电力机械设备

电力机械设备——以电动机为原动机拖动的生产机械设备本课程仅介绍应用最广泛、数童最多、容量和用电量大的三相异步电动机、泵和风机。诸如以电动机拖动的泵、风机、卷扬机占全国总用电量的1/3，工业用电量的45%，发电厂厂用电量的70%~80%占机组容量的5%~10%占全国总用电量的60%~70%第2章电力机械设备泵与风机广泛地应用于冶金、化工、纺织、石油、煤炭、电力、国防、轻工和农业等生产部门，并越来越多地进入到人们的日常生活中去。各类泵和风机在工作中的总耗电量是非常大的，90年代初，泵类消耗电量占全国总用电量的20.87%；风机占10.43%；占全国总耗电量的31.3%2.6泵与风机电动机泵、风机电能机械能流体的压力能、位能使流体的压力、流速增加百万kW发电厂，厂用电占机组容量5%~10%，而泵和风机占厂用电量的70%~80%——将原动机的机械能转换成流体的压力能和动能的一种动力设备第2章电力机械设备1．泵按产生压力的大小分为低压泵：压力在2MPa以下；中压泵：压力在2~6MPa；高压泵：压力在6MPa以上。2．风机按产生全压的大小分为通风机：全压P＜15kPa；鼓风机：全压P在15~340kPa；压气机：全压P＞340kPa。通风机按产生全压的大小可分为低压离心通风机：全压P＜1kPa；中压离心通风机：全压P在1~3kPa；高压离心通风机：全压P在3~15kPa；低压轴流通风机：全压P＜0.5kPa；高压轴流通风机：全压P在0.5~5kPa。2.6.1泵与风机的分类按产生压力的大小分类：第2章电力机械设备2.6泵与风机水锤泵喷射泵真空泵其他类型泵回转泵往复泵容积式泵旋涡泵斜流泵轴流泵离心泵叶片式泵泵回转式风机往复式风机容积式风机轴流式风机离心式风机叶片式风机风机按工作原理分类：第2章电力机械设备2.6泵与风机2.6.2泵与风机的结构和主要部件图2.6.1离心泵的典型结构1一叶轮；2一叶片；3一泵壳；4一吸水管；5一压水管；6一引水偏斗；7一底阀；8一阀门第2章电力机械设备2.6泵与风机一．离心式泵的结构和主要部件★叶轮、★吸入室、★压出室、★密封装置。为了保证泵的正常工作，还须配备★进出水管★轴承架等。2.6.2泵与风机的结构和主要部件第2章电力机械设备2.6泵与风机二．离心式风机的结构和主要部件★集流器、★叶轮、★机壳、★传动轴。图2.6.4离心式风机的构造示意图1一集流器；2一叶轮；3一风机出口；4一机壳；5一轴；6-叶片2.6.3离心式泵与风机的工作原理图2.6.5离心泵示意图1一叶轮；2一压水室；3一吸入室；4－扩散管利用叶片随叶轮旋转时产生的离心力使流体获得能量，使流体通过叶轮后压能、动能都提高，从而将流体送到高处或远处。第2章电力机械设备2.6泵与风机离心风机的工作原理与离心泵相同。泵的主要参数体积流量：qv，m3/s重量流量：qm，kg/s体积流量与重通流量的关系为:qm=ρqv1.流量：泵在单位时间内输送液体的体积或重量2.扬程(全压):扬程——单位重量液体通过泵以后所获得的能量增加值。H：m2.6.4泵与风机的性能参数和性能曲线全压——单位体积的气体通过风机时所获得的能量增加值，p：Pa。第2章电力机械设备2.6泵与风机以上三个功率的关系:PMPPe3.功率(1)有效功率Pe泵的输出功率,=单位时何内泵传递给液体的能量。原动机传动装置ηM泵ηPMPPe原动机功率轴功率有效功率泵的总效率(2)轴功率P:原动机传递到泵轴上的功率，即泵的输入功率(3)原动机功率PMtmMPKP储备系数，可取1.1～1.3第2章电力机械设备2.6泵与风机4.转速n:泵或风机的转轴每分钟的转数(r/min),一定的n，对应一定大小的q、H（p）、Pn改变时，q、H（p）、P都随之改变。转速n是选用原动机转速和配置调速装置的依据5．泵与风机的性能曲线——反映上述参数之间变化关系的曲线。性能曲线是指在一定的转速下，以流量qV作为基本变量，其他各参数随流量改变而变化的曲线。第2章电力机械设备2.6泵与风机5．泵与风机的性能曲线扬程随流量的增加而降低，效率随流量的增加而增加，其中最高效率点，即为泵的设计工况点。qV-P曲线变化较为缓慢，因此当流量增加时，原动机不容易过载这一点对泵来说是颇为重要的。当泵与风机装置在一定的管路系统中工作时，实际工作状况不仅取决于泵与风机本身的性能曲线，还取决于整个装置的管路特性曲线图2.6.7后弯式叶片离心泵的性能曲线图2.6.8后弯式叶片离心风机的性能曲线第2章电力机械设备2.6泵与风机1.管路特性曲线液体输送系统由泵和管路组成当液体通过管路时，会消耗掉一部分能量通过管路的流量与所消耗的能量间的关系称管路特性Hst:静压头，由液体吸入侧与排出侧的液面高度差、压力差决定，与qV无关φ：阻力系数，由管道情况决定2.工作点M是工作点2.6.5泵与风机的运行第2章电力机械设备2.6泵与风机3．泵与风机的联合工作泵与风机的并联：两台或两台以上的泵或风机向同一压力管路输送流体的工作方式，并联的主要目的：在保证扬程相同时增加流量，并联工作多在下列情况下采用：(1)当扩建机组，相应需要的流量增大，而原有的泵与风机仍可以使用时。(2)电厂中为了避免一台泵或风机的事故影响主机主炉停运时。(3)由于外界负荷变化很大，流量变化幅度相应很大，为了发挥泵与风机的经济效果，使其能在高效率范围内工作，往往采用两台或数台并联工作，以增减运行台数来适应外界负荷变化的要求时。热力发电厂的给水泵、循环水泵、送风机、引风机等常采用多台并联工作。2.6.5泵与风机的运行第2章电力机械设备2.6泵与风机3．泵与风机的联合工作泵与风机的串联：前一台泵或风机的出口向另一台泵或风机的入口输送流体的工作方式。泵或风机串联工作的方式常用于下列情况：(1)设计制造一台新的高压泵或风机比较困难，而现有的泵或风机的容量已足够，只是扬程不够时。(2)在改建或扩建后的管道阻力加大，要求提高扬程以输出较多流量时。2.6.5泵与风机的运行第2章电力机械设备2.6泵与风机4.工况调节：泵在运动期间，由于外界负载的变化，需要人为地改变它的工作状况以满足外界负载要求的过程，称为工况调节，实质上就是改变泵路系统的工作点。工况调节方法：出口节流调节入口节流调节（1）节流调节（3）变速调节（2）汽蚀调节第2章电力机械设备2.6泵与风机2.7泵与风机的节电方法泵与风机的基本节电方法有：1)减少不必要的运行时间。2)采用高效率设备，如采用高效率传动装置、高效率节电型电动机、节电型泵与风机等。3)减少空气动力，包括高效控制流量、降低管道阻力、减少不必要的流量等。调速控制属于减少空气动力的节电方法，是一种有效的节电途径3vnPnq2.7.1调速节电原理第2章电力机械设备2.7.2泵与风机调速方法的选择1.根据泵与风机负载的性质选择调速方法2.根据泵与风机容量选择调速方法3.考虑调速范围的大小，能否满足流量、风压等要求4.采用无极调速还是有级调速，要根据流量变化的规律确定5.考虑调速装置的初投资和运行费用6.考虑调速装置的效率7.考虑调速装置的运行可靠性1.泵与风机的叶轮改造节电2.功率因数补偿节电3.软启动节电2.7.3泵与风机的其他节电方法第2章电力机械设备2.7泵与风机的节电方法2.0.12.1.12.1.32.1.52.2.22.2.52.2.82.2.92.3.12.3.52.3.72.4.12.4.42.4.92.4.102.5.12.5.22.5.32.5.42.5.72.6.12.6.52.7.12.7.2