概論

風(fēng)機與水泵是用于輸送流體(氣體和液體)的機械設(shè)備。風(fēng)機與水泵的作用是把原動機的機械能或其它能源的能量傳遞給流體，以實現(xiàn)流體的輸送。即流體獲得機械能后，除用于克服輸送過程中的通流阻力外，還可以實現(xiàn)從低壓區(qū)輸送到高壓區(qū)，或從低位區(qū)輸送到高位區(qū)。通常用來輸送氣體的機械設(shè)備稱為風(fēng)機(壓縮機)，而輸送液體的機械設(shè)備則稱為泵。

水泵的分類

水泵通常按工作原理及結(jié)構(gòu)形式的不同進(jìn)行分類，可以分為葉片式(又稱葉輪式或透平式)、容積式(又稱定排量式)和其他類型三大類。葉片式泵又可以分為離心泵、軸流泵、混流泵和漩渦泵；容積式泵又可以分為往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵，往復(fù)泵可分為活塞泵、柱塞泵和隔膜泵，而回轉(zhuǎn)泵又可分為齒輪泵、螺桿泵、滑片泵和液環(huán)泵。

水泵的性能曲線

圖2-1所示是典型的鍋爐給水泵性能曲線(H-Q)、以及效率和軸功率曲線。它是一條較為平坦的曲線，與風(fēng)機的

一簇梳狀曲線不同，其出口壓力(揚程)隨著流量的增加=單調(diào)下降，零流量時的揚程稱為關(guān)死點揚程。水泵的靜$程(Hst)_般都不為零，

圖2-2所示為靜揚程占到關(guān)死點揚虧60%時的某給水泵的調(diào)逋性能曲_和阻力曲線，

圖2-3妒=為水泵系統(tǒng)在不同靜揚程下的軸功率流量性能曲線。

風(fēng)機的性能曲線呈梳狀，一般通過入口風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)#和風(fēng)壓，隨著風(fēng)門(葉片)開;風(fēng)機的出口風(fēng)量和風(fēng)壓t；沿阻力曲線增大，其等效率曲線是一組閉合的橢園。這一點是與水泵的性能曲線不同的：對于水泵，一般通過出=閥門調(diào)節(jié)流量和壓力，當(dāng)出口閥門開大時，流量增大z壓力卻減?。划?dāng)閥門關(guān)小時，流量減小，壓力則增大二圖2-1、圖2-2所示。對于水泵，閥門開度的變化改變&：號阻力曲線(陡度)；而對于風(fēng)機，風(fēng)門開度(葉片角度)的變.改變的是風(fēng)機的P-Q特性曲線，而與阻力曲線無關(guān)。水泵所消耗的軸功率，則都與壓力和流量的乘積成正二但風(fēng)機的軸功率隨著風(fēng)門開大而增大，而水泵則當(dāng)其增大到一定程度后，其軸功率隨著流量的增大增加不3至反而減小。

水泵拖動系統(tǒng)的主要特點

葉片式風(fēng)機、水泵的負(fù)載特性屬于平方轉(zhuǎn)矩型=其軸上需要提供的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。風(fēng)〃泵在滿足三個相似條件：幾何相似、運動相似和似的情況下遵循相似定律；對于同一臺風(fēng)機(或水泵輸送的流體密度P不變，僅轉(zhuǎn)速改變時，其性能參變化遵循比例定律：流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比：

(壓力)與轉(zhuǎn)速的二次方成正比；軸功率則與轉(zhuǎn)速的三_成正比。即：

Q/Q=n/n;H/H={n/n}2;p/p={n/n}2;p/p={n/n}2風(fēng)機與水泵轉(zhuǎn)速變化時，其本身性能曲線的變乂7三比例定律作出，如圖2-3所示。因管路阻力曲線不隨轉(zhuǎn).三=化而變化，故當(dāng)轉(zhuǎn)速由n變至n7時，運行工況點將由M=至M'點。

應(yīng)該注意的是：風(fēng)機水泵比例定律三大關(guān)系式的使用是有條件的，在實際使用中，風(fēng)機水泵由于受系統(tǒng)參數(shù)和運行工況的限制，并不能簡單地套用比例定律來計算調(diào)速范圍和估算節(jié)能效果。

當(dāng)管路阻力曲線的靜揚程(或靜壓)等于零時，即//ST=0(或~=0)時，管路阻力曲線是一條通過坐標(biāo)原點的二次拋物線，它與過M點的變轉(zhuǎn)速時的相擬拋物線重合，因此，M與M又都是相似工況點，故可用比例定律直接由M點的參數(shù)求出M點的參數(shù)。對于風(fēng)機，其管路靜壓一般為零，故可用相似定律直接求出變速后的參數(shù)。

而對于水泵，其管路阻力曲線的靜揚程(或靜壓)不等于零時，即Hs，矣〇(或Psl#〇)時，轉(zhuǎn)速變化前后運行工況點M與M不是相似工況點，故其流量、揚程(或全壓)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系不符合比例定律，不能直接用比例定律求得。而應(yīng)將實際工況轉(zhuǎn)化為相似工況后，才能用比例定律進(jìn)行計算。特別是對于水泵，其靜揚程一般都很大，所以變速前后的流量比不等于轉(zhuǎn)速比，而是流量比恒大于轉(zhuǎn)速比。管路性能曲線的靜揚程越高，水泵性能曲線和管路性能曲線的夾角就越小，則變速調(diào)節(jié)流量時，改變相同流量時的轉(zhuǎn)速變化就越小，其軸功率的減小值也越小，還有可能引起管路的水擊，因此水泵的調(diào)速節(jié)能效果要比風(fēng)機差—些。

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