6-5泵与风机运行中的主要问题(含轴向力平衡)

■泵与风机运行中的主要问题◆最小流量◆轴向力及其平衡◆离心泵的启动与运行◆噪声、磨损和暖泵◆泵与风机的振动◆给水泵的汽蚀◆径向力及其平衡◆泵与风机的振动□流体流动引起的振动□机械引起的振动□汽蚀引起的振动□旋转失速引起的振动（失速/旋转失速/喘振）□水力冲击引起的振动□转子质量不平衡引起的振动□转子的临界转速引起的振动(一般采用柔性轴)□动静部件摩擦引起的振动□平衡盘设计不良引起的振动□工作机与原动机联轴器不同心引起的振动□原动机引起的振动◆噪声、磨损和暖泵对于输送高温或低温液体的泵，起动前必须暖泵或预冷，并达到规定时间。暖泵不充分，因热膨胀不均，使上下壳出现温差而产生变形，进而造成动静部件摩擦和磨损。暖泵安操作规程进行。◆最小流量目的：防止汽蚀和喘振。■旋转失速和喘振（另见离心压缩机性能曲线与运行调节）◆旋转失速失速现象：旋转失速：（图7-30）严重偏离设计工况时，流动分离严重扩张，叶片背面尾端出现涡流区，以至充满流道的大部分区域，使叶道闭塞，使损失大大增加，扬程大大降低的现象。（图7-31）试验表明，分离团相对于叶片的移动传播速度小于周速u,故从绝对坐标系观察，分离团是以某一旋转速度向转子转动的方向移动。这一现象称为“旋转失速”。◆喘振（图7-38）□周期性吼叫或喘气声，甚至出现爆音；□机器进口流量和出口压力大幅脉动；□机体和轴承强烈震动，振幅明显增大。附图-失速和旋转失速（脱流）的形成当气流冲角达到某一临界值时，假定叶道2先因脱流（失速）而闭塞，原先流入叶道2的流体只能分流入叶道1和3，分流入的气流与原先气流汇合，使得叶道3因脱流（失速）而闭塞···。脱流以比叶轮转速小的相对速度进行，故称旋转脱流。失速工况正常工况旋转失速（脱流）工况■喘振现象（飞动现象）驼峰形性能曲线（如轴流泵）不稳定工作区稳定工作区临界点K风机的损坏。则发生共振，造成泵或固有频率相同，若这种循环频率与系统喘振。重复上述过程，即发生。，由风机重新开始输出流量点。点跳到流体流向低压，很快由。窜流使管路压力点窜向流量由流体倒流（负流量）间阻力仍为量较大，瞬管路阻力，但因管路容扬程将小于这时，风机产生的最大，到当外界需要的流量减小EDDCCKHqqKVKV■防喘振措施（1）□设计时尽量使级的性能曲线平坦些，如采用较小的叶片出口安装角，以使得机器具有较宽的稳定工作范围。□用机器出口压力来自动控制回流阀，当机器的出口压力接近喘振工况的压力时，回流阀自动打开，使一部分流体通过回流管回流到机器进口或自动放空，机器的流量随即增大，从而避免了喘振。□在机器的出口管上安装放空阀，当压缩机的流量接近喘振流量时，手动或自动打开放空阀，使机器的出口压力马上下降，机器的流量随即增大，从而避免了喘振。■防喘振措施（2）□采用动叶调节。当需要的流量减小时，减小动叶安装角，使得性能曲线下移，最小输出流量相应变小。□变转速。当需要的流量减小时，减小动叶安装角，使得性能曲线下移，最小输出流量相应变小。□在风机入口处安装吸入阀。当需要的流量减小时，关小吸入阀，使得性能曲线下移，最小输出流量相应变小。变转速或在风机入口处装吸入阀。当需要的流量减小时，降低转速或关小进口阀门，使得性能曲线下移，临界点K向小流量方向移动，从而减小了不稳定工作区域。临界点K◆轴向力及其平衡转子承受的轴向力由两部分组成：•叶轮两侧的流体压力不相等；•流经叶轮的流体轴向分动量的变化，导致流体对叶轮产生一个反冲力。□轴向力产生的原因图5-33闭式叶轮两侧压力的分布rfrrggpgp222222液体ω/2□闭式叶轮轴向推力的计算叶轮两侧的流体压力不相等造成向右的轴侧力F1：叶轮两侧压力差为：./;/2)()(2122221212Pappsradrfrrggppgprprp泵的入口、出口压力，叶轮旋转的角速度，式中22222)(22222122212222121hwhwrrrrrrrpprrFrdrrrggppgrdrrpFwhwh21FFF由此可得卧式泵转子总轴向推力为：.;/4002202002mDsmvDDvvqFhV叶轮进口边直径，，叶轮进口前的液体流速式中：根据流体力学动量定理，反冲力：□轴向推力的平衡措施•采用双吸叶轮或对称排列叶轮轴向力互相抵消，但轴向尺寸增大。•采用平衡孔或平衡管使得叶轮背面压力显著降低，使得轴向力减小•采用平衡盘（平衡活塞）、平衡鼓或平衡盘平衡鼓组合装置在末级叶轮后安装一个平衡盘。密封保持两侧压差。21636420431ppppppppbpppb平衡盘压差压差间隙压差间隙平衡力思考：变工况时平衡盘自动平衡？平衡力思考：变工况时平衡盘自动平衡？平衡力◆径向力及其计算设计流量时径向力＝0压水室压力分布不均引起的径向力R反冲力引起的径向力T泵的扬程后盖板）叶轮出口宽度（包括前HBHDBqqgFVdVr22222136.0◆径向力平衡方法（1）◆径向力平衡方法（2）◆离心泵的启动与运行（1）启动前检查•润滑油的名称、型号、主要性能和加注数量是否符合技术文件规定的要求；•轴承润滑系统、密封系统和冷却系统是否完好轴承的油路、水路是否畅通；•盘动泵的转子1～2转，检查转子是否有摩擦或卡住现象；•在联轴器附近或皮带防护装置等处，是否有妨碍转动的杂物；•泵、轴承座、电动机的基础地脚螺辁是否松动；•泵工作系统的阀门或附属装置均应处于泵运转时负荷最小的位置，应关闭出口调节阀；•点动泵，看其叶轮转向是否与设计转向一致，若不一致，必需使叶轮完全停止转动后，调整电动机接线后，方可再启动。（2）充水灌泵防止发生气缚现象。（3）暖泵或预冷对于输送高温或低温液体的泵，起动前必须暖泵或预冷，并达到规定时间。◆启动程序•离心泵泵腔和吸水管内全部充满泵送液体且无空气，出口阀关闭。要求暖泵或预冷完成。•对于强制润滑的泵，首先启动油泵向各轴承供油。•启动冷却水泵或打开冷却水阀。•合闸启动，启动后泵空转时间不允许超过2~4min，使转速达到额定值后，逐渐打开离心泵的出口阀，增加流量，并达到要求的负荷。◆运行中的注意事项•运行温度正常。轴承温度、泵体表面温度、润滑油温度在规定范围内。•振动正常。•无异常声音。•无泄漏。•进出口压力、流量满足工艺要求。