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流体输配管网第7章泵、风机与管网系统的匹配7.1管网系统中泵与风机的运行曲线与工作状态点7.2泵与风机的工况调节7.3泵与风机的选用7.4泵与风机的安装位置流体输配管网7.1.1管网系统对泵、风机运行曲线的影响泵、风机工作点不仅取决于泵、风机本身，也与管网的连接和特性有关。系统效应：7.1管网系统中泵与风机的运行曲线与工作状态点泵、风机的性能曲线，是标准实验状态下。入口的连接方式不同，流向和速度分布与标准实验不同内部能量损失发生变化，泵、风机的性能下降。流体输配管网圆形弯管方形弯管进口风箱流体输配管网泵、风机性能改变后的性能曲线可以称之为泵、风机在管网中的实际运行曲线当风机接有吸入管，造成入口P降低，ρ减小，作功能力下降，引性能曲线发生变化。流体输配管网1.泵或风机的运行工况点泵、风机与管网系统运行的平衡点泵、风机与管网系统的合理匹配。流量和压力匹配泵、风机在其特性曲线上稳定工作的点称之为工况点。7.1.2泵、风机与管网系统匹配的工作状态点流体输配管网稳定工作区，P-Q曲线是平缓的非稳定工作区，P-Q曲线是驼峰形的，E点不稳定，D点稳定驼峰形P-Q曲线应使工作点在下降段2.泵、风机的稳定工作区和非稳定工作区稳定工作区非稳定工作区流体输配管网3.喘振及其防止方法定义在非稳定工作区运行时，离心泵、风机出现一会输出流体，一会流体倒流的现象，称为“喘振”。危害喘振发生，设备运行声音发生突变，Q、P急剧波动，发生强烈振动。不及时停机或消除，将会造成机器严重破坏。喘振的防治方法①应尽量避免设备在非稳定区工作；②采用旁通或放空法；③减速节流法。流体输配管网返回喘振发生的条件：出口接有管网，且具有一定压力出口流量变小，达到不稳定区，管网压力大于泵出口压力流体输配管网系统效应：指泵、风机进出口与管网系统连接方式对泵、风机的性能特性产生的影响。4．系统效应的影响（1）入口的系统效应系统效应影响风机性能示意图。圆形弯管方形弯管进口风箱流体输配管网在实际中，入口损失很大，可高达45%，注意进入口的合理设计原因是进口连接方式与实验状态不同泵、风机的进口系统效性能损失值需由实验确定流体输配管网效应管道长度，自风机出口截面不规则的速度分布，到管道内气流速度规则分布的截面之间管段长度避免能量损失，不在此段安装管件或设备。即在效应长度内断面的任何改变，均导致风机性能的降低。（2）出口系统效应的影响流体输配管网系统效应曲线返回流体输配管网返回流体输配管网不同出口管道形式的系统效应曲线返回继续流体输配管网1.泵或风机的并联工作（l）泵、风机并联工作的特点各台设备压头相同，而总流量等于各台设备流量之和。并联一般应用于以下情况：①流量大，大流量泵或风机制造困难或造价太高；②流量变化大，开停台数调节；③检修及事故备用。7.1.3管网系统中泵、风机的联合运行联合运行：两台或两台以上泵或风机在同一管路中工作。联合方式：并联、串联两种情况目的：并联增加流量，串联增加压头。流体输配管网（2）联合运行曲线绘制方法a.在Q－H坐标系上绘各台泵、风机的Q－H性能曲线；b.在y轴上取不同Hi，做水平线，与各泵、风机性能曲线相交得到QI，j，Q2,j，…Qi,j，…，Qn,j；c.取Q0,j＝Q1,j＋Q1,j＋…＋Qn,j按（Hj，Q0,j）在Q－H坐标系上的点连线，得N台并联泵、风机的联合运行曲线。（3）两台相同的泵或风机的并联流体输配管网（4）多台相同泵或风机的并联（5）不同性能的泵或风机并联返回继续流体输配管网讨论：并联单台设备流量减少管路特性曲线较陡，不宜采用并联工作随并联台数增多，单台设备流量减少越多，并联效果越差两台性能不同的设备并联，压头小的设备输出流量小流体输配管网串联工作的特点各台设备的流量相同总压头为各台压头的和串联用于以下情况：①高压泵或风机制造困难或造价太高时；②改扩建时，管道阻力加大，需要压头提高时。两台相同的泵或风机串联工作时，工况分析如图。2．泵或风机的串联工作流体输配管网讨论：串联单台设备压头减少，流量增加串联台数增多，后面设备压强增大管路特性曲线较陡，串联工作效果好流体输配管网改变管网中阀门的开度可改变管网特性曲线。1.液体管网系统的性能调节曲线2为管网初始性能曲线关小阀门，性能曲线1，增加的压力损失为HB－HD，多消耗的功率为：ΔN=QBΔH/ηB开大阀门，性能曲线3液体管路，泵的调节阀通常装在出口管，防止气蚀。7.2泵与风机的工况调节工作点：泵与风机性能曲线与管网特性曲线平衡点7.2.1调节管网系统性能流体输配管网风机出口设调节阀，经济性较差较为经济方式是在进口设调节阀入口节流改变风机性能曲线，适应流量或压力的特定要求。该调节方式既节能又可避免产生喘振。2．气体管网系统的性能调节流体输配管网7.2.2调节泵、风机性能调节方式：非变速调节、变速调节非变速调节：入口节流调节，离心式和轴流式风机的前导叶片调节、切削叶轮调节等；变速调节，变频调速是目前最为经济的。*1.变速调节改变泵或风机的转数，改变泵或风机的性能曲线，使工况点移动，流量随之改变。泵与风机的性能参数变化如下：流体输配管网变速调节的工况分析工况点：两线交点A。变转速将工况点调节B点A、B两点不满足运动相似，不是相似点B、C两点才是相似点。=SQ2n/n’=QC/QB流体输配管网改变转数的方法：（1）改变电机转数在电机的转子电路中串接变阻器改变转数改变电机的极数，价格较高，调速跳跃，范围有限变频调速，范围宽、效率高，体积小，易安装。（2）调换皮带轮改变皮带轮的大小，在一定范围内调节转数。优点不增加额外的能量损失，缺点调速范围有限，停机换轮。（3）液力联轴器不采用增速方法来调节工况。流体输配管网导流器使气流进入叶轮之前产生预旋，切向分速加大，降低风压。导流器叶片转动角度越大，产生预旋越强烈，风压P越低。导流叶片安装角度比较经济2．进口导流器调节导流器：轴向导流器径向导流器00300600流体输配管网3．切削叶轮调节叶轮经过切削，性能改变，工况点移动，流量和压头改变，达到节能的目的。叶轮经过切削与原来叶轮不符合几何相似条件，切削前后性能参数不符合相似率。流体输配管网切削量不大，认为β不变，D2变为D2’，U2变为U2’。速度相似，满足运动相似。切削前后的速度比为：叶轮切削前后的性能参数之间关系如下：（1）低比转数的设备，叶轮切削后，认为b2=b2′，则性能参数关系称为第一切削定律：Cu2流体输配管网（2）中、高比转数，叶轮切削后，πd2b2≈πd2′b2′，性能参数关系称为第二切削定律：图中，D2的性能曲线Ⅰ，管路性能曲线Ⅱ，A是交点。将工况点调至B点，通过B点D2′的性能曲线Ⅲ。求D2′，找出曲线Ⅰ上与B点运动相似的点，根据两个切削定律，切削曲线也有两条。流体输配管网对于中高比转数的泵与风机：对于低比转数的泵与风机有：流体输配管网切削叶轮的调节方法，其切削量不能太大，否则效率明显下降。最大切削量与比转数ns有关，如下表所示：流体输配管网例7-1：已知水泵性能曲线如图。阻抗S＝76000s2／m5，静扬程Hst=19m，转数n＝2900r／min。试求:(1)泵的Q，H、η及轴功率N；（2）阀门调节，Q减少25％，求泵的Q、H、轴功率N和阀门消耗的功率。（3）变速调节，Q减少25％，转数应调至多少？解（1）（2）（3）=2570r/min流体输配管网［例7－2］上题中的水泵直径D2＝200mm，如果用切削叶轮方法使流量减少25％，问应切削多少？[解]比转数低比转数切削率符合要求流体输配管网1.常用泵的性能及使用范围离心泵：单级单吸、单级双吸、多级、管道泵等。电动机与泵的连接方式:直接耦合式、皮带传动式、直连式、湿转子型等离心泵的性能分为：平坦型，驼峰型，陡降型泵应在高效区（η＞0.90ηmax）的工作。7.3泵、风机的选用7.3.1常用的泵、风机性能及使用范围流体输配管网2.常用风机的性能及适用范围一般建筑工程中常用的通风机可分为离心式和轴流式两大类。还有混流式、贯流式等。具体见表7-3-2。7.3.2泵、风机的选用原则1.泵的选用原则：（1）根据输送液体物理化学（温度、腐蚀性等）性质选取适用种类；（2）泵的流量和扬程能满足使用工况下的要求，并且应有10％～20％的富裕量；（3）应使工作状态点经常处于较高效率值范围内；（4）当流量较大时，宜考虑多台并联运行；但并联台数不宜过多，尽可能采用同型号泵并联。（5）选泵时必须考虑系统静压对泵体的作用，注意工作压力应在泵壳体和填料的承压能力范围之内。返回继续流体输配管网2.风机的选用原则（1）根据风机输送气体的物理、化学性质的不同，如有清洁气体、易燃、易爆、粉尘、腐蚀性等气体之分，选用不同用途的风机。（2）风机的流量和压头能满足运行工况的使用要求。并应有10％～20％的富裕量。（3）应使风机的工作状态点经常处于高效率区，并在流量—压头曲线最高点的右侧下降段上，以保证工作的稳定性和经济性。（4）对有消声要求的通风系统，应首先选择效率高、转数低的风机，并应采取相应的消声减振措施。（5）尽可能避免采用多台并联或串联的方式。当不可避免时，应选择同型号的风机联合工作。返回继续流体输配管网7.3.3泵、风机的选用方法1.泵的选用（1）泵的型号示意a．单级单吸清水离心泵返回继续流体输配管网返回继续流体输配管网返回继续流体输配管网返回继续流体输配管网（2）流量Q和扬程H返回继续（3）泵的种类选择分析泵的工作条件，如液体的温度、腐蚀性、是否清洁等，并根据其流量、扬程范围，确定泵的类型。（4）确定工况点利用泵的综合性能曲线，进行初选，确定泵的型号、尺寸及转数。将泵的性能曲Q－H与管路系统的特性曲线R绘在同一张直角坐标图上，二者的交点即是工况点，进而定出效率和功率。流体输配管网返回继续（5）泵的配用电机流体输配管网返回继续*（6）允许吸上的真空高度[HS]样本给出的允许吸上真空高度指标准状态下（水温20℃、水表面为一个标准大气压）运行时，泵可能有的最大真空高度值[Hs]。如果水泵处于非标准状态下工作，其允许吸上真空高度[HS’]（m）：流体输配管网2.风机的选用（1）通风机的规格表示机号，以风机叶轮直径的dm值（尾数四舍五入）冠以符号“NO”表示。例如以No6表示6号风机。风机的传动方式，见表7-3-4。旋转方向，从主轴槽轮或电机位置着叶轮旋转方向，顺时针者为“右”，逆时针者为“左”离心通风机的风口位置，以叶轮的旋转方向和进、出风口方向（角度）表示。写法是：右（左）出风口角度/进风口角度。其基本出风口位置为8个，特殊用途可增加补充，见图。轴流通风机的风口位置，用入（出）若干角度表示，见图。基本风口位置有四个，特殊用途可增加。（2）风机的工作状态点风机特性曲线和管网特性曲线的交点，即为其工况点。返回继续流体输配管网返回流体输配管网返回（3）风机的功率风机所需的轴功率NZ（W）：配用电机的功率N：（4）风机的比转数风机的比转数ns表示风机在标准状态下流量Q、压力P和转数n之间的关系，同一类型的风机，其比转数必然相等。继续流体输配管网（5）非标准状态下性能换算如果使用条件与样本上给出的性能曲线和性能数据不一致，其性能应按下列各式进才换算，按换算后的性能参数进行选择。当介质密度p、转数n、大气压强P0及其温度t改变时有：返回继续流体输配管网7.4泵与风机的安装位置*7.4.1吸入式泵的安装高度对于输送常温下液体的吸入式管网系统中，正确的计算确定泵的最大允许安装高度，即泵吸人口轴线与吸液池的最低液面的高差，对于管网系统的正常可靠运行及经济性都具有重要的意义，如图。列0－0和l－1两断面水流的能量方程：返回继续令：流体输配管网返回流体输配管网返回通常，泵是在一定流量下运行，水头损失为定值，所以泵的吸上真空度Hs将随