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泵与风机 Pumps and Fans 华北电力大学 流体力学及泵与风机课程组 泵与风机 §4-6 泵与风机运行中的几个问题 引 言 泵与风机的运行状况对电厂的安全、经济运行十分重要。目前泵与风机在运行中还存在不少问题，如运行效率偏低、振动、磨损等问题。 效率问题：近几年来，低效产品已逐步被较高效率的新产品所取代，并随着各种新型、高效调节装置的使用，运行效率已得到了大大改善。 §4-6 泵与风机运行中的几个问题 引 言 磨损问题：火力发电厂的引风机设置在除尘器之后，但由于除尘器并不能把烟气中全部固体微粒除去，剩余的固体微粒将随烟气进入引风机，冲击叶片和机壳表面，引起引风机磨损并会沉积在引风机叶片上。由于磨损和积灰是不均匀的，从而破坏了风机的动静平衡，引起风机振动，甚至迫使锅炉停止运行。与引风机比较，制粉系统中的排粉风机的工作条件更差，其磨损也更为严重。 §4-6 泵与风机运行中的几个问题 引 言 振动问题：泵与风机的振动现象是运行中常见的故障，严重时将危及其安全运行，甚至会影响到整个机组的正常运行。随着机组容量的日趋大型化，其振动问题亦变得尤为突出。鉴于引起泵与风机振动原因的复杂性及易于察觉的特点，通常将泵与风机的振动分为流体流动引起的振动、机械原因引起的振动以及由原动机引起的振动三类。 §4-6 泵与风机运行中的几个问题 由于非流体流动引起的振动及磨损等问题较易分析、掌握，考虑到总学时数的限制，故将其留做自学内容，现仅就流体流动引起的振动的问题作一些具体的分析。 引 言 流体流动引起的振动包括：水力振动、旋转脱流引起的振动和喘振。 一、水力振动 水力振动主要是由于泵内或管路系统中流体流动不正常而引起的，它即与泵及管路系统的设计、制造优劣有关，也与运行工况有关，且主要因水力冲击和水泵汽蚀引起。 水力冲击 产生机理：由于给水泵叶片的涡流脱离的尾迹要持续一段很长的距离，在动静部分产生干涉现象，当给水由叶轮叶片外端经过导叶和蜗舌时，就要产生水力冲击，形成有一定频率的周期性压强脉动，它传给泵体、管路和基础，引起振动和噪音。 后果影响：若各级动叶和导叶组装位置均在同一方向，则各级叶轮叶片通过导叶头部时的水力冲击将叠加起来，引起振动。如果这个频率与泵本身或管路的固有频率相重合，将产生共振。 f=zn/60（Hz） （4-24） 防止措施：适当增加叶轮外直径与导叶或泵壳与舌之间的距离，缓和冲击、减小振幅；组装时，将各级的动叶出口边相对于导叶头部按一定节距错开，以免水力冲击叠加、减小压强脉动。 二、旋转脱流引起振动 产生机理： 一方面，泵与风机进入不稳定工况区运行，随着冲角的增大将导致边界层分离，致使升力减小，阻力增加。称之为“脱流”或“失速”现象。 图4-30 叶片的正常工况和脱流工况 图4-31 动叶中旋转脱流的形成 ? ? 二、旋转脱流引起振动 产生机理： 另一方面，由于加工、安装以及来流不均等原因，叶轮叶片不可能有完全相同的形状和安装角，且随着流量的减小，脱流首先发生在冲角最先达到临界值的某一叶片进口处。 图4-30 叶片的正常工况和脱流工况 图4-31 动叶中旋转脱流的形成 ? ? 二、旋转脱流引起振动 产生机理： 在上述两种条件下，脱流阻塞叶道造成分流，使脱流以? ?的旋转速度沿叶轮旋向相反传播，致使脱流最终以（? -??）的速度旋转。称之为“旋转脱流”或“旋转失速”。 图4-30 叶片的正常工况和脱流工况 图4-31 动叶中旋转脱流的形成 ? ? 二、旋转脱流引起振动 后果影响： 风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转脱流区，叶片依次经过脱流区产生交变应力的作用，其作用频率与旋转脱流的转速及脱流区的数目成正比，会使叶片产生疲劳。 若这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍，或等于、或接近于叶片的固有频率时，叶片将发生共振，进而造成叶片断裂，并可能将全部叶片打断。 防止措施：应尽量避免泵与风机在不稳定工况区运行。 三、喘振 喘振现象：若具有驼峰形性能曲 线的泵与风机在不稳定区域内运行， 而管路系统中的容量又很大时，则泵 与风机的流量、压头和轴功率会在瞬 间内发生很大的周期性的波动，引起剧烈的振动和噪声。这种现象称为“喘振”或“飞动”现象。