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1、工业用电设备工业用电设备电力机械设备电力机械设备电电 力力 机机 械械 设设 备备 以电动机为原动机拖动的生产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。三相异步电动机、泵和风机。诸如以电动机拖动的泵、诸如以电动机拖动的泵、风机、卷扬机风机、卷扬机占全国总用电量的占全国总用电量的1/3，工业用电量的工业用电量的45%，发电厂厂用电量的发电厂厂用电量的70%80%占机组容量占机组容量的的5%10%占全国总用电量占全国总用电量的的60%70%第第2章章 电电 力力 机机 械械
2、 设设 备备 泵泵与与风风机机广广泛泛地地应应用用于于冶冶金金、化化工工、纺纺织织、石石油油、煤煤炭炭、电电力力、国国防防、轻轻工工和和农农业业等等生生产产部部门门，并并越越来来越越多多地地进进入入到到人人们们的的日日常常生生活中去。活中去。各各类类泵泵和和风风机机在在工工作作中中的的总总耗耗电电量量是是非非常常大大的的，90年年代代初初，泵泵类类消消耗耗电电量量占占全全国国总总用用电电量量的的20.87%；风风机机占占10.43%；占占全全国国总总耗电量的耗电量的31.3%2.6 泵与风机泵与风机电动机电动机泵、风机泵、风机电能电能 机械能机械能 流体的压力能、位能流体的压力能、位能使使流流
3、体体的的压压力力、流速增加流速增加 百万百万kW发电厂，厂用电占机组容量发电厂，厂用电占机组容量5%10%，而泵和风机占，而泵和风机占厂厂用电量的用电量的70%80%将原动机的机械能转换成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流体的压力能和动能的一种动力设备第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备1泵按产生压力的大小分为泵按产生压力的大小分为低压泵：压力在低压泵：压力在2MPa以下；以下；中压泵：压力在中压泵：压力在26MPa；高压泵：压力在高压泵：压力在6MPa以上。以上。2风机按产生全压的大小分为风机按产生全压的大小分为通风机：全压通风机：全压P15kPa；鼓风机：
4、全压鼓风机：全压P在在15340kPa；压气机：全压压气机：全压P340kPa。通风机按产生全压的大小可分为通风机按产生全压的大小可分为低压离心通风机：全压低压离心通风机：全压P1kPa；中压离心通风机：全压中压离心通风机：全压P在在13kPa；高压离心通风机：全压高压离心通风机：全压P在在315kPa；低压轴流通风机：全压低压轴流通风机：全压P0.5kPa；高压轴流通风机：全压高压轴流通风机：全压P在在0.55kPa。2.6.1 泵与风机的分类泵与风机的分类按产生压力的大小分类按产生压力的大小分类：第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机按工作原理分按工作原理
5、分类类：第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机2.6.2 泵与风机的结构和主要部件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；8一阀门第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机一离心式泵的结构一离心式泵的结构 和主要部件和主要部件叶轮、叶轮、吸入室、吸入室、压出室、压出室、密封装置。密封装置。为了保证泵的正常工作，还须配备进出水管进出水管轴承架等。轴承架等。2.6.2 泵与风机的结构和主要部件泵与风机的结构和主要部件第第2章章 电电 力力 机机
6、械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机二离心式风机的结构和二离心式风机的结构和 主要部件主要部件集流器、集流器、叶轮、叶轮、机壳、机壳、传动轴。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扩散管利利用用叶叶片片随随叶叶轮轮旋旋转转时时产产生生的的离离心心力力使使流流体体获获得得能能量量，使使流流体体通通过过叶叶轮轮后后压压能能、动动能能都都提提高高，从从而而将将流流体体送送到到高高处或远处。处或远处。第第2
7、章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机离心风机的工作原理与离心泵相同。离心风机的工作原理与离心泵相同。泵的主要参数泵的主要参数体积流量：体积流量：qv，m3/s重量流量：重量流量：qm，kg/s体积流量与重通流量的关系为体积流量与重通流量的关系为:qm=qv 1.1.流量：流量：泵在单位时间内输送液体的体积或重量泵在单位时间内输送液体的体积或重量2.2.扬程扬程(全压全压):):扬程扬程单位重量液体通过泵以后所获得的能量增加值。单位重量液体通过泵以后所获得的能量增加值。H H：m m2.6.4泵与风机的性能参数和性能曲线泵与风机的性能参数和性能曲线全压全压单位体积的
8、气体通过风机时所获得的能量增加值，单位体积的气体通过风机时所获得的能量增加值，p：Pa。第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机以上三个功率的关系以上三个功率的关系:PM P P P Pe e3.3.功率功率(1)(1)有效功率有效功率P Pe e 泵的输出功率泵的输出功率,=,=单位时何内泵传递给液体的能量。单位时何内泵传递给液体的能量。原动机原动机传动装置传动装置 M 泵泵PM P Pe原动机功率原动机功率轴功率轴功率有效功率有效功率泵的总效率泵的总效率(2)(2)轴功率轴功率P P:原动机传递到泵轴上的功率，即泵的输入功率原动机传递到泵轴上的功率，即泵的输
9、入功率(3)(3)原动机功率原动机功率PM储备系数，可取储备系数，可取1.11.11.31.3第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机4.4.转速转速n:n:泵或风机的转轴每分钟的转数泵或风机的转轴每分钟的转数(r/min),(r/min),一定的一定的n n，对应一定大小的对应一定大小的 q、H（p）、Pn n 改变时，改变时，q、H（p）、P 都都随之改随之改变变。转转速速 n n 是是选选用原用原动动机机转转速和配置速和配置调调速装置的依据速装置的依据5泵与风机的性能曲线泵与风机的性能曲线 反映上述参数之间变化关系的曲线。反映上述参数之间变化关系的曲线。性
10、能曲线是指在一定的转速下，以流量性能曲线是指在一定的转速下，以流量qV作为基本变量，其他作为基本变量，其他各参数随流量改变而变化的曲线。各参数随流量改变而变化的曲线。第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机5泵与风机的性能曲线泵与风机的性能曲线扬扬程程随随流流量量的的增增加加而而降降低低，效效率率随随流流量量的的增增加加而而增增加加，其其中中最最高高效效率率点点，即即为为泵泵的的设设计计工工况况点点。q qV V-P-P曲曲线线变变化化较较为为缓缓慢慢，因因此此当当流量增加时，原动机不容易过载这一点对泵来说是颇为重要的。流量增加时，原动机不容易过载这一点对泵来说
11、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 第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机1.管路特性曲线管路特性曲线液体输送系统由泵和管路组成液体输送系统由泵和管路组成 当当液体通过管路时，会消耗掉一部液体通过管路时，会消耗掉一部分能量分能量通通过过管管路路的的流流量量与与所所消消耗
12、耗的的能能量量间的关系称管路特性间的关系称管路特性 Hst:静压头，由液体吸入侧与排出侧静压头，由液体吸入侧与排出侧的液面高度差、压力差决定，与的液面高度差、压力差决定，与qV无关无关：阻力系数，由管道情况决定阻力系数，由管道情况决定2.2.工作点工作点M是是工作点工作点2.6.5 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机3泵与风机的联合工作泵与风机的联合工作泵与风机的并联泵与风机的并联：两台或两台以上的泵或风机向同：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，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
13、时增加流量，并并联的主要目的：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：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。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。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，效率范围内工作，往往采用两台或数台并
14、联工作，以增减运行台数来适应外界负荷变化的要求时。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。机等常采用多台并联工作。2.6.5 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机3泵与风机的联合工作泵与风机的联合工作泵与风机的串联：泵与风机的串联：前一台泵或风机的出口向另一台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：泵或风机串联工作的方式常用于下
15、列情况：(1)设计制造一台新的高压泵或风机比较困难，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。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。扬程以输出较多流量时。2.6.5 泵与风机的运行泵与风机的运行第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机4.4.工况调节：工况调节：泵泵在运在运动动期期间间，由于，由于外外界界负载负载的的变变化，需要人化，需要人为为地改地改变变它它 的工作状况以的工作状况以满满足外界足外界负载负载要
16、求的要求的过过程，称程，称为为工况工况调节调节，实质实质上就是改上就是改变泵变泵路系路系统统的工作点。的工作点。工况调节方法：工况调节方法：出口节流调节出口节流调节入口节流调节入口节流调节（1）节流调节）节流调节（3）变速调节）变速调节（2）汽蚀调节）汽蚀调节第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.6 泵与风机泵与风机2.7 泵与风机的节电方法泵与风机的节电方法泵与风机的基本节电方法有：泵与风机的基本节电方法有：1)减少不必要的运行时间。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
17、泵与风机等。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。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 2.7.1 调速节电原理调速节电原理 第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备2.7.2 泵与风机调速方法的选择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
18、、风压等要求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考虑调速装置的效率 7.考虑调速装置的运行可靠性考虑调速装置的运行可靠性1.泵与风机的叶轮改造节电泵与风机的叶轮改造节电2.功率因数补偿节电功率因数补偿节电 3.软启动节电软启动节电 2.7.3 泵与风机的其他节电方法泵与风机的其他节电方法第第2章章 电电 力力 机机 械械 设设 备备 2.7 泵与风机的节电方法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