随着流量上 升而增加。
• 泵（管路）性能曲线越平坦， 并联后的总流量增加得越多。
H
B
A H并
H
C
Q
0
Q
Q
qV
11
串联运行时应注意的问题
1 宜适场合：管路性能曲线较陡，泵性能曲线较平坦。
2 安全性：经常串联运行的泵, 应由qVmaxHg(或Hd) 防止汽蚀； 应按Pshmax Pgr 驱动电机不致过载。
3 经济性：对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点的流量相等或 接近。
容积式泵与风机所提供的压头完全取决于 管路情况（正位移特性），在泵出口安装 调节阀不能调节流量，压头且随阀门开启 度减小而增大。若出口阀完全关闭则会使 泵的压头剧增，一旦超过泵的机械强度或 发动机的功率限制，设备将受到损坏。必 须 采用旁通调节。
•经济性比节流调节还差，而且会干扰泵与风机入口的流体流动， 影响效率。但锅炉给水泵为了防止在小流量区可能发生汽蚀而设置 再循环管，进行旁通调节。
侧才能正常工作，G左侧，只有II
工作，流量无法增加，甚至还能通
过I倒流， I起并联分流作用。
H
• 并联运行的经济性，需要根据各机 II
的效率曲线而定，如图CE改成CE’， I 对机II效率提高有利，而不利于I机。H并
• 具有驼峰曲线的泵和一台稳定的泵 H
G I+II
d1 D1 d2 D2
并联后，合成曲线也不稳定.
• 总扬程比每台泵单独运行时的 扬程提高了。因为管路流量增
加，阻力增加，所需要的扬程 必然增加。
• 单台并联功率比单独运行的时 候减小，因为功率随着流量上 升而增加。
• 泵（管路）性能曲线越平坦， 并联后的总流量增加得越多。
H
B
A H并
H
C
Q
0
Q
Q
qV
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返回2018/11/28来自二、泵或风机的工况调节
1.改变管路性能曲线的调节方法
• 压出管上阀门节流 • 吸入管上阀门节流
2.改变泵或风机性能曲线的调节方法
• 改变泵或风机的转数
– 改变电机转数、调换皮带轮变速、齿轮箱变速及水力偶合器变速
• 改变风机进口导流叶片角度 • 切削水泵叶轮调节其性能曲线 • 改变叶片宽度和角度的调节方法
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二、泵或风机的工况调节
1.改变管路性能曲线的调节方法
• 压出管上阀门节流 • 吸入管上阀门节流
2.改变泵或风机性能曲线的调节方法
• 改变泵或风机的转数
– 改变电机转数、调换皮带轮变速、齿轮箱变速及水力偶合器变速
• 改变风机进口导流叶片角度 • 切削水泵叶轮调节其性能曲线 • 改变叶片宽度和角度的调节方法
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三、泵或风机的联合工作
1.并联运行
• 通过机器并联以增加管网流量或通过开、停并联机 器台数跳跃式地调节管网流量的作法，对管路曲线 较平坦的系统最有利； • 一般情况下应少用并联运 行，但目前空调、冷、热 水系统中，多台水泵并联 已广为采用，此时，宜采 用相同型号及转数的水泵。
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三、泵或风机的联合工作
2.串联运行
• 只有当管路系统中流量小，而阻力大的情况下，多 机串联才是合理的，同时要尽可能采用性能曲线相 同的泵或风机进行串联。 • 一般说来，设备联合运行要比单机运行效果差，工 况复杂，分析麻烦。
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• 工作点：两条曲线的交点。
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一、管路特性曲线和工作点
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一、管路特性曲线和工作点 (3)风机供给的风量不符合实际的三种调整方法 • 减少或增加管网的阻力(压力)损失 • 更换风机 • 改变风机转数： 用变速电机、改变供电频率、改变皮带轮的传动转 数比、采用水力联轴器
第十二章 泵与风机的工作点及流量调节
• 管路特性曲线和工作点 • 泵或风机的工况调节 • 泵或风机的联合工作
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一、管路特性曲线和工作点
(1)管路特性曲线
• 流体在管路中流动消耗的能量：用于压强差、克服流 体在管路中的流动阻力，提供出口动压头及高度差。
H
p 2 p1
v Hz h1 H1 SQ2 2g
2
• 上式表明：管路中流体的扬程（压头）与流量的关系， 称为管路特性方程式，它是由实际工程条件所决定的 要求。
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2018/11/28
一、管路特性曲线和工作点
(2)泵或风机的工作点 • 泵与风机在管路中正常运行时，所提供的流量和扬 程（压头）应与管路系统所要求的数值一致。 • 此时，泵与风机必须同时满足管路特性方程与泵或 风机的特性方程，即: p 2 p1 v2 H Hz h1 H1 SQ2 2g H A Bctg 2Q