第六章 泵与风机的调节与运行
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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：
《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
3.2噪声
《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
片式和格式消音器
《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
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。
《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
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
《泵与风机》课件(第6章)
第八章 泵与风机的选型
选型即用户根据使用要求，在泵与风机的已 有系列产品中选择一种合适的泵与风机。选 型的主要内容包括两部分：1选定泵与风机的 种类(即型式)；2决定它们的大小(即规 格)。此外还需确定其台数、转速以及与之配 套的原动机等。
对泵与风机进行选型，主要的原则是： (1)所选用的泵或风机设计参数应尽可能地靠近它的正常运行工况点，从 而使泵或风机能长期在高效率区运行，以提高设备长期运行的经济件。 (2)结构简单紧凑、体积小、重量轻的泵或风机。为此，应在尽可能的情 况下，尽量选择高转速。 (3)运行时安全可靠。对于水泵来说，首先应该考虑设备的抗汽蚀性能。 其次，为保证工作的稳定性尽量不选用具有驼峰形状性能曲线的泵与 风机。如果曲线具有驼峰时，其运行工况也必须处于驼峰的右边，而 且扬程(风压)应低于零流量下的扬程(风压)，以利于投入同类设备的 并联运行。 (4)风机噪声要低。 (5)对于有特殊要求的泵或风机，除上述要求外，还应尽可能满足其他的 要求，如安装位置受限时应考虑体积要小，进出口管路能配合等。 (6)采用的流量、扬程(风压)裕量满足《火力发电厂设计技术规程》的规 定。
二、风机的选型 1.利用风机性能表选择水泵 此方法是在上述程序(1)、(2)、(3)的基础上(即风机 类型已确定了的情况下)进行选择的，其步骤如下： (1)根据计算流量qv和计算全压p，在某一类型的风机 性能中，查找某一规格的风机，使其与性能表中列出的具 有代表性(一般为中间一行)的流量、全压相等或相近。如 果有两种以上规格的风机都能同时满足计算流量和全压， 则优先选用比转速高、结构尺寸小、重量轻的风机，若在 该类型的风机中查找不到合适的规格，则可考虑选定与计 算相近的规格。必要时还可通过变径或变速使之符合要求。 (2)在选定了风机的规格以后，要检查系在系统中的运 行情况，看它在流量、全压变化范围内，风机是否处在高 效区附近工作。如果运行工况点偏离最高效率区，则说明 此风机在系统中运行的经济性不佳，应当考虑重选。
选型即用户根据使用要求，在泵与风机的已 有系列产品中选择一种合适的泵与风机。选 型的主要内容包括两部分：1选定泵与风机的 种类(即型式)；2决定它们的大小(即规 格)。此外还需确定其台数、转速以及与之配 套的原动机等。
对泵与风机进行选型，主要的原则是： (1)所选用的泵或风机设计参数应尽可能地靠近它的正常运行工况点，从 而使泵或风机能长期在高效率区运行，以提高设备长期运行的经济件。 (2)结构简单紧凑、体积小、重量轻的泵或风机。为此，应在尽可能的情 况下，尽量选择高转速。 (3)运行时安全可靠。对于水泵来说，首先应该考虑设备的抗汽蚀性能。 其次，为保证工作的稳定性尽量不选用具有驼峰形状性能曲线的泵与 风机。如果曲线具有驼峰时，其运行工况也必须处于驼峰的右边，而 且扬程(风压)应低于零流量下的扬程(风压)，以利于投入同类设备的 并联运行。 (4)风机噪声要低。 (5)对于有特殊要求的泵或风机，除上述要求外，还应尽可能满足其他的 要求，如安装位置受限时应考虑体积要小，进出口管路能配合等。 (6)采用的流量、扬程(风压)裕量满足《火力发电厂设计技术规程》的规 定。
二、风机的选型 1.利用风机性能表选择水泵 此方法是在上述程序(1)、(2)、(3)的基础上(即风机 类型已确定了的情况下)进行选择的，其步骤如下： (1)根据计算流量qv和计算全压p，在某一类型的风机 性能中，查找某一规格的风机，使其与性能表中列出的具 有代表性(一般为中间一行)的流量、全压相等或相近。如 果有两种以上规格的风机都能同时满足计算流量和全压， 则优先选用比转速高、结构尺寸小、重量轻的风机，若在 该类型的风机中查找不到合适的规格，则可考虑选定与计 算相近的规格。必要时还可通过变径或变速使之符合要求。 (2)在选定了风机的规格以后，要检查系在系统中的运 行情况，看它在流量、全压变化范围内，风机是否处在高 效区附近工作。如果运行工况点偏离最高效率区，则说明 此风机在系统中运行的经济性不佳，应当考虑重选。
流体机械8-泵与风机的运行调节教材
曲线变陡 节流损失为△hj=HA-HB
可靠易行，用于中小功率泵
2020/9/25
9
2.入口端节流调节
这种方 法主要用 在风机上， 它是通过 改变入口 挡板开度 来调节流 量。
只用于风机
2020/9/25
10
出口端节流
调节阻力损
失
ΔH2
入口端节流 调节阻力损
失
ΔH 1
2020/9/25
11
二、入口导流器调节
流体机械
徐淑琴 东北电力大学
复习
泵与风机的调节与运行
一、泵与风机的联合运行 1、并联运行； 2、串联运行；
二、组合装置工作方式的选择
2020/9/25
2
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3
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4
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5
泵与风机的调节
所谓调节，就是在运行 中按照客观要求，用人为的 方法改变工作点的位置。
25
qVp
qVm
np nm
Hp
Hm
np nm
2
2020/9/25
26
2、变速措施
2020/9/25
27
六、动叶调节
动叶可调轴流泵与风机的工 况调节是在泵与风机转速不变 的情况下，通过改变动叶片安 装角来改变泵与风机的性能曲 线形状，使工作点位置改变， 从而实现工况调节的。
2020/9/25
对泵与风机进行改造，一个重要方法就是 切割或加长叶轮叶片。
切割叶轮叶片外径将使泵与风机的流量、 扬程（全压）及功率降低；加长叶轮外径 则使流量、扬程（全压）及功率增加。
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qV ( D2 )2 qV D2
可靠易行，用于中小功率泵
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2.入口端节流调节
这种方 法主要用 在风机上， 它是通过 改变入口 挡板开度 来调节流 量。
只用于风机
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出口端节流
调节阻力损
失
ΔH2
入口端节流 调节阻力损
失
ΔH 1
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二、入口导流器调节
流体机械
徐淑琴 东北电力大学
复习
泵与风机的调节与运行
一、泵与风机的联合运行 1、并联运行； 2、串联运行；
二、组合装置工作方式的选择
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泵与风机的调节
所谓调节，就是在运行 中按照客观要求，用人为的 方法改变工作点的位置。
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qVp
qVm
np nm
Hp
Hm
np nm
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2、变速措施
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六、动叶调节
动叶可调轴流泵与风机的工 况调节是在泵与风机转速不变 的情况下，通过改变动叶片安 装角来改变泵与风机的性能曲 线形状，使工作点位置改变， 从而实现工况调节的。
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对泵与风机进行改造，一个重要方法就是 切割或加长叶轮叶片。
切割叶轮叶片外径将使泵与风机的流量、 扬程（全压）及功率降低；加长叶轮外径 则使流量、扬程（全压）及功率增加。
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qV ( D2 )2 qV D2
第六章 泵与风机的调节与运行
2、偶合器的充液率 通常外特性是指液力偶合器在全 充油量情况下的输出特性曲线。
C V V0
充油量不同时，所有扭矩曲线都 交于 i=1.0这一点。
图6－24 液力偶合器部分充油时外特性
三、液力偶合器传动的功率损失
通过前面的学习我们知道η= i，那么速比较小的情况下，是否 偶合器的损失较大呢？ 设泵轮功率为 PP，涡轮功率为 PT，则
图6-7 叶轮入口速度三角形 图6-7 入口导流器调节性能曲线
由于进口导流叶片既是风机的组成部分，又属于整个管路系 统，因此进口导流器的调节既改变了风机性能曲线，也使管 路性能曲线发生变化。当风机导流叶片角度分别为0o、30o、 60o时，风机的工作点分别为1、2、3。
轴向导流器
径向导流器
三、旁通调节 旁通调节是在泵或风机的出口管路上安装一个带调节阀门的 回流管路2，当需要调节输出流量时，通过改变变回流管路2 上阀门的开度，从输出流体中引出一部分返回到泵与风机入 口，从而在泵与风机运行流量不变的情况下，改变输出流量， 达到调节流量的目的。
驼峰状性能曲线与管路性能曲线交点 可能有两个，其中在泵与风机性能曲 线的下降段的交点为稳定工作点。 为什么K点不稳定？
图6-4 泵与风机的不稳定工作区
思考：某台可变速运行的离心泵在转速n0下的运行工况点
为M (qVM，pM )，如下图所示。当降转速后，流量减小到qVA， 试定性确定这时的转速。
第二节 泵与风机的调节
所谓调节，就是在运行中按照客观要求，用人为的方法改变 工作点的位置。 方法：分别或同时改变这两条性能曲线使工作点位置改变。 一、节流调节
节流调节是通过改变管路系统调节阀的开度，使管路曲线形 状发生变化来实现工作位置点的改变。节流调节分出口端节 流调节和入口端节流调节两种方法。
流体机械8-泵与风机的运行调节
D2 qV qV D2 2 H D2 ( ) H D2 2 p D2 ( ) p D2 3 P D2 ( ) P D2
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泵的工作范围
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叶轮的切割方式
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练习
转速为n1=2900r/min的离心水泵，流量与扬 程性能曲线如图所示，管路性能曲线方程式 3 3 m / s q m / s 为 H 60 9000q 2（ q 单位 ）。若 V V C V 采用变速调节，离心泵向管路供给的流 量 qV 200m3 / h ，这时转速n2为多少？
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动叶调节机构
1、动叶调节方式： （1）停机调节方式：在泵与风机停机时， 改变动叶安装角，而在运行中不能调节。 设备造价低，结构较简单，可靠性也高。 （2）运行调节方式：在泵与风机在运行中， 通过传动装置随时改变动叶安装角进行调 节。 2、其传动方式：有机械式和液压式两种。 机械式传动装置靠转换器实现转动与移动 转换，液压式靠活塞与伺服油缸之间实现 转动与移动转换。
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H ( m)
n1=2900r/min
2 H C 60 9000qV qV 单位m3 / s
120
qV H
80
qV 2 200m / h
3
求n2？
40
0
80
160
240
qV (m 3 / h)
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五、变速调节
泵与风机课件(6)--泵与风机的运行
是提高扬程，但实际应用中还有安全、经济的作用。 3、串联运行的特点 串联各泵所输送的流量均相等；而 串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即：
H Hi
i 1 n
（若将H 改为p，则适用于风机） （忽略泄漏流量）
qV qVi
泵串联后的性能曲线的作法：把串联各泵的性能曲线H-qV 上同一流量点的扬程值相加。
四、泵与风机运行工况点变化的影响因素
2、密度变化的影响（设密度下降为原来的一半） p' ' p' 泵的扬程H不变，而 H st H z ↑，其工况点变化如 g 左下图所示； 风机的全压p↓，且pc↓（p、pc 均∝ ），其工况点变化如
右下图所示。
§5 泵与风机的运行
四、泵与风机运行工况点变化的影响因素
§5 泵与风机的运行
§5 泵与风机的运行
§5-2 泵与风机的串联、并联运行 一、泵与风机的串联运行 二、泵与风机的并联运行
§5 泵与风机的运行
一、泵与风机的串联运行 （以泵为例）
1、什么是串联运行 体的运行方式。 2、串联运行的目的 一般来说，泵串联运行的主要目的 前一台泵向后一台泵的入口输送流
§5 泵与风机的运行
一、非变速调节
常用的调节方式主要有：节流调节、离心泵的汽蚀调节、 分流调节、离心式和轴流式风机的前导叶调节、混流式和轴流 式风机的动叶调节等。 H
前提条件： n≡C 实施方法：改变节流部件的开度。 分 类：出口端和进口端节流。 1．出口端节流调节 工作原理： 运行效率：
h
（一）节流调节
§5 泵与风机的运行 5、并联运行时应注意的问题 1 宜适场合：Hc-qV较平坦，H-qV 较陡。 2 安全性：经常并联运行的泵, 应由qVmaxHg(或Hd) 防 止汽蚀；对于离心泵和轴流泵, 应按Pshmax Pgr 驱动电机不
泵与风机的运行与调节
第六章 泵与风机的运行与调节主要内容（一）管网特性及泵与风机运行 （二）泵与风机的联合运行 （三）泵与风机运行工况的控制调节 （四）泵与风机的叶片切割和加长 （五）泵与风机运行中的几个问题（一）管网特性及泵与风机运行 1、管网特性曲线及其影响因素 2、泵与风机的稳定运行1、管网特性及其影响因素所谓管网特性，就是管网中的流量Q 与所需要消耗的压头H C 之间的关系。
管网特性主要与哪些因素相关？首先，根据水泵的管网特性方程讨论其影响因素，如P111,图5-1示，列伯努利方程：A-1：2-B ：式中H w g 与H w j 为进、出管阻损。
两式相减，并整理后可以得到该水泵管网所需要消耗压头的表达式：式中，管网阻力特性系数：管路的静扬程：H s t 为抛物线的截距，H s t 与流量Q 无关，第二项φ与流量Q 呈平方关系，说明管网特性曲线为二次抛物线，则其管网特性曲线如P112,图5-2中上方的二次曲线。
同理可得风机管网特性曲线。
类似前述E q 的形式（推导略）：H H VP VP g w g AAgggg .211222+++=+ρρH H VP VP jw j BBgg gg .222222+++=+ρρQFH V H V H H P P H VV V V H H H H P P PP Hg d lg d l g g gg g g g g g g t s t s w t AB C A B j w g w j g A B C22.2.2222212..122)(2)()2()()2222()(ζλζλρρρρρ∑+∑+=∑+∑+=+∑++-=--++++++-=-=显然，对于风机管网来说，由于空气密度较小，管网特性曲线方程的第一项中，p t 的值很小，可近似忽略不计，说明风机管网特性曲线的截距比水泵小得多，而对于那些从大气吸入和排至大气等情况来说，式中第一项（p B —p A ）也近似为零，∴图5-2中下方过原点的二次曲线。
课题六 泵与风机运行
五、轴向推力： 一)轴向推力： 单吸叶轮由于具有 单侧的低压吸人口， 致使叶轮前后盖板 所受压力不相等， 产生一个指向吸人 口方向的轴向推力。 二）危害： 推力会使转子产生轴 向位移，造成叶轮和 泵壳等动、静部件碰 撞、摩擦和磨损；还 会增加轴承负荷；导致发热、振动其甚至损坏。
三）平衡轴向力的措施： 单级泵： 1 ) 采用双吸叶轮 2) 平衡孔
2）双交点型不稳 定工况：
3）交点型不稳定工况： 喘振： 流量周期性的反复在很定性和可 靠性;若有加热气体设备 则烧坏轴承损坏设备。
4）伴有旋转脱流的不稳定工况：
失速现象
A:失速现象：
当风机流量减小至某值,使流体在绕流叶型时，主流 大面积地与叶型背面分离，从而破坏叶型表面原来 的压力分布，导致升力急剧下降，阻力急剧增大， 出现脱流的现象。 危害： 影响运行的稳定性和可靠性;使叶片疲劳损坏甚至断 裂。 4、防止泵与风机不稳定工作的措施： 1）装设溢流管或放气阀 2）采用再循环管 3）选用适当的调节方法，规定正确的调节范围。
当负荷低时用单台风机运行，待到单台风机运行 不能满足负荷需要时，再启动第二台进行并联运 行。若发生抢风时，应采用开启排风门、再循环 调节门、，转动动叶等调节方法，增大风机量， 使工作点离开∞字形区域，回到稳定工作区。
二）串联 １、串联：流体依次顺序地通过两台或两台以 上的泵与风机向管道系统输送流体的运行方式 称串联。
２、特点： ①没有额外的节流损失，可以在相当宽的范围内使调 节后泵与风机仍保持较高的效率，所以它有很高的调 节经济性。 ②调节范围比较大，可以进行高于额定值的流量调节。
３、应用：轴流式送引风机，混流式循环水泵。
三、 泵与风机的联合工作 一）并联 １、并联：两台或两台以上的泵与风机同时向一 条管道输送流体的运行方式，称为并联。
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第六章 泵与风机的调节与运行
第一节 管路性能曲线和泵与风机工作点 第二节 泵与风机的调节 第四节 液力偶合器 第五节 泵与风机的联合运行 第六节 泵与风机的启动、运行和维护 第七节 泵与风机的不稳定工况
第一节 管路性能曲线和泵与风机的工作点
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、管路性能曲线 管路性能曲线就是流体在管路系统中通过的 流量与所需要的能量之间的关系曲线。
驼峰状性能曲线与管路性能曲线交点 可能有两个，其中在泵与风机性能曲 线的下降段的交点为稳定工作点。 为什么K点不稳定？
图6-4 泵与风机的不稳定工作区
思考：某台可变速运行的离心泵在转速n0下的运行工况点
为M (qVM，pM )，如下图所示。当降转速后，流量减小到qVA， 试定性确定这时的转速。
第二节 泵与风机的调节
一、液力偶合器传动原理
循环圆：泵轮与涡轮所组成的轴面腔室； 勺管：可以在旋转内套与涡轮间的腔室中移动，以调节循环 圆内的工作油量。
由动量矩方程得泵轮作 用于工作油的力矩为：
M po qV (v2uP r2 v1uP r1 )
工作油作用于涡轮上的 力矩为：
M oT qV (v1uT r2 v2uT r1 )
qV 2 qV 1 H 2 H1 ( n2 900 qV 1 0.91875 qV 1 ( L / s) n1 960 n2 2 900 2 ) H1 ( ) 0.86410 H1 n1 960
（3）作H2－qv2性能曲线，得交点B，求得流量减少16.3％。
【例6－2】某水泵在转速为n1＝ 1450r/min时的性能曲线和管路 性能曲线如图所示，若把流量调 节为qv＝8m3/h，比较采用节流调 节和变速调节各自所消耗的功率。 假定泵原来效率为65％，节流调 节后效率为63％。
第五节 泵与风机的联合运行
一、并联运行 并联运行就是两台或两台以上泵或风机同时向同一管路系统输 送流体的工作方式。主要目的是为了增加泵或风机的流量。
1、相同性能的泵并联运行 特点：各时总流量等于 每台泵流量之和，即qVA=2qVB， 而HA=HB。
的节流损失上。 应用在离心泵，调节简单可靠。
2、入口端节流调节 主要用于风机上，它是通过改 变入口挡板开度来调节流量。 △H1< △H2， 入口挡板调节比 出口节流调节损失小，运行经济 性要好一些。 但是，对于水泵来说，不可采 用入口端节流调节。
二、入口导流器调节 入口导流器调节是离心风机广泛采用的一种调节方式，通 过改变入口导流器的装置角使风机性能曲线改变来实现调节。 导流器全开时，导流器的叶片角为0o，气流沿径向进入叶轮。
p p H Hp hw g p ( p p) ghw
hw KqV
2
管路性能曲线表明：对一定的管路系 统来说，通过的流量越多，需要外界 提供的能量越大；管路性能曲线的形 状、位置取决于管路装置、流体性质 和流动阻力。
图6-1 管路性能曲线
二、泵或风机的工作点 如果将其一转速下泵或风机性能 曲线和管路性能曲线按同一比例 绘于同一坐标图上，则两条曲线 相交于M点，即工作点。
应用：锅炉给水泵为防 止在小流量区可能发生 汽蚀二设置再循环管路， 进行旁通调节。
图6－10 旁通调节 1－压力管路；2－回流管路
四、动叶调节
动叶调节是在泵与风机转速不变的情况下，通过改变动叶片 安装角βb来改变泵与风机的性能曲线形状、使工作点位置改 变，从而实现工况调节的。
b i
图6－33 两台相同性能泵并联运行
（2）并联时每台泵的流量比 它单独运行时的流量减少了， 即qVB<qVC； （3）总扬程比单独运行时扬 程提高了，即HA>HC。 （4）对于经常处于并联运行 的泵，为提高其运行的经济性， 应按 ？ 点选择泵。 B点
所谓调节，就是在运行中按照客观要求，用人为的方法改变 工作点的位置。 方法：分别或同时改变这两条性能曲线使工作点位置改变。 一、节流调节
节流调节是通过改变管路系统调节阀的开度，使管路曲线形 状发生变化来实现工作位置点的改变。节流调节分出口端节 流调节和入口端节流调节两种方法。
1、出口端节流调节
多余的能量△H完全消耗在调节阀
偶合器的效率η为：
M T T nT nP M PP
设泵轮与涡轮的速比为 i，则
i nT nP
结论：忽略各种损失的情况下，液力偶合器的传动效率等于 传动的速比。
速比与滑差率 s 有下列关系： nP nT i 1 1 s nP 液力偶合器的速比一般为0.97~0.98，滑差一般为0.02~0.03。
（3）i<2/3时，虽然传动效率随 i 的降低而下降，但损失功率
小于2/3处，原因是泵与风机功率与转速成3次方关系。
四、液力偶合器的特点
1、可以实现无级变速 液力偶合器的调速范围为 i=0.2~0.98，实际运行中当 i<0.4时常出现不稳定状况。 2、可以满足锅炉点火工况要求 锅炉点火时，要求给水量较小。 3、可以空载启动，离合方便 利用液力偶合器的充、放油，可实现无油空载启动原 动机。 4、可以隔离振动 泵轮与涡轮无机械连接。 5、对动力过载起保护作用 动力过载时可有效保护原动机。 6、液力偶合器运转时，有一定功率损失 最大功率损失处速比为 i=2/3。
液力偶合器的外特性
（2）液力偶合器的效率η随着速 比 i 的增加而直线上升。 当效率高达A点（i=0.985）后，效 率曲线急剧下降到C点（i=0.99）
（3）设计工况点，液力偶合器应 具有尽可能大的扭矩，亦就是尽 可能大的力矩系数λ P。
图6－22 液力偶合器的外特性
（4）i＝0 时，扭矩应尽可能地小。它意味着防护性能好、 脱离性能好，因空转而损失的发热少。
六、变速调节 1、变速调节原理及节能效果 A点轴功率
PA gqV 1H A / gqV 1 ( H B H ) /
1 gqV 1 ( H B H ) gqV 1 ( H B H )( 1)
B点轴功率
PB gqV 1H B /
1 gqV 1H B gqV 1 H B ( 1)
2、偶合器的充液率 通常外特性是指液力偶合器在全 充油量情况下的输出特性曲线。
C V V0
充油量不同时，所有扭矩曲线都 交于 i=1.0这一点。
图6－24 液力偶合器部分充油时外特性
三、液力偶合器传动的功率损失
通过前面的学习我们知道η= i，那么速比较小的情况下，是否 偶合器的损失较大呢？ 设泵轮功率为 PP，涡轮功率为 PT，则
1、偶合器的外特性：是在泵轮转速nP、工作油密度ρ及运动粘 性系数γ不变的条件下，泵轮力矩MP（MT）、效率η与速比 i 的 函数关系。
（1）扭拒MP（MT）随速比的增 加而降低。 i＝1 即 nP＝nT，扭拒为零； i＝0 即 nT＝0时，扭拒MP(MT)达 到最大；制动工况，制动扭拒。
图6－22
PP PT / PT / i
根据比例定律，得
PT n ( T )3 PT 0 nT 0
下标0表示最高效率点
nT nP 3 i 3 PT ( ) PT 0 ( ) PT 0 nP nT 0 i0
代入，得
i2 PP 3 P T0 i0
PT 因为 i PP
P PP P T
解： PA gqV H 1.29(kW ) 1000 1
PA1
gqV 1H1 1.38(kW ) 1000 2
gqV 2 H 2 PA2 0.64(kW ) 1000 1
第四节 液力偶合器
液力偶合器又称液力联轴器，主要由泵轮、涡轮、旋转内套、 勺管等组成；一般泵轮与涡轮叶片数差1～4片。
偶合器传动损失的功率为
所以
i 2 i3 P PP PT 3 PT 0 i0
为求出偶合器最大传动功率损失，对上式求导
d (P) 2i 3i 2 PT 0 0 3 di i0
解得 i=0及 i=2/3。 结论：（1）i＝0，制动工况，涡轮静止； （2）i＝2/3，功率损失最大值时的速比。
说明： （1）采用汽蚀调节对泵的通流部件损坏并不十分严重，而 可使泵自动调节流量，减少运行人员，降低水泵耗电约 30%~40%； （2）在中小型发电厂的凝结水泵上被广泛采用，大型电厂 设备安全性非常重要，一般不采用汽蚀调节； （3）实际工作中，必须比较采用汽蚀调节的经济效益，以 及由于汽蚀所增加的检修工作量的相关问题； （4）汽蚀泵的叶轮采用抗汽蚀材料。
图6-2 泵的工作点
M点为能量供需平衡点。 A点：HA>HA′，多余的能量必使 管内流体加速，流量增大，直到 移至M点。 B点：HB<HB′，能量供不应求， 使流量减少，工作点向M点移动。
图6-2 泵的工作点
因为真正克服管路阻力的只是 全压中的静压部分，所以有时 风机还用静压工作点N。
图6-3 风机的工作点
tg 1
vm v1u v2u u 2
改变叶片安装角βb ，冲角i和β∞也随之发生变化。从而使扬程 （全压）、流量发生变化，以达到工况调节的目的。
图6－11 动叶可调轴流泵性能曲线
固6-14 动叶可调轴流风机与入口导流器调节的离心 风机性能曲线比较
五、液位调节（汽蚀调节） 液位调节就是利用水泵系统中吸水箱内水位的升降来调节流 量。由于泵入口液柱（压力）降低，泵内发生汽蚀，使水泵 性能曲线突然下降。不同液位高度相应的汽蚀性能曲线与管 路性能曲线交点即为一系列工作点。
图6－21 液力偶合器速度三角形
根据流体力学原理，泵轮与涡轮之间的轴向间隙无叶片，所 以无粘性流体在旋转方向上的动量矩不变，即 rvu＝常数。
第一节 管路性能曲线和泵与风机工作点 第二节 泵与风机的调节 第四节 液力偶合器 第五节 泵与风机的联合运行 第六节 泵与风机的启动、运行和维护 第七节 泵与风机的不稳定工况
第一节 管路性能曲线和泵与风机的工作点
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、管路性能曲线 管路性能曲线就是流体在管路系统中通过的 流量与所需要的能量之间的关系曲线。
驼峰状性能曲线与管路性能曲线交点 可能有两个，其中在泵与风机性能曲 线的下降段的交点为稳定工作点。 为什么K点不稳定？
图6-4 泵与风机的不稳定工作区
思考：某台可变速运行的离心泵在转速n0下的运行工况点
为M (qVM，pM )，如下图所示。当降转速后，流量减小到qVA， 试定性确定这时的转速。
第二节 泵与风机的调节
一、液力偶合器传动原理
循环圆：泵轮与涡轮所组成的轴面腔室； 勺管：可以在旋转内套与涡轮间的腔室中移动，以调节循环 圆内的工作油量。
由动量矩方程得泵轮作 用于工作油的力矩为：
M po qV (v2uP r2 v1uP r1 )
工作油作用于涡轮上的 力矩为：
M oT qV (v1uT r2 v2uT r1 )
qV 2 qV 1 H 2 H1 ( n2 900 qV 1 0.91875 qV 1 ( L / s) n1 960 n2 2 900 2 ) H1 ( ) 0.86410 H1 n1 960
（3）作H2－qv2性能曲线，得交点B，求得流量减少16.3％。
【例6－2】某水泵在转速为n1＝ 1450r/min时的性能曲线和管路 性能曲线如图所示，若把流量调 节为qv＝8m3/h，比较采用节流调 节和变速调节各自所消耗的功率。 假定泵原来效率为65％，节流调 节后效率为63％。
第五节 泵与风机的联合运行
一、并联运行 并联运行就是两台或两台以上泵或风机同时向同一管路系统输 送流体的工作方式。主要目的是为了增加泵或风机的流量。
1、相同性能的泵并联运行 特点：各时总流量等于 每台泵流量之和，即qVA=2qVB， 而HA=HB。
的节流损失上。 应用在离心泵，调节简单可靠。
2、入口端节流调节 主要用于风机上，它是通过改 变入口挡板开度来调节流量。 △H1< △H2， 入口挡板调节比 出口节流调节损失小，运行经济 性要好一些。 但是，对于水泵来说，不可采 用入口端节流调节。
二、入口导流器调节 入口导流器调节是离心风机广泛采用的一种调节方式，通 过改变入口导流器的装置角使风机性能曲线改变来实现调节。 导流器全开时，导流器的叶片角为0o，气流沿径向进入叶轮。
p p H Hp hw g p ( p p) ghw
hw KqV
2
管路性能曲线表明：对一定的管路系 统来说，通过的流量越多，需要外界 提供的能量越大；管路性能曲线的形 状、位置取决于管路装置、流体性质 和流动阻力。
图6-1 管路性能曲线
二、泵或风机的工作点 如果将其一转速下泵或风机性能 曲线和管路性能曲线按同一比例 绘于同一坐标图上，则两条曲线 相交于M点，即工作点。
应用：锅炉给水泵为防 止在小流量区可能发生 汽蚀二设置再循环管路， 进行旁通调节。
图6－10 旁通调节 1－压力管路；2－回流管路
四、动叶调节
动叶调节是在泵与风机转速不变的情况下，通过改变动叶片 安装角βb来改变泵与风机的性能曲线形状、使工作点位置改 变，从而实现工况调节的。
b i
图6－33 两台相同性能泵并联运行
（2）并联时每台泵的流量比 它单独运行时的流量减少了， 即qVB<qVC； （3）总扬程比单独运行时扬 程提高了，即HA>HC。 （4）对于经常处于并联运行 的泵，为提高其运行的经济性， 应按 ？ 点选择泵。 B点
所谓调节，就是在运行中按照客观要求，用人为的方法改变 工作点的位置。 方法：分别或同时改变这两条性能曲线使工作点位置改变。 一、节流调节
节流调节是通过改变管路系统调节阀的开度，使管路曲线形 状发生变化来实现工作位置点的改变。节流调节分出口端节 流调节和入口端节流调节两种方法。
1、出口端节流调节
多余的能量△H完全消耗在调节阀
偶合器的效率η为：
M T T nT nP M PP
设泵轮与涡轮的速比为 i，则
i nT nP
结论：忽略各种损失的情况下，液力偶合器的传动效率等于 传动的速比。
速比与滑差率 s 有下列关系： nP nT i 1 1 s nP 液力偶合器的速比一般为0.97~0.98，滑差一般为0.02~0.03。
（3）i<2/3时，虽然传动效率随 i 的降低而下降，但损失功率
小于2/3处，原因是泵与风机功率与转速成3次方关系。
四、液力偶合器的特点
1、可以实现无级变速 液力偶合器的调速范围为 i=0.2~0.98，实际运行中当 i<0.4时常出现不稳定状况。 2、可以满足锅炉点火工况要求 锅炉点火时，要求给水量较小。 3、可以空载启动，离合方便 利用液力偶合器的充、放油，可实现无油空载启动原 动机。 4、可以隔离振动 泵轮与涡轮无机械连接。 5、对动力过载起保护作用 动力过载时可有效保护原动机。 6、液力偶合器运转时，有一定功率损失 最大功率损失处速比为 i=2/3。
液力偶合器的外特性
（2）液力偶合器的效率η随着速 比 i 的增加而直线上升。 当效率高达A点（i=0.985）后，效 率曲线急剧下降到C点（i=0.99）
（3）设计工况点，液力偶合器应 具有尽可能大的扭矩，亦就是尽 可能大的力矩系数λ P。
图6－22 液力偶合器的外特性
（4）i＝0 时，扭矩应尽可能地小。它意味着防护性能好、 脱离性能好，因空转而损失的发热少。
六、变速调节 1、变速调节原理及节能效果 A点轴功率
PA gqV 1H A / gqV 1 ( H B H ) /
1 gqV 1 ( H B H ) gqV 1 ( H B H )( 1)
B点轴功率
PB gqV 1H B /
1 gqV 1H B gqV 1 H B ( 1)
2、偶合器的充液率 通常外特性是指液力偶合器在全 充油量情况下的输出特性曲线。
C V V0
充油量不同时，所有扭矩曲线都 交于 i=1.0这一点。
图6－24 液力偶合器部分充油时外特性
三、液力偶合器传动的功率损失
通过前面的学习我们知道η= i，那么速比较小的情况下，是否 偶合器的损失较大呢？ 设泵轮功率为 PP，涡轮功率为 PT，则
1、偶合器的外特性：是在泵轮转速nP、工作油密度ρ及运动粘 性系数γ不变的条件下，泵轮力矩MP（MT）、效率η与速比 i 的 函数关系。
（1）扭拒MP（MT）随速比的增 加而降低。 i＝1 即 nP＝nT，扭拒为零； i＝0 即 nT＝0时，扭拒MP(MT)达 到最大；制动工况，制动扭拒。
图6－22
PP PT / PT / i
根据比例定律，得
PT n ( T )3 PT 0 nT 0
下标0表示最高效率点
nT nP 3 i 3 PT ( ) PT 0 ( ) PT 0 nP nT 0 i0
代入，得
i2 PP 3 P T0 i0
PT 因为 i PP
P PP P T
解： PA gqV H 1.29(kW ) 1000 1
PA1
gqV 1H1 1.38(kW ) 1000 2
gqV 2 H 2 PA2 0.64(kW ) 1000 1
第四节 液力偶合器
液力偶合器又称液力联轴器，主要由泵轮、涡轮、旋转内套、 勺管等组成；一般泵轮与涡轮叶片数差1～4片。
偶合器传动损失的功率为
所以
i 2 i3 P PP PT 3 PT 0 i0
为求出偶合器最大传动功率损失，对上式求导
d (P) 2i 3i 2 PT 0 0 3 di i0
解得 i=0及 i=2/3。 结论：（1）i＝0，制动工况，涡轮静止； （2）i＝2/3，功率损失最大值时的速比。
说明： （1）采用汽蚀调节对泵的通流部件损坏并不十分严重，而 可使泵自动调节流量，减少运行人员，降低水泵耗电约 30%~40%； （2）在中小型发电厂的凝结水泵上被广泛采用，大型电厂 设备安全性非常重要，一般不采用汽蚀调节； （3）实际工作中，必须比较采用汽蚀调节的经济效益，以 及由于汽蚀所增加的检修工作量的相关问题； （4）汽蚀泵的叶轮采用抗汽蚀材料。
图6-2 泵的工作点
M点为能量供需平衡点。 A点：HA>HA′，多余的能量必使 管内流体加速，流量增大，直到 移至M点。 B点：HB<HB′，能量供不应求， 使流量减少，工作点向M点移动。
图6-2 泵的工作点
因为真正克服管路阻力的只是 全压中的静压部分，所以有时 风机还用静压工作点N。
图6-3 风机的工作点
tg 1
vm v1u v2u u 2
改变叶片安装角βb ，冲角i和β∞也随之发生变化。从而使扬程 （全压）、流量发生变化，以达到工况调节的目的。
图6－11 动叶可调轴流泵性能曲线
固6-14 动叶可调轴流风机与入口导流器调节的离心 风机性能曲线比较
五、液位调节（汽蚀调节） 液位调节就是利用水泵系统中吸水箱内水位的升降来调节流 量。由于泵入口液柱（压力）降低，泵内发生汽蚀，使水泵 性能曲线突然下降。不同液位高度相应的汽蚀性能曲线与管 路性能曲线交点即为一系列工作点。
图6－21 液力偶合器速度三角形
根据流体力学原理，泵轮与涡轮之间的轴向间隙无叶片，所 以无粘性流体在旋转方向上的动量矩不变，即 rvu＝常数。