泵的工作原理与性能

导读:必须汽蚀余量只与泵本身的汽蚀性能有关,有效汽蚀余量△he是标志泵使用时的装置汽蚀性能,必需汽蚀余量△hr是标志泵本身的汽蚀性能参数,△hr越小说明泵本身的汽蚀性能越好,因此要提高泵的汽蚀性能,五、改善泵抗汽蚀性能的措施,提高泵本身的抗汽蚀性能,减少Vo和Wo都可知提高泵的抗汽蚀性能,就可以改善汽蚀性能,从而改善了泵的吸入性能,Pe、Pr是由工作条件决定的,改变运行工况就是通过改变工作点的位置来

泵的工作原理与性能

发电厂的除氧器和凝汽器内压力为水温所对应的汽化压力时,Pe=Pv,于是 △he=Hg-hw m (4-13)

由式(4-11)、(4-12)可知:a、在运行的电厂中Pe/r和Hg保持不变时,当流量增加,流速加快,吸入管路中的流动损失hw增加,△he将变小,发生汽蚀的可能性增加;b、在吸入容器内的水为未饱和水时,随着输送水的温度增加,其对应的汽化压力Pv/r也越大,△he就越小,发生汽蚀的可能性越大。

由前述所知,必须汽蚀余量只与泵本身的汽蚀性能有关,液流从泵入口到叶轮出口沿流程其压力的变化,液体压力开始是逐渐下降的,至k-k处压力变为最低,以后由于叶轮对液体作功,压力就很快上升,压力下降的原因是由于泵吸入口断面有所收缩,使液流有加速损失和流动损失;另外由于速度方向和大小都有变化,引起绝对速度分布不均匀,速度高处压力下降,再者流体进入叶轮流道时,要 流叶片的进口边,从而造成相对速度的增大和分布的不均匀性,引起压力下降。因此最易产生汽蚀的地点并不在泵入口断面处,而在泵内压力最低的k-k断面处。要使泵内不发生汽化,必须使k-k处的最低压力Pk大于汽化压力Pv,当Pk小于或等于Pv时,则会发生汽蚀。我们把液体由泵入口流到泵内k-k处对所需要的能量称为必需汽蚀余量。理论分析表明必需汽蚀余量△hr有下列关系:

?hr??1Vo22g??2Wo22g m (2-14)

式中λ1、λ2是与流体的绝对速度有关的两个系数。目前还不能用计算方法得到准确的数据,因而必需汽蚀余量也不能用计算方法来确定,只能通过泵的汽蚀试验来确定。

综上所述,有效汽蚀余量△he是标志泵使用时的装置汽蚀性能,只要吸入装置确定以后,有效汽蚀余量就可以很容易计算出来。因此,为避免发生汽蚀,就必须提高△he。

必需汽蚀余量△hr是标志泵本身的汽蚀性能参数。只与叶轮进口部分吸入室的几何形状有关,是由设计决定的。△hr越小说明泵本身的汽蚀性能越好,因此要提高泵的汽蚀性能,就要使△hr减小。

由此可知,泵在运行中是否发生汽蚀,取决于有效汽蚀余量△he和必需汽蚀余量△hr之差△h。

△h=△he-△hr (4-15)

△h就是泵的汽蚀余量,它表明在泵内最低压力处,所剩余的超过汽化压力的能量。显然,泵不发生汽蚀的条件是△h>0,即△he>△hr。因为在这种情况下,叶轮内的最低压力Pk>Pv,这时不会发生汽蚀。

有效汽蚀余量是随流量的增加而下降的,当流量增加到使得△he=△hr时,即可开始发生汽蚀的临界情况,也称为临界点,这点所对应的流量Qd称为临界流量。在吸入装置一定的情况下,要保证泵在运行时不发生汽蚀,必须使流量Q小于Qd。此外,泵在小流量运行时,由于叶轮对水的摩擦,会使泵内水温升高,使Pv增加,从而相应的△he降低了,所以还必须使Q>Qmin,只有Qd>Q>Qmin才安全,电厂中给水泵在小流量运行时,最小流量阀打开就是这个道理。 五、改善泵抗汽蚀性能的措施

提高泵本身的抗汽蚀性能,即尽可能的降低△hr,是非常重要的,但对给定的泵来说,则应合理地确定吸入系统的装置情况,此外,泵的合理使用和运行也是不容忽视的。

一)降低必需汽蚀余量△hr的措施

1、从式(4-4)可知,减少Vo和Wo都可知提高泵的抗汽蚀性能,Vo、Wo与叶轮入口尺寸有关。因此改进入口的几何尺寸,就可以改善汽蚀性能。如加大入口直径Do可以使Vo减小,加大叶片进口宽度b1,可以使Vo和Wo减小。

2、采用双吸式叶轮,相当于叶轮每侧的流量减小一半,从而使Vo减小。 3、在离心泵叶轮前加装诱导轮。诱导轮是在第一级叶轮前装置的一个轴流式的螺旋形叶轮,它与一般的轴流泵叶轮有明显的不同,显然,由于装上诱导轮后,提高了第一级叶轮入口前的压力,从而改善了泵的吸入性能。

二)提高吸入装置有效汽蚀余量的措施

1、合理确定几何安装高度及吸入管路的流动损失,从式(4-11)知,Pe、Pr是由工作条件决定的,因此,可根据该式来计算几何安装高度Hg。为了减小流动损失hw,应尽可能减少吸入管路上的附件,如弯头、阀门等,应合理地加大吸入管的直径,以减小流速,同时应使管路最短。

三)运行中应注意的问题

1、由于必需汽蚀余量△hr与转速的平方成正比,因此,泵在运行中转速不

应高于规定转速。

2、如吸入系统上装有阀门,则在泵运行时,不允许用该阀门调节流量,因为这样将导致hw增大,从而降低△he。

二、运行工况的调节

泵的运行工况为适应外界负荷的要求而随之改变,称为泵的工况调节。改变运行工况就是通过改变工作点的位置来调节泵的流量。由工作点的概念知道,同一系统中泵的性能曲线和管路的特性曲线只要有一方发生变化,都会引起工作点的改变,所以调节的方法有两类,一类是改变泵的性能曲线,另一类是改变管路的特性曲线。改变泵本身性能曲线的方法有:变速调节、动叶调节和汽蚀调节等。改变管路特性曲线的方法通常采用出口节流调节。

一)出口端节流调节就是将节流部件装在泵出口管路上的调节方法。其原理就是改变管路特性曲线的形状,从而变更泵的工作点。如图4-34所示(阳逻教材P292,7-19图)Q-H为泵的性能曲线,Ⅰ为泵排出口阀门全开时的管路特性曲线,工作点为M,流量为QM,当泵运行中要使流量减少时,关小泵出口阀门,因阀门阻力增大,管路特性曲线变陡。Ⅰ′为阀门关小后的管路特性曲线,工作点为A,流量为QA。此时,若不关小阀门,其阻力损失为BC高度;关小阀门,其阻力损失为AC高度。AB?AC?BC??hj高度是由于阀门点关小而多消耗在阀门上的能量,相应多消耗的功率为?N?VQA?hj1000?A?KW。

很明显,这种调节方式不经济,而且只能在小于设计流量一方调节,但这种调节方法可靠简单易行,多用于中小功率的泵上。

二)汽蚀调节就是利用泵的汽蚀特性来调节流量,如主凝结水泵通常就可采用这种方式来调节。实践证明,采用汽蚀调节流量对泵的通流部件的损失并不严重,相反,却可使泵自动地调节流量,可以提高泵的调节效率,降低水泵耗电量。

所谓汽蚀调节就是不改变管路特性曲线,而利用汽蚀对Q-H性能曲线的影

响来改变Q-H性能曲线。Hg为泵在设计流量下不发生汽蚀的最小高度。凝结水泵进行汽蚀调节时,是在泵出口调节阀全开的情况下进行的。当汽轮机的负荷变化时,凝汽器中的水量也发生变化,当井的水位随之改变,从而导致凝结水泵进口处倒灌高度Hg的改变,当Hg

三)变速调节。泵的性能曲线是在一定的转速下绘制的,转速改变时,泵的Q-H性能曲线也将改变,流量、扬程和功率随转速的改变规律由式(4-4)确定。

变速调节就是在管路性能曲线不变时,调节阀始终处于全开位置,用变转速来改变泵的性能曲线,从而改变它们的工作点,设某台泵原来的转速为n1,当转速改变为n2或n3后,其Q-H性能曲线的改变见图4-36所示。由图知道,原来的工作点1,相应流量为Q1,扬程为H1,转速增大为n2后,工作点移至点2,相应的流量为Q2,扬程为H2;转速减小为n3后,工作点移至点3,相应的流量为Q3,扬程为H3。

变速调节由于大减少了调节阀的节流损失,所以经济性很高。针对变速调节时,调节阀始终处于全开位置,实际上调节阀已不起调节作用,现在大型电厂的给水泵系统中大多已取消了出口调节阀,它不仅消除了调节阀的节流损失,提高了电厂运行经济性,而且省掉了易于冲刷磨损的调节阀,减少了检修,维护工作量。

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