泵和风机.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,调试基础培训教材,第二册 第,4,章,泵和风机试验,SUE,200,9.05.18,1,CNPEC,国际一流核电,AE,公司,泵和风机,-,祝贺工程公司第八期调试基础授权培训开班,广核,A E,映紫霞,调试培训育行家,水泵浇灌核电绿,风机吹开艳阳花,2,目录,4.1,泵,4.1.1,引言,4.1.2,泵的分类,4.1.3,机械结构,4.1.4,泵的运行特性曲线,4.1.5,汽蚀现象,4.1.6,启动与试验,4.1.7,汽动泵试验,4.2,风机,4.2.1,引言,4.2.2,机械描述,4.2.3,试验描述,3,4.1,泵,4.1.1,引言,泵是把原动机的机械能转换为所输送的液体压力能和动能的机器。,(,黄色报警,高度关注,做好笔记,!),原动机的机械能通过泵的机械机构对液体做功使其能量增加，从而使要求数量的液体从吸入端口经泵的过流部分，输送到要求的高度（或压力）的地方。,泵的功能是用来输送液体（或者可流动介质），把一个位置较低或压力较低的容器内的液体输送到另一个位置较高或压力较高的的容器中去，或者使液体在一个闭式回路中进行循环（在闭式回路中循环的泵的能量仅用于克服在回路中损失的压头）。,4,图1 泵装置简图,1-,过滤网,2-吸入管路,3-泵,4-排出管路,M,s,-,真空表,M,t,-,压力表,-吸水池,-排水池,H,sz,-,泵安装高度,H,z,-,吸、排水池液面高度差,z,2,、z,1,-,泵出、进口到测量基准面的距离,5,4.1.2,泵的分类,泵的种类很多，其主要类型按作用原理可以分为以下,三个大类,：,1),叶片式泵,它是利用叶轮的叶片和液体相互作用来输送液体，如离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵等。,2),容积式泵,它是利用工作室容积周期性的变化来输送液体，如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵等。,3),其它类型泵,包括只改变液体位能的泵，如水车等；利用液体能量来输送液体的泵，如射流泵等。,6,2),叶轮,(impeller),叶轮是泵的核心，也是过流部件的核心，泵通过叶轮对液体作功，使其能量增加。,叶轮按液体流出的方向分为三类（图4）。,离心式(径流式)叶轮,(centrifugal),液体沿与轴线垂直的方向流出叶轮。,混流式叶轮,(mixing flow),液体沿与轴线倾斜的方向流出叶轮。高比转数混流式叶轮也叫斜流式叶轮。,图,4 三类叶轮,9,轴流式叶轮,(axial flow),液体沿平行轴线的方向流出叶轮。,3),压水室,压水室位于叶轮出口之后，其作用是收集从叶轮中高速流出的液体，使其速度降低，转变速度能为压力能，并且把液体按一定要求送入下级叶轮进口或送入排出管路。压水室主要分螺旋形压水室（蜗室）如图2,a,b,中3，叶片式导叶，如图2,c,d中的2。还有节段式多级泵的流道式导叶等。,4.1.3.2,叶片式泵的形式和典型结构,1.叶片式泵按其结构形式，分类如下：,1),按主轴方向,:,（1）,卧式：主轴水平放置；,（2）,立式：主轴垂直放置；,10,（3）,斜式：主轴倾斜放置。,2),按液体流出叶轮的方向,（1）,离心式装径流式叶轮,；,（2）,混流式装混流式叶轮,；,（3）,轴流式装轴流式叶轮,。,3),按吸入方式,（1）,单吸装单吸叶轮；,（2）,双吸装双吸叶轮,。,4),按级数,（1）,单级：装一个叶轮；,（2）,多级：同一根轴上装两个或两个以上的叶轮。,5),按叶片安装方法,（1）,可调叶片：叶轮的叶片安放角可,11,以调节的结构；,（2）,固定叶片：叶轮的叶片安放角度是固定的结构。,6),按壳体剖分方式,（1）,分段式：壳体按与主轴垂直的平面剖分；,（2）,节段式：在分段式多级泵中，每一级壳体都是分开式的；,（3）,中开式：壳体在通过轴心线的平面上分开；,（4）,水平中开式：在中开式中，剖分面是水平的；,12,（5）,垂直中开式：在中开式中剖分面是垂直的；,（6）,斜中开式：在中开式中，剖分面是倾斜的。,7),按泵体结构形式,（1）,蜗壳泵：叶轮排出侧具有带蜗室的壳体；,（2）,双蜗壳泵：,叶轮排出侧具有双蜗室的壳体；,13,双蜗壳泵平衡径向力示意图,14,（3）透平泵：,带导叶的离心泵,；,（4）筒式泵：,内壳体外装有圆筒状的,耐压壳体,；,（5）双壳泵：筒式泵之外的双层壳体泵。,15,8),特殊结构的叶片式泵,（1）,潜水电泵：驱动泵的电动机与泵一起放在水中使用的泵；,（2）,贯流式泵：泵体内装有电动机等驱动装置；,（3）,屏蔽泵：,泵与电动机直连（共用一根轴），电动机定子内侧装有屏蔽套，,以防液体进入。,（4）自吸式泵：在一般的自吸泵中起抽送液体作用的叶轮同时能起灌水作用，泵起动时无需灌水。,16,（5）,管道泵：泵作为管路的一部分，无需特别改变管路即可安装泵。,（6）,无堵塞泵：抽送液体中所含的固体不能在泵内造成堵塞。,2.,一般常见的离心泵典型结构如下：,1),单级悬臂式泵,（图5）,这种泵的转子，用位于一侧的轴承支承，叶轮悬臂地装在轴的一端。通常吸入口沿着轴向。排出口向上，根据要求也可以作成不同方位的组合。,17,图5 单级悬臂式泵 1轴；2轴封箱；3扩压管；4叶轮；,5吸水室；6口环；7蜗壳（压水室）,18,19,20,21,一回路主泵,22,2),单级双吸泵,（图6）,这种泵的叶轮是双吸的，转子用两端的外轴承支承。吸入口和排出口的方向可以考虑各种不同的组合，但一般是水平吸入和水平推出。壳体是水平中开的，但也有单端盖或双端盖式结构。端盖式结构的优点是在高温和高压下，壳的变形小，检修方便。,3）,蜗壳式多级泵,（图7）,该泵采用螺旋形压水室。液体通过级间过渡流道从前一级压水室流到下一级吸水室。壳体是水平中开式，吸入口和排出口位于下泵体上，这样不拆开管路即可拆开泵盖(上泵体)，检修泵的内部。用于高温时，下泵体多在过泵轴中心线的平面支承，并且装有导向键，以减小高温下的变形。,叶轮对称布置，自动平衡轴向力,。,23,图6 单级双吸泵,1下泵体；2上泵体；3叶轮；4轴；5口环；6轴套；7填料套；8填料；9液封圈；10水封管；11填料压盖；12轴套螺母；13固定螺钉；14轴承体；15轴承体盖；16单列向心球轴承；17圆螺母；18联轴器部件；19轴承挡套；20轴承端盖；21双头螺栓；,24,图7 蜗壳式多级泵,25,4）节段式多级泵(图8),这种泵的结构，是在各叶轮、中段的两端，装吸入盖(前段)和排出盖（后段），然后把这些零件用穿杠把紧。轴承装在泵的两端。叶轮按同一方向布置，,用末级叶轮后的平衡盘平衡轴向力,。,26,图8 节段式多级泵,27,平衡盘工作原理,28,5),大型立式单级泵,(图9),这种泵一般为单吸单级泵。泵具有直锥形吸水室和螺旋形压水室。泵与立式电动机直接连接，,轴向力由电动机的推力轴承承受,。,29,图,9,大型单级立式泵,30,31,4.1.4,泵的运行特性曲线,4.1.4.1,泵的主要性能参数,表征泵主要工作性能的参数有以下几个。,1）,流量,流量是泵在单位时间内输送出去的液体量,(,体积或重量,),。,体积流量用,Q,表示。,重量流量用,Q,G,表示。,重量流量和体积流量之间的关系为：,Q,G,=,Q,式中,液体的重度(比重)。,32,2),扬程,泵的扬程是泵所轴送的单位重量液体从泵进口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰)能量的增值，也就是单位重量液体通过泵获得的有效能量。根据泵扬程的定义，可以写为：,H=E,2,-E,1,式中,E,1,泵进口处单位重量液体的能量(米),E,2,泵出口处单位重量液体的能量(米),单位重量液体的能量，在水力学中称为水头，它通常是由压头（米）、速度,头、位置头三部分组成：,33,因此，泵的扬程可写为：,3）,转速,泵的转速，用,n,表示，是泵轴每分钟旋转的次数，单位是转/分。,4）,汽蚀余量,34,泵的汽蚀余量，用,h,表示。是表示泵汽蚀性能的主要参数。国外称为净正吸入水头，常用,NPSH(Net Positive Suction Head),表示。,5）,功率和效率,泵的功率通常指输入功率，也就是原动机传到泵轴上的功率，故一般称为轴功率，用,N,表示。,泵的输出功率，又称为有效功率或液体功率，用,N,e,表示，它表示单位时间内泵输送出去的液体从泵中获得的有效能量。,因为泵的扬程是单位重量的液体从泵中获得的有效能量，所以扬程和重量流量之乘积，就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量。因而，泵的有效功率为：,35,或,轴功率和有效功率之差是泵内的损失功率，其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比，一般用小数或百分比表示。效率的表达式为：,（,W）,（kW）,36,泵内的各种损失及泵的效率,机械损失和机械效率,容积损失（泄漏）和容积效率,水力损失（级间回流）和水力效率,泵的总效率,泵的总效率可以表示为,4.1.4.2,泵的运行特性曲线,泵的性能参数之间均有一定的内在联系，通常，把表示主要性能参数之间关系的曲线称之为性能曲线或特性曲线。,特性曲线包括在一定转速下的：,37,流量扬程曲线（,Q-H,）,流量功率曲线（,Q-N,）,流量,效率曲线（,Q-,）,对应不同的转速有不同的特性，习惯上用流量作横坐标，其他几个参数取纵坐标（图10）。,每一个流量均有相对应的扬程、功率和效率，它代表泵的一种工作状态,简称工况。对应最高效率的工况称为最佳（优）工况，相应的参数用下标“,opt,”,表示。设计泵时所选定的一组参数代表设计工况常用下标“,d,”,表示。理想的是设计工况应与最佳工况重合，但目前对于泵内液体运动规律并没有完全掌握，所以往,往二者并不能做到重合。,38,图 10 泵的性能曲线,39,L2SEC001PO,40,65.51,m,2629.288,66.5,m,528.26,kw,530,KW,90.6,92,L2RRI003PO,41,42,如图11所示为具有不同运行特性的水泵的,Q,H,曲线。,a,曲线为平坦的性能曲线，这种性能曲线适应于流量调节范围较大，而扬程变化要求较小的系统。,b,曲线为徒降的性能曲线，它使用于流量变化不大，而要求扬程变化较大的系统。,a,b,c,H,A,Q,图11 定转速下的,Q-H,曲线,c,曲线是有驼峰的性能曲线，这种泵在极大值,A,点工作时，会出现不稳定工况，因此此种泵应避免在,A,点附近工作。,泵的工作性能曲线都是通过试验的方法求得的。,43,比转数是工况的函数，无因次，作为一系列几何相似或工况相似的判别数在使用上非常方便。,为了提高对原型泵特性试验的效率，根据相似原理引入了比转速概念。,在国外的比转速的表达式为,在国内的比转速的表达式为,44,4.1.5,汽蚀现象,液体具有在一定的温度和压力产生汽化的性质,。例如20的水，其汽化压力为2.4,kPa，,如果在水的流动中，某一局部区域的压力等于或低于该水温度对应的汽化压力时，该处水就发生汽化。此时就有大量蒸汽及溶解于水中的气体逸出，形成许多蒸汽与气体混合的水汽泡。当汽泡随流体从低压区流向高压区时，汽泡在高压作用下，迅速凝结而破裂。与此同时，汽泡周围的液体以极高的速度流向原汽泡占有的空间，造成瞬间冲击力。由于汽泡中部分气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶解和凝结，因此在冲击力作用下又分成小汽泡，再被高压压缩凝结，形成多次反复。,45,在汽泡破裂处的极微小的面积上，可使局部压,力高达几百甚至上千大气压，冲击频率可达每秒几,万次。,泵部件材料表面在水击压力作用下，形成疲劳而遭到严重破坏，从开始的点蚀到严重的蜂窝状空洞，最后甚至把材料壁面剥蚀穿通，通常把这种破坏称为机械剥蚀。,另外，在所产生汽泡中，某些活泼气体，如氧气等，借助汽泡凝结时放出的热量，对金属起化学腐蚀作用。,一般,把泵内汽泡的形成、发展和破裂以致材料受到破坏的全过程，称为汽蚀现象。,汽蚀发生时，由于汽泡破裂，高速冲击引起严重的噪声。,46,47,汽蚀过程本身是一种反复冲击、凝结的过程，伴随产生很大的脉动力，如果脉动力的某一频率与设备的自然频率相接近，就会引起泵体结构强烈振动。,汽蚀除了对泵的流道材料和结构具有破坏作用以外，还对泵的运行特性产生影响,。,当泵内发生少量空泡时，不会影响到泵特性的变化，这种“潜伏”性空泡往往不被人们所关注，以致经过一段时间的运转才发现泵内部件发生严重的空泡汽蚀损坏。,48,但当空泡大量发生时，“堵塞”流道，使液流的连续性遭到破坏，泵的流量、扬程和效率均会显著下降，即出现“断裂”工况。特性“断裂”的程度与泵的比转数有关，低比转数泵特性急剧下降,(,图12,),，高比数泵特性下降较缓慢，不如前者那样明显。,图12 发生大量空泡时,对泵的运行特性的影响,49,4.1.5.1,吸入真空度,*,前面提到泵内产生空泡的原因，是因为流道内局部区域液流的压力过低，而泵内液流压力最低的地方是在叶轮入口附近。因此，在使用水泵时，均应在泵吸入口安装一个压力指示仪表（真空计或压力计），以便监控水泵的正常运行。,图13 泵安装高度示意图,如果液面为自由液面（大气压下），则泵吸入口压力,Ps,常低于大气压,Pa,，其真空度为：,50,如果泵在某个流量下运转，则,泵吸入口的平均,流速,s,及管路中的水力损失基本上是定值，,H,s,的值随安装高度,H,sz,增加而增大，为避免泵内发生空泡，,H,s,不应超过工厂规定的允许真空度，即：,H,s,H,s,在己知泵的,H,s,的情况下，可以用下面公式计算允许的水泵安装高度。,允许真空度,H,s,是泵制造厂根据泵的,汽蚀试验,确定的，在泵的样本上,H,s,是随流量而变化的（图14），一般来说来，,H,s,是随流量增加而下降，所以在计算,H,s z,时，应取水泵运转时,51,还应当注意的是，样本上所给的,H,s,是标准情况（大气压为,760,毫米汞柱，液体温度为,20,）下的数值。如果使用地点的大气压与水温与上述数值不同，应对样本上的,H,s,值进行修正。,4.1.5.2,汽蚀余量,*,目前对泵内流体的空泡现象理论研究或计算，,可能出现的最大流量所对应的,H,s,。,通常，,吸水管路系统水力损失,h,s,是根据经验给出的,。,图14,Q-,H,s,关系曲线,52,大多数还是以液体汽化压力作为初生空泡的临界压力（实际上有许多因素的影响，将使液流在高于或低于汽化压力时发生空泡。）。所以要避免发生空泡现象，至少应该使泵内液流的最低压力,P,min,大于液体在该温度时的汽化压力,P,v,，,即：,P,min,P,v,那么，在泵吸入口的液流除了它的静压头要高出汽化压力的能头外，还应留有多少余量就是问题讨论的关键，这个余量国内习惯称之为汽蚀余量（或吸入余量）。,4.1.5.3,有效汽蚀余量,液体自水池经吸水管路到达泵吸水口后，所余的高出液体在该温度时的汽化压力能头的那部分能量富余量为汽蚀余量,(,P,min,-P,v,),。,53,4.1.5.4,必需的汽蚀余量,泵的吸入口并不是泵内压力最低的地方，液体自吸入口流到叶轮的过程中，在能量未增加之前，它的压力还要继续降低。这是因为：,1),从泵吸入口到叶轮进口流道的过流面积一般是收缩的，所以在流量一定的情况下，液流的流速要升高，因而压力相应地降低。,2),当液流进入叶轮前，在绕流叶片头部时，液流急骤转弯，流速加大，这在叶片背面点处更为显著（图15），造成液体在该点的压力急骤降低。以后由于叶片对液体作功，使它获得能量，压力逐渐升高，在离开叶轮时压力达到,P,z,。,3),以上的流速变化均会带来水力损失，消耗部分压能，使液体压力降低。,54,由以上可知，液流在泵内压力最低的地方是在叶片进口边附近的,K,点处（图15、16）。,综上所述，,必需的汽蚀,余,量是液体进入泵后，压力继续降低的那部分能头,，它提供了计算汽蚀余量临界值的方法。,要防止叶轮内发生空泡现象，就必须使液体在进入泵吸入口时，留有足够的汽蚀余量。,图15 液体绕流叶片头,部的压力变化,55,图16 液流进入泵后,的能量变化,由此提出不发生空泡的必要条件就是务必保证：,叶轮进口最低压力,液体当时气化压力,针对核电站大量使用进口泵的情况，在此有必要指出：英美各国从不同的角度将汽蚀余量的概念分为两部分。,1）从水泵吸入管路系统的参数计算的汽蚀余量用英文,NPSH,A,表示，即有效的净正吸入水头，也,56,就是液体在泵入口处高出汽化压力的那部分能头；2）,设计者或泵制造厂根据经验公式计算或空泡性能试验确定的汽蚀余量用,NPSH,R,表示，是必需的净正吸入水头。这样甲、乙双方使用的汽蚀余量分得很清楚，不容易混淆。制造厂向用户提供的是泵的,NPSH,R,，,而用户在订货时必须向制造厂说明泵使用处的,NPSH,A,，,双方应满足的条件是,NPSH,A,NPSH,R,通常，,NPSH,A,1.3,NPSH,R,4.1.5.5,改善泵吸入性能的途径,适当加大叶轮吸入口直径；,改进叶片进口边位置及前盖板的形状；,采用双吸式叶轮；,加装诱导轮等。,57,4.1.6,启动与试验,4.1.6.1,概述,合同规定的试验（压头流量特性试验，,NPSH,或输出特性曲线等）都是在制造厂家进行的，一般不在工地现场重复。,在设备安装完毕后，各类泵在现场进行的试验内容包括：,在启动前的初步检查。,泵设备的首次启动。,在零流量或小流量工况下的试验。,在额定运行条件下的试验。,在其它稳态运行条件下的各种试验。,58,4.1.6.2,试验条件,建立试验区域；,380,V,或6.6,kV,供马达用交流电系统可用；,SAR,压缩空气供气系统可用（如果需要）；,仪表和控制系统可用；,确认系统冲洗和系统试验操作已完成；,确保泵的入口滤网已安装就位；,首次启动风险分析和预防措施已经获得批准；,首次泵启动试验小组已经成立，并且分工明确;,4.1.6.3,初步检查试验,检查安装和供货范围（各承包商之间的接口）；,根据润滑油系统流程图和参数检查润滑油的油位和油装量；马达的电气部分检查。,59,根据合同文件，检查马达单元和泵单元的在线 情况，检查轴承和轴封系统；,检查泵入口处的水回路已充注并,充分地排气,；,检查,阀门设置,的正确性；,如果试验用,探头可用,，则检查其,标定日期,；,如果需要，检查泵轴承冷却回路已投运并已进行了试验；,检查泵的润滑油回路压力；,检查轴封系统有无泄漏；,在启动泵之前，检查消防系统运行的正确性；,在泵运行时，检查泵的,入口压力,是否足够以防止泵的,气蚀,产生。,4.1.6.4,泵的首次启动,检查小流量管线回路的在线情况；,60,检查泵轴单元可自由地转动而无任何卡涩现象；,启动泵与马达的润滑油系统；,启动泵（,注意风险陡增,）；,记录,启动电流,;,如果润滑油泵是由泵驱动的，,检查润滑油系统压力,，然后停止润滑油泵并检查回路中的压力变化；,监督轴封系统的性能（一般由厂家执行）；,在,KIT,上或者用接触式温度计监测马达和泵的轴承的,温度,变化情况；,检查马达 泵单元和管道的,振动,情况；,记录从启动到达额定出口,压力,和,流量,所需的,时间,（用较高精度的记录仪）；,监测出口压力，检查泵入口处临时过滤器的堵塞情况；,61,在大约运行十分钟后：,检查,轴承,和止推轴承上的,温度,、,油压,是否稳定和是否在可接受范围内；,测量泵的,入口压力,、,入口温度,和,出口压力,、,出口温度,，在厂家提供的曲线上,确定运行点,，以便检查读数的一致性；,测量各种,噪音,和液体,温度,；,测量泵、马达和齿轮箱的,振动,，具体的测量位置在试验规程中给出；,测量泵的,转速,；,62,在马达控制柜上读取电气部分读数,电流,、,电压,和驱动,功率,等。,其余试验按照相应试验程序执行。,63,4.1.7,汽动泵试验,(,转到汽轮机试验部分,),汽动泵是指由蒸汽汽轮机来作驱动力的泵（例如，辅助给水汽动泵，主给水泵）。无论采用何种驱动装置，各泵的主要试验是相同的。,针对汽轮机还应进行以下试验：,1.,初步检查,用蒸汽冲洗入口管线；,检查汽轮机润滑油系统（一般指泵的润滑油回路）；,检查汽轮机入口蒸汽管线上的截止阀和调节阀已进行了试验和已可用,;,汽轮机调速已进行了,64,汽轮机调速已进行了预备试验；,检查电气停泵回路的操作：在主控室内按下停泵按钮或在现场就地按下停泵按钮；,检查蒸汽入口管线已暖管并带有温度和压力。,疏水系统已投运。,65,2.,未与泵联接时的汽轮机试验,逐步地将汽轮机升速并维持几个速度平台，以检查其温度、轴封、振动、润滑回路和疏水系统的运行情况；,在主控室内或在就地机头进行汽机跳闸试验；,汽轮机的机械和电气超速试验；,这些试验完成后，进行汽轮机与泵的在线联接，重复上述试验。,3.与泵联接后的汽轮机试验,逐步地升速并维持几个速度平台，以检查汽轮机驱动泵的温度、振动、噪音水平；,在不同的蒸汽压力台阶进行试验。,66,a.,更换。,b.,焊补或更换。,c.,修整。,d.,紧固。,a.,机械密封磨损。,b.,泵体有砂孔或破裂。,c.,密封面不平整。,d.,安装螺栓松懈。,6水泵漏水,a.,关小出口阀。,b.,检查排除。,c.,更换轴承。,d.,稳压。,a.,流量过大，超载运行。,b.,碰擦。,c.,电机轴承损坏。,d.,电压不足。,5电机发热,a.,稳固管路。,b.,提高吸入压力排气。,c.,降低真空度。,d.,更换轴承。,e.,调整按5。,a.,管路支撑不稳。,b.,液体混有气体。,c.,产生汽蚀。,d.,轴承损坏。,e.,电机超载发热运行。,4杂音振动,a.,调节流量关小出口阀门。,b.,降低吸程。,c.,更换轴承。,a.,超过额定流量使用。,b.,吸程过高c.,泵轴承磨损。,3功率过大,a.,先按1.排除。,b.,去除阻塞物，重新调整阀门 开度。,c.,稳压。,d.,更换叶轮。,a.,先按1.原因检查。,b.,管道、泵流道叶轮部分阻塞，水垢沉积、阀门开度不足。,c.,电压偏低。,d.,叶轮磨损。,2水泵流量不足,a.,检查，去除阻塞物。,b.,高速电机方向，紧固电机接 线。,c.,拧紧各密封面，排除空气。,d.,打开泵上盖或打开排气阀，排尽空气。,e.,停机检查、调整(并网水管和带吸程使用易出现此现象)。,f.,减少管路弯道，重新选泵。,a.,出口阀门未打开，进出管路阻塞，流道叶轮阻塞。,b.,电机运行方向不对，电机缺相转速很慢。,c.,吸入管漏气。,d.,泵没灌满液体，泵腔内有空气。,e.,进口供水不足，吸程过高，底阀漏水。,f.,管路阻力过大，泵选型不当。,1水泵不出水,排除方法,可能产生的原因,故障现象,附：泵常见故障原因及排除方法,67,4.2,风机,4.2.1,引言,风机的工作原理与泵相似，是把原动机的机械能传递给气体促使其流动或者转换为气体的压力能的一类机械。风机和泵一起通称为流体机械。,风机按其输出气体的压力从小到大概括地分为：,通风机、鼓风机和压缩机,。,在核电站中，风机主要用于对各类厂房空调回路的送风、排风和空气循环。压缩气站（,SAP）,则提供电厂公共用气的压力气源。,68,在,调试阶段,对风机进行试验的目的是,检查,重要的合同保证,特性参数,和在风道中的,风量,。,4.2.2,机械描述,针对核电站的应用情况，这里重点介绍使用较多的通风机，包括离心式通风机和轴流式通风机。,通风机,是一种驱动空气或其他气体流动的机械。用于通风换气、降温、除尘，是工业部门广泛应用的重要设备。,目前国内生产的通风机，基本上都有系列产品供使用部门选用。,69,4.2.2.1,离心式风机的分类及主要零件,按离心式风机所产生压力不同可以分为,：,1),通风机,(fan),：压力在15000,Pa（=0.15bar,）以下；由于风压较低，一般认为气体通过它时输送的是不可压缩的流体，即气体的密度视为常数。,2),鼓风机,(blower),：压力在15000,Pa,至0.3,MPa,之间，因压力变化较大，所以要考虑气体的压缩性。但温度变化不大，故一般不装冷却设备。,3),压缩机,(compressor),：压力在0.3,MPa,以上。因压力变化大、温升也高，故需考虑气体的压缩性，又要装冷却设备。,70,按通风机所产生的压力可分为,：,1)低压通风机：压力低于,1,00毫米水柱,（,1000,Pa），,一般用于锅炉舱或其它舱室通风；,2)中压通风机：压力在100300毫米水柱范围内，一般用于锅炉送风或引风设备；,3)高压通风机：压力在3001500毫米水柱范围内。,按通风机的装置可分为：,1)送气式：排出管路与房间相连接通风机将新鲜空气输入房间；,2)抽气式：吸入管路与房间相连接，通风机吸入房间中的污浊空气并将其排至大气中。,71,离心式风机的主要部件,叶轮型式,在离心泵中，叶轮仅做成后弯式叶片的型式。而在离心式风机中，,三种叶片型式,(,前弯、后弯和直线,),的叶轮都被采用。现简述如下：,(,a),为直线形径向叶片的叶轮，在叶轮进出口处其叶片的安放角均为90，其结构最简单，可适用于二个方向旋转。但在进口处绝对速度与圆周速度之间的夹角不等于90，故气流进入叶轮时有较大的冲击损失，使通风机的效率下降并产生较大的噪声。此种叶型适用于低压通风机。,72,图17 离心式风机的叶片形状和速度三角形,73,(,b),为曲线形径向叶片的叶轮，在额定工况时，因叶片进口方向与进口相对速度,w,1,一致，故进气时冲击损失可减小。此种叶型水力效率高、噪声低，通常适用于低压和中压通风机。,(,c),为直线形后弯叶片的叶轮，在额定工况时,1,=90,，,而,2,90,，故,w,1,与叶片进口方向相符，可以避免或减小冲击损失。由图17知，该叶轮的,2,较上述两种叶轮为小，因此当转速和风压为定值时，其叶轮外径必然较大。,另外，在两长叶片之间有一短叶片，使叶轮出口附近叶片间距变小，以避免涡流损失。该叶轮制造简便、价格低廉，通常用于低压风机。,(,d),为曲线形后弯叶片的叶轮，在额定工况下，,1,=90,，,而,2,90,，故在同一风压和转速下，其叶轮直径较小。但因叶片较短，且作向前弯曲，因此欲使空气在叶轮通道内有良好的引导，必须增加其叶片数（多达80片）。又因叶片短而宽，空气离开叶轮后之速度又很大，故损失大，效率低，该叶轮一般多用于风量大而风压低的场合。,综上所述，可对各种叶片的优缺点和用途加以判别：,径向直叶片,制造简单、造价低、效率适中。,前弯式叶片,的外形尺寸可减小，从而造价低、占地小、重量轻，但它所产生的静压小，过载能力差，效率低，适用于低风压大流量通风机上。,后弯式叶片,能产生较高的静压，效率高，适用于高压通风机上，但外形尺寸大。,76,图18 离心式风机性能曲线图,77,图19 典型离心式风机结构,1叶轮,2外壳,3进风口,4电动机,5电机凸缘,6叶轮前盖板7叶轮盖后板8电动机轴,78,图20,79,4.2.2.2,轴流式风机的主要部件及型式,图21表示的轴流式风机的简图，按其本身结构来说甚为简单，机械的流道安装在圆柱形外壳4内，因此占据面积较小，重量尺寸小。相对流量大，压头低。,轴流式风机的流道是由外壳3、叶轮1和导流叶片2等组成的。,图21 轴流式风机简图,叶轮旋转时，流体沿着轴向进入由叶片组成的流道内，并将其能量传给流体。流体在叶轮中的流动与在螺旋面上的流动相似。因此，轴流式风,80,机中的流体会产生前进和旋转的两种运动。,流体从叶轮出来后就进入导流叶片的流道内。与此同时，流体旋转方向的运动被迫停止，并将其动能转化成压能。另外，导流叶片还控制流体呈轴向流动。,在多级轴流式机械（轴流式泵与风机）中，,导流叶片,将给予流体以一定的流动方向而,配合后一级工作。,轴流式机械一般有下列四种型式（图,22,），现分述如下：,型式,A,只有一个叶轮，其进出口均无导流叶片，出口外的流体是向旋转方向扭曲,（,c,2,=c,u,2,+c,z,2,）,81,图22 轴流式机械的主要型式,由于流体与管壁之间有粘性力的影响，则流体离开叶轮若干距离后仅呈轴向运动。,这种机械动能损失大,只适用于低压通风机上。,型式,B,只有一个叶轮，出口处装有导流叶片，流体经过出口导流叶片后，其速度方向一般是轴,82,向的，故效率比上述型式,A,为高。,型式,C,在叶轮前端进口导流叶片处，流体向旋转方向相反扭曲，即,c,1u,0,这样的结构在设计工况下离开叶轮时的流体的绝对速度方向是轴向的。但离开计算工况时，其出口流体并不是在轴向。,型式,C,这种机械比上述两种机械有下列优点：,1）在相同的圆周速度和叶型下，它产生的压头较高；,2）效率比较稳定，当流量改变时，其效率改变不大。,83,型式,D,这种风机装有前后导流叶片，它的前导流叶片可使流体向旋转方向扭曲，亦可使流体向相反方向扭曲，但在设计工况时，进口导流叶片也可以使流体并不扭曲。若要降低流量，则必须使导流叶片向旋转方向旋转，或反方向旋转使流量增大。若流量变化幅度相当大时，采用,D,型最为合理。,目前轴流泵采用,B,型，轴流式通风机采用,A、B、C,和,D,型。前三种是最后一种型式的个别例子,。,84,表,2 CLZ,轴流式风机的性能参数,型号,风量,(米,3,/时),全风压,(,Pa),效率,(%),转速,(转/分),轴功率,(千瓦),电机功率,(千瓦),CLZ1-Z/J,1600,20,73,2900,0.142,0.20/0.25,CLZ2-Z/J,1600,40,75,2900,0.219,0.40/0.55,CLZ3-Z/J,2500,25,74,2900,0.292,0.40/0.55,CLZ4-Z/J,2500,50,78,29000.512,0.80/0.80,CLZ5-Z/J,4000,35,64,2900,0.63,0.80/0.80,CLZ6-Z/J,4000,70,78,2900,1.12,1.5/1.5,CLZ7-Z/J,6000,70,78,2900,1.53,2.2/3,CLZ8-Z/J,9000,70,83,2900,2.6,3/3,CLZ9-Z/J,12000,50,77,1450,2.1,5.5/5.5,CLZ10-Z/J,12000,100,72,1450,3.8,4/4,CLZ11-Z/J,16000,50,72,1450,2.7,7.5/7.5,CLZ12-Z/J,16000,100,80,1450,5.4,7.5/7.5,CLZ13-Z/J,25000,50,80,1450,5.2,7.5/7.5,CLZ14-Z/J,25000,100,80,1450,10.2,13/13,85,图23 轴流式风机性能曲线图,86,图24,C,L,Z,型轴流式风机结构,87,图25,88,4.2.3,试验描述,1,.,试验条件,建立一个试验区域;,380 V,交流电（供马达）和仪控系统可用;,检查出入口处的滤网的安装情况（临时的或,永久的）以及风道的清洁度（无外来异物）。,2.风机的首次启动,风机的试验原理与中型电动泵的试验原理,相同。,89,在大多数情况下，电动风机装置是在将马达与风机联体后一起交货的，这些马达的预备试验在接受后不必重复进行。,检查风机轴承的润滑情况，如果需要，检查风机皮带的松紧度;,90,用手检查风机叶轮的自由转动情况;,用位于风机出口处的记录仪对其流量进行予调。,检查涉及人员安全的措施是否落实，特别地要注意检查风道是否与通风网管相连接;,启动风机（如果没有与马达联接时未作转向检查，则此时检查风机的转向,注意风险陡增,）,测量,振动,。如有需要，测量,转速,、,噪音,等;,监测,轴承的温度,。,91,测量下列物理量：,流体温度,；,气流速度,；,静态与动态压力,。,气体的静压力与流速无关，而气体的动压力与流体流速的平方成正比，气体的总压力等于静压力与动压力之和。注意：风机的特性曲线与泵的特性曲线类似。然而，应注意到这些特性曲线是在一定的空气参数(例如：温度为20、大气压力为760,mm Hg,和65%的相对湿度）条件下绘制的。当气体参数变化时，应对其进行修正。,92,压缩机,*,1.压缩机分类,从能量观点来看，压缩机是把原动机的机械能转变为气体弹性势能的一种机械。,按照压缩气体的方式不同，压缩机通常分为两类：,一类是容积式压缩机；另一类是透平式压缩机。,图26 活塞式压缩机简图,1排气阀 2进气阀 3活塞 4气缸 5连杆 6曲轴,1.1 容积式压缩机,容积式压缩机气体压力的提高，是利用气体容积的缩小来达到的。活塞式压缩机是一种典型的容积式,93,压缩机。它的简图与工作原理示于图26中。,它是由气缸和活塞组成，而活塞则由连杆、曲轴带动，在气缸里作来回往复运动。活塞在图上所示的方向移动时，由于气缸中的气体容积缩小，使气体压力上升。气体的吸气及排气由气缸上的进、排气阀进行控制。,1.2 透平式压缩机,透平式压缩机是一种叶片式旋转机械,。在透平式压缩机中，气体压力的提高是利用叶片和气体的相互作用来达到的。透平式压缩机的分类有下列几种：,（一）按压力分类,鼓风机：压力在0.0150.35,MPa；,94,压缩机：压力在0.35,MPa,以上，一般带有中间冷却器。,（二）按结构型式分类,离心式压缩机,：气体在离心式压缩机中的运动，是沿着垂直于压缩机轴的径向进行的。离心式压缩机中气体压力的提高，是由于气体流经叶轮时，由于叶轮旋转，使气体受到离心力的作用而产生压力；与此同时气体获得速度，而气体流过叶轮、扩压器等扩张通道时，气体的流动速度又逐渐减慢而使气体压力得到提高。,轴流式压缩机,：气体在轴流式压缩机中的运动，是沿着平行于压缩机轴的轴向进行的。在轴流式,95,压缩机中，同样由于转子旋转，使气体产生很高的速度，而当气体流过依次排列着的动叶和静叶栅时气体的流动速度就逐渐减慢而使气体压力得到提高。图27为轴流式压缩机的简图。轴流式压缩机一般由吸气室、级组、排气室等组成。其中每一排动叶栅和其后的静叶栅构成轴流式压缩机的一个级。图中左端转子结构是轮盘套装在轴上的型式，右端是轮鼓的形式。,图27,轴流式压缩机简图,96,除上述分类外，压缩机也常用气体的种类来命名，如氨气压缩机、氢气压缩机、氧气压缩机等。也有以使用场合来命名，如高炉鼓风机，制冷压缩机等。,在使用方面，一般容积式压缩机宜用于中、小流量的场合；相反，透平式压缩机宜用于大流量的场合。,在图28中表示了容积式压缩机和透平式压缩机的使用范围。,图28,各类压缩机的使用范围,97,2.离心式压缩机的工作原理,图29表示离心式压缩机的简图。气体由吸气室吸入，通过叶轮对气体作功，使气体压力、速度、温度提高。然后流入扩压器，使速度降低，压力提高。弯道和回流器主要起导向作用，使气体流入下一级继续压缩。最后，由未级出来的高压气体经蜗室和出气管输出。,图29,离心式压缩机简图,98,由于气体在压缩过程中温度升高，而气体在高温下压缩消耗功将会增大。为了减少压缩耗功，故对压力较高的离心式压缩机，在压缩过程中采用中间冷却,，即由某中间级出口的气体，不直接进入下一级，而是通过蜗室和出气管，引到外面的中间冷却器进行冷却，,冷却后的低温气体，再经吸气室进入下一级压缩。,3.离心式压缩机的结构组成,离心式压缩机零件很多，这些零件又根据它们的作用组成各种部件。我们把,离心式压缩机中可以转动的零、部件统称为转子。不能转动的零、部件称为静子。,99,100,3.1 转子,转子,是离心式压缩机的主要部件。它是,由主轴,、,叶轮,和,平衡盘等组成,。,(一)叶轮,叶轮也称为工作轮。它是压缩机中最重要的一个部件。气体在叶轮叶片的作用下，跟着叶轮作高速旋转。而气体由于受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使气体通过叶轮后的压力得到了提高。此外，气体的速度能也同样是在叶轮里得到了提高。因此，可以认为叶轮是使气体提高能量的唯一途径。,叶轮是由轮盘、轮盖和叶片组成。这种叶轮称,101,称为闭式叶轮。,按照工艺方法的不同，叶轮又可分为铆接叶轮、铣制铆接叶轮、焊接叶轮和整体铸造叶轮。,(二)主轴,主轴上安装所有的旋转零件。它的作用就是支持旋转零件及传递转矩。主轴的轴线也就确定了各旋转零件的几何轴线。,主轴