流體泵與風機2章

1、泵與風機泵與風機2 葉片式泵的性能及結(jié)構(gòu)葉片式泵的性能及結(jié)構(gòu) 2-1泵內(nèi)汽蝕泵內(nèi)汽蝕二、對泵運行的危害二、對泵運行的危害三、泵的幾何安裝高度與吸上真空高度的確定三、泵的幾何安裝高度與吸上真空高度的確定一、泵內(nèi)汽蝕現(xiàn)象一、泵內(nèi)汽蝕現(xiàn)象四、汽蝕余量四、汽蝕余量五、汽蝕相似定律及汽蝕比轉(zhuǎn)速五、汽蝕相似定律及汽蝕比轉(zhuǎn)速六、提高泵抗汽蝕性能的措施六、提高泵抗汽蝕性能的措施泵與風機泵與風機一、泵內(nèi)汽蝕現(xiàn)象一、泵內(nèi)汽蝕現(xiàn)象1 1、形、形 成：成：機械侵蝕機械侵蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕內(nèi)向爆炸性冷凝沖擊，微細射流內(nèi)向爆炸性冷凝沖擊，微細射流疲勞破壞疲勞破壞汽泡潰滅汽泡潰滅活性氣體活性氣體凝結(jié)熱凝結(jié)熱腐蝕性破壞腐蝕性

2、破壞汽蝕對泵葉輪的破壞汽蝕對泵葉輪的破壞電廠循環(huán)水泵葉輪汽蝕，工人正電廠循環(huán)水泵葉輪汽蝕，工人正使用高分子鈦合金涂料做葉輪涂層使用高分子鈦合金涂料做葉輪涂層（水力機械的系統(tǒng)和設(shè)備）（水力機械的系統(tǒng)和設(shè)備）泵與風機泵與風機一、泵內(nèi)汽蝕現(xiàn)象一、泵內(nèi)汽蝕現(xiàn)象1 1、形、形 成：成：機械侵蝕機械侵蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕（水力機械的系統(tǒng)和設(shè)備）（水力機械的系統(tǒng)和設(shè)備）點蝕點蝕2 2、什么是：汽泡形成、什么是：汽泡形成發(fā)展發(fā)展?jié)鐫邕^流壁面破壞的全過程。過流壁面破壞的全過程。3 3、分、分 類：移動汽蝕、固定汽蝕、旋渦汽蝕、振動汽蝕。類：移動汽蝕、固定汽蝕、旋渦汽蝕、振動汽蝕。蜂窩狀汽蝕。蜂窩狀汽蝕。泵與風

3、機泵與風機二、對泵運行的危害二、對泵運行的危害 1、縮短泵的使用壽命。粗糙多孔、縮短泵的使用壽命。粗糙多孔顯微裂紋顯微裂紋蜂窩狀或蜂窩狀或海綿狀侵蝕海綿狀侵蝕呈空洞。呈空洞。 3、影響泵的運行性能。斷裂工況（汽泡堵塞流道）；潛、影響泵的運行性能。斷裂工況（汽泡堵塞流道）；潛伏性汽蝕（易被忽視）。伏性汽蝕（易被忽視）。 2、產(chǎn)生噪聲和振、產(chǎn)生噪聲和振動。若振動動。若振動汽蝕汽蝕振振動動互相激勵互相激勵汽蝕共汽蝕共振。振。泵與風機泵與風機AppKP真pv水溫水溫 （） 020406080100飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓（kPa） pv0.592.357.3619.8247.28101.34汽化壓頭汽化壓

4、頭 （m） 0.060.240.752.024.8210.33汽蝕與汽蝕與飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓葉輪氣蝕位置：泵與風機泵與風機三、泵的幾何安裝高度與吸上真空高度的確定三、泵的幾何安裝高度與吸上真空高度的確定w2ssgeg2gghpHp泵吸入口真空計或壓強計泵吸入口真空計或壓強計吸水池液面吸水池液面e-e，小點，小點，小點，大點w2sgeg2ghHp避免汽蝕避免汽蝕的思路的思路泵與風機泵與風機w2ssegg2gghppH ggs ppHas w2ssgg2hHH 泵與風機泵與風機 （1）Hs (qV )。確定。確定Hg 時，必須以泵在運行中可能時，必須以泵在運行中可能出現(xiàn)的最大流量所對應(yīng)的出現(xiàn)的最

5、大流量所對應(yīng)的Hs 為準。為準。w2ssgg2hHH （2）Hs值是泵制造廠在值是泵制造廠在 pa=101325 Pa，t =20的清水下的清水下由試驗得出的。當使用條件變化時，由試驗得出的。當使用條件變化時， 應(yīng)對樣本的應(yīng)對樣本的Hs 值進行修值進行修正。正。 24. 033.10gss VappHH大氣壓頭大氣壓頭飽和蒸汽壓頭飽和蒸汽壓頭標準條件標準條件 （3）立式離心泵的）立式離心泵的Hg 如圖如圖2-5(a) 所示；大型水泵的所示；大型水泵的Hg 如如圖圖2-5 (b)、(c) 所示。所示。泵與風機泵與風機【例】在海拔500m的某地安裝一臺水泵，該泵樣本上提供的允許吸上真空高度Hs=5

6、.5m，吸水管內(nèi)徑d=250mm，吸入管路總損失hw=0.88m，輸水量變化范圍0.10.15 m3/s；水溫變化范圍 530。求：該泵允許幾何安裝高度Hg。海拔500m的大氣壓頭95100 Pa 5水的飽和蒸汽壓872.8 Pa，水的密度=1000kg/m3， 30水的飽和蒸汽壓4236.5 Pa，水的密度=995.6 kg/m3泵與風機泵與風機泵與風機泵與風機四、汽蝕余量四、汽蝕余量有效汽蝕余量有效汽蝕余量 g2ggg2sssa VVpppENPSH rNPSH最小汽蝕余量最小汽蝕余量rrararaNPSHNPSHNPSHNPSHNPSHNPSHNPSH1.3)(1.1NPSH 嚴重汽蝕開

7、始發(fā)生汽蝕泵不汽蝕 五、五、防止汽蝕的措施防止汽蝕的措施 兩種方法：改進泵的結(jié)構(gòu)形式或尺寸。兩種方法：改進泵的結(jié)構(gòu)形式或尺寸。 設(shè)計吸入管及吸入條件。設(shè)計吸入管及吸入條件。 （一）改進泵的結(jié)構(gòu)形式或尺寸（一）改進泵的結(jié)構(gòu)形式或尺寸 增大泵吸入口直徑及葉輪葉片入口寬度和結(jié)構(gòu)。增大泵吸入口直徑及葉輪葉片入口寬度和結(jié)構(gòu)。 采用前置誘導(dǎo)輪，提高葉輪進口處吸入壓力。采用前置誘導(dǎo)輪，提高葉輪進口處吸入壓力。 采用雙吸式葉輪，使進口截面增大，流速減小。采用雙吸式葉輪，使進口截面增大，流速減小。 合理設(shè)計葉片進口角度，減小流動損失。合理設(shè)計葉片進口角度，減小流動損失。 采用抗汽蝕的材料，如不銹鋼、稀土合金鑄鐵

8、、高鎳鉻合金采用抗汽蝕的材料，如不銹鋼、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻合金等。等。前置誘導(dǎo)輪前置誘導(dǎo)輪 （二）二）.合理設(shè)計吸入管及吸入條件合理設(shè)計吸入管及吸入條件 降低泵安裝高度，縮短吸入管線。降低泵安裝高度，縮短吸入管線。 用大直徑吸入管，去掉閘閥、彎頭等，減少吸入管阻力。用大直徑吸入管，去掉閘閥、彎頭等，減少吸入管阻力。 增大液面壓力，采用倒灌方式或其它灌注形式。增大液面壓力，采用倒灌方式或其它灌注形式。2-2 葉片式泵的結(jié)構(gòu)和部件葉片式泵的結(jié)構(gòu)和部件第一第一 離心泵的結(jié)構(gòu)形式和主要部件離心泵的結(jié)構(gòu)形式和主要部件第二第二 軸流泵的結(jié)構(gòu)形式及主要部件軸流泵的結(jié)構(gòu)形式及主要部件第三第三 混流泵的結(jié)構(gòu)形

9、式混流泵的結(jié)構(gòu)形式一、離心泵的主要部件一、離心泵的主要部件 葉輪 軸 吸入室 導(dǎo)葉 壓水室 密封裝置 軸向推力平衡裝置 葉輪是將原動機輸入的機械葉輪是將原動機輸入的機械能傳遞給液體，提高液體能能傳遞給液體，提高液體能量的核心部件。量的核心部件。 圖 2-1 葉輪的形式 （a）,(b) 封閉式葉輪 （c）半開式葉輪 （d）開式葉輪 軸 軸是傳遞扭矩的主要部件。 軸徑按強度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速確定。 中小型泵多采用水平軸，葉輪間距離用軸套定位。 近代大型泵則采用階梯軸，不等孔徑的葉輪用熱套法裝在軸上，并利用漸開線花鍵代替過去的短鍵。此種方法，葉輪與軸之間沒有間隙，不致使軸間竄水和沖刷，但拆裝困難 吸入

10、室 離心泵吸人管法蘭至葉離心泵吸人管法蘭至葉輪進口前的空間過流部輪進口前的空間過流部分稱為吸人室。其作用分稱為吸人室。其作用是在最小水力損失情況是在最小水力損失情況下，引導(dǎo)液體平穩(wěn)地進下，引導(dǎo)液體平穩(wěn)地進入葉輪，并使葉輪進口入葉輪，并使葉輪進口處的流速盡可能均勻地處的流速盡可能均勻地分布。分布。導(dǎo)葉 導(dǎo)葉又稱導(dǎo)流器、導(dǎo)輪，分徑向式導(dǎo)葉和流道式導(dǎo)葉兩種，應(yīng)用于節(jié)段式多級泵上作導(dǎo)水機構(gòu)。 徑向式導(dǎo)葉如圖所示，它由螺旋線、擴散管、過渡區(qū)(環(huán)狀空間)和反導(dǎo)葉(向心的環(huán)列葉柵)組成。壓出室 壓出室是指葉輪出口到泵出口法蘭(對節(jié)段式多級泵是到后級葉輪進口前)的過流部分。其作用是收集從葉輪流出的高速液體，并

11、將液體的大部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能，然后引入壓水管。 壓出室按結(jié)構(gòu)分為螺旋形壓出室、環(huán)形壓出室和導(dǎo)葉式壓出室。 二、軸流泵的主要部件二、軸流泵的主要部件 軸流泵的特點是流量大，揚程低。 其主要部件有： 1、吸入喇叭管； 2、進口導(dǎo)葉； 3、葉輪； 4、輪轂； 5、軸承； 6、出口導(dǎo)葉； 7、出水彎管； 8、軸； 9、推力軸承 10、聯(lián)軸器 葉輪 葉輪是軸流泵提高液體能量的唯一葉輪是軸流泵提高液體能量的唯一部件。它裝在葉輪外殼內(nèi)，由動葉部件。它裝在葉輪外殼內(nèi)，由動葉頭、輪轂頭、輪轂4 4、葉片、葉片3 3等組成，大型軸等組成，大型軸流泵的葉輪通常還設(shè)有專門的動葉流泵的葉輪通常還設(shè)有專門的動葉調(diào)節(jié)機構(gòu)

12、。調(diào)節(jié)機構(gòu)。 動葉頭呈流線形錐體狀，用于減小動葉頭呈流線形錐體狀，用于減小液體流人葉輪前的阻力損失。液體流人葉輪前的阻力損失。 輪觳輪觳4 4用來安裝葉片及其調(diào)節(jié)機構(gòu)，用來安裝葉片及其調(diào)節(jié)機構(gòu)，通常有圓柱形、圓錐形和球形三種。通常有圓柱形、圓錐形和球形三種。 葉片裝在轉(zhuǎn)動的輪觳上，又稱動葉葉片裝在轉(zhuǎn)動的輪觳上，又稱動葉片，其作用是對液體作功，提高其片，其作用是對液體作功，提高其能量。能量。 葉片的形式有固定式、半調(diào)式和全葉片的形式有固定式、半調(diào)式和全調(diào)式三種。調(diào)式三種。 2-3 泵的軸向力及其平衡泵的軸向力及其平衡軸向力 離心泵在運行時，由于作用在葉輪離心泵在運行時，由于作用在葉輪兩側(cè)的壓力不

13、相等，尤其是高壓水兩側(cè)的壓力不相等，尤其是高壓水泵，會產(chǎn)生一個很大的壓差作用力，泵，會產(chǎn)生一個很大的壓差作用力，此作用力的方向與離心泵轉(zhuǎn)軸的軸此作用力的方向與離心泵轉(zhuǎn)軸的軸心線相平行，故稱為軸向力。心線相平行，故稱為軸向力。軸向力產(chǎn)生的原因及其計算正方向正方向軸向力的平衡軸向力的平衡 采用雙吸葉輪和對稱排列的方式平衡軸采用雙吸葉輪和對稱排列的方式平衡軸向力向力 采用平衡孔和平衡管平衡軸向力采用平衡孔和平衡管平衡軸向力 采用平衡盤平衡軸向力采用平衡盤平衡軸向力 采用平衡鼓平衡軸向力采用平衡鼓平衡軸向力 平衡鼓、平衡盤及推力軸承組合裝置平衡鼓、平衡盤及推力軸承組合裝置 單級泵可采用單級泵可采用雙吸

14、葉輪雙吸葉輪 多級泵采用對多級泵采用對稱排列的方式稱排列的方式 采用平衡孔和平衡管平衡軸向力 單吸單級泵，可在葉輪后蓋單吸單級泵，可在葉輪后蓋板上開一圈小孔板上開一圈小孔平衡孔平衡孔 單吸單級泵，在后蓋板泵腔接一平衡管 平衡盤 平衡鼓 平衡鼓的優(yōu)點是沒有軸間間隙，當軸向竄動時，避免了與靜止的平衡圈發(fā)生摩擦。但由于它不能完全平衡變工況下的軸向力，因而單獨使用平衡鼓時，還必須裝設(shè)止推軸承。而一般都采用平衡鼓與平衡盤組合裝置 平衡鼓、平衡盤以及推力軸承聯(lián)合平衡法 由于平衡鼓能承受5080左右的軸向力，這樣就減少了平衡盤的負荷，從而可稍放大平衡盤的軸向間隙，避免了因轉(zhuǎn)子竄動而引起的摩擦。 平衡鼓首先承

15、受軸向推力，而彈簧式雙向止推軸承只承擔 10 的軸向推力，其余的軸向推力則由平衡盤自動平衡。 經(jīng)驗證明，這種結(jié)構(gòu)效果比較好，所以目前大容量高參數(shù)的分段式多級泵大多數(shù)采用這種平衡方式。2-4 軸端密封軸端密封一一填料密封填料密封二二機械密封機械密封三三迷宮式迷宮式四四浮動環(huán)密封浮動環(huán)密封密封裝置 離心泵密封裝置有密封環(huán)離心泵密封裝置有密封環(huán)(又稱口環(huán)、卡圈又稱口環(huán)、卡圈)和軸端和軸端密封兩部分。密封兩部分。 (1)密封環(huán)密封環(huán) 其作用是減小葉輪與泵體之間的泄漏損失；另一方面可其作用是減小葉輪與泵體之間的泄漏損失；另一方面可保護葉輪，避免與泵體摩擦。保護葉輪，避免與泵體摩擦。 (2)軸端密封軸端密

16、封(簡稱軸封簡稱軸封)在泵的轉(zhuǎn)軸與泵殼之間有間隙，為防止泵內(nèi)液體流出，在泵的轉(zhuǎn)軸與泵殼之間有間隙，為防止泵內(nèi)液體流出，或防止空氣漏人泵內(nèi)或防止空氣漏人泵內(nèi)( (當人口為真空時當人口為真空時) )，需要進行密封。，需要進行密封。目前電廠各種泵采用的軸端密封裝置有：目前電廠各種泵采用的軸端密封裝置有： 填料密封填料密封、機械密封機械密封、迷宮式密封迷宮式密封和和浮動環(huán)密封浮動環(huán)密封。密封環(huán) 由于離心泵葉輪出口液體是高壓，人口是低壓，高壓液體由于離心泵葉輪出口液體是高壓，人口是低壓，高壓液體經(jīng)葉輪與泵體之間的間隙泄漏而流回吸人處，所以需要裝經(jīng)葉輪與泵體之間的間隙泄漏而流回吸人處，所以需要裝密封環(huán)。密

17、封環(huán)。 其作用是減小葉輪與泵體之間的泄漏損失；另一方面可保其作用是減小葉輪與泵體之間的泄漏損失；另一方面可保護葉輪，避免與泵體摩擦。護葉輪，避免與泵體摩擦。填料密封 帶水封環(huán)的填料密封結(jié)構(gòu)。 它由填料箱4、水封環(huán)5、填料3、壓蓋2和壓緊螺栓等組成，是目前普通離心泵最常用的一種軸封結(jié)構(gòu)。 機械密封 機械密封是無填料密封裝置機械密封是無填料密封裝置 它由動環(huán)、靜環(huán)、彈簧和密封圈等組成它由動環(huán)、靜環(huán)、彈簧和密封圈等組成 動環(huán)隨軸一起旋轉(zhuǎn)，并能作軸向移動；靜環(huán)裝在動環(huán)隨軸一起旋轉(zhuǎn)，并能作軸向移動；靜環(huán)裝在泵體上靜止不動。這種密封裝置是動環(huán)靠密封腔泵體上靜止不動。這種密封裝置是動環(huán)靠密封腔中液體的壓力和

18、彈簧的壓力，使其端面貼合在靜中液體的壓力和彈簧的壓力，使其端面貼合在靜環(huán)的端面上環(huán)的端面上( (又稱端面密封又稱端面密封) )，形成微小的軸向間，形成微小的軸向間隙而達到密封的。為了保證動靜環(huán)的正常工作，隙而達到密封的。為了保證動靜環(huán)的正常工作，軸向間隙的端面上需保持一層水膜，起冷卻和潤軸向間隙的端面上需保持一層水膜，起冷卻和潤滑作用?；饔谩ｌo環(huán)靜環(huán)迷宮式密封 現(xiàn)代高速鍋爐給水泵上常用的迷宮密封。其原理是：由軸現(xiàn)代高速鍋爐給水泵上常用的迷宮密封。其原理是：由軸套密封片與炭精環(huán)組成微小間隙，流體通過間隙時壓力降套密封片與炭精環(huán)組成微小間隙，流體通過間隙時壓力降低，速度升高，但在密封片間的空間速

19、度能轉(zhuǎn)為壓力能，低，速度升高，但在密封片間的空間速度能轉(zhuǎn)為壓力能，從而減少間隙兩側(cè)壓差，達到密封。從而減少間隙兩側(cè)壓差，達到密封。圖為炭精迷宮密封。圖為炭精迷宮密封。 浮動環(huán)密封浮動環(huán)密封l浮動環(huán)密封是靠軸浮動環(huán)密封是靠軸( (或軸套或軸套) )與浮動與浮動環(huán)之間的狹窄間隙產(chǎn)生很大的水力環(huán)之間的狹窄間隙產(chǎn)生很大的水力阻力而實現(xiàn)密封的。阻力而實現(xiàn)密封的。l既有徑向密封，又有軸向密封；既有徑向密封，又有軸向密封；l自動調(diào)整，運行中不會碰撞；自動調(diào)整，運行中不會碰撞；l一旦水膜中斷，密封就會被破壞；一旦水膜中斷，密封就會被破壞；l要求有較長的軸向長度；要求有較長的軸向長度； 2-5 電廠常用葉片式泵

20、的典型結(jié)構(gòu)電廠常用葉片式泵的典型結(jié)構(gòu)泵泵鍋爐給水泵鍋爐給水泵凝結(jié)水泵凝結(jié)水泵循環(huán)水泵循環(huán)水泵灰渣泵灰渣泵爐水循環(huán)泵爐水循環(huán)泵一、鍋爐給水泵一、鍋爐給水泵 向鍋爐連續(xù)供給高溫、高壓給水的泵稱為鍋爐給水泵。 分段式多級離心泵 圓筒型多級離心泵二、循環(huán)水泵二、循環(huán)水泵 循環(huán)水泵的作用是向凝汽器輸送大量的冷卻水，以保證冷卻循環(huán)水泵的作用是向凝汽器輸送大量的冷卻水，以保證冷卻汽輪機排出的乏汽，使之凝結(jié)成水。循環(huán)水泵的工作特點是汽輪機排出的乏汽，使之凝結(jié)成水。循環(huán)水泵的工作特點是流量大、揚程低。流量大、揚程低。200MW機組配套的沅江48-35型立式離心泵國產(chǎn)125和300MW機組配套的50ZLQ50型立式軸流循環(huán)水泵近代大容量的循環(huán)泵，不僅要求流量大，而且也希望揚程也有所提高，所以目前國內(nèi)外已發(fā)展使用性能界于離心式和軸流式之間的混流式水泵.電廠循環(huán)水泵采用這種大流量、中揚程的混流泵最為適宜 立式軸流循環(huán)水泵 與300Mw機組配套的 50ZLQ50型立式軸流循環(huán)水泵，泵的過流部件由吸人喇叭管、葉輪、導(dǎo)葉和出水彎管組成。 其特點是流量大、揚程低。 大型軸流泵流量為 830m3s，甚至可達5060m3s，揚程一般小于25m，通常的使用揚程為412m。蝸殼式混流水泵蝸殼式混流水泵立式混流水泵三