作者：梁国臣,梁博
出版社：石油工业出版社
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泵与风机运行与维护试读：
内容提要本书以热能动力设备与应用专业常见的泵与风机为例，讲述了泵与风机的基本理论和泵与风机运行与维护的一些基本知识和操作技能，并在资料链接和知识拓展模块中讲述了泵与风机拆装操作过程中必需的理论知识及注意事项等。本书内容以泵与风机的运行维护为重点，紧密结合理论和实践。
本书可作为高职院校及从事该行业人员的培训教材，也可作为火力发电厂辅机培训教材及火力发电厂有关技术人员的参考资料。
图书在版编目（CIP）数据
泵与风机运行与维护／梁国臣，梁博主编．—北京：石油工业出版社，2017.12
石油高职高专教材
ISBN 978-7-5183-2311-1
Ⅰ．①泵… Ⅱ．①梁…②梁… Ⅲ．①泵－高等职业教育－教材②鼓风机－高等职业教育－教材 Ⅳ．①TH3②TH44
中国版本图书馆CIP数据核字（2017）第290732号
出版发行：石油工业出版社（北京安定门外安华里2区1号 100011）网 址：www.petropub.com编辑部：（010）64251613图书营销中心：（010）64523633
经 销：全国新华书店
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2017年12月第1版 2017年12月第1次印刷
787×1092毫米 开本：1/16 印张：9.75
字数：240千字
定价：36.00元（如出现印装质量问题，我社图书营销中心负责调换）
版权所有，翻印必究前 言
本书依据热能动力设备与应用专业及从事该行业人才培养的目标编写而成。
本书讲述了泵与风机的基本理论，泵与风机运行与维护的一些基本知识和操作技能，并在资料链接和知识拓展模块中讲述了泵与风机拆装操作过程中必需的理论知识及注意事项等。本书内容密切结合生产实际、理论知识，以工作过程为导向编写。
本书可作为高职院校及从事该行业泵与风机工作相关人员的培训教材，也可作为火力发电厂辅机培训教材及火力发电厂有关技术人员的参考资料。
全书共七个项目，第一、第二、第三项目由梁国臣撰写，第四、第五、第六项目及附录由梁博（中车大连机车车辆有限公司）撰写。本书在编写过程中参考了一些同行的编著和现场实际运行资料，得到了许多老师的帮助，编者在此一并表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，书中缺点和错误在所难免，敬请广大读者批评指正。项目一 泵与风机的分类及基本性能参数学习目标（1）掌握泵与风机的概念及其输送的介质。（2）能够说明泵与风机的分类方法。（3）掌握泵与风机基本性能参数的含义及单位。（4）了解泵与风机基本性能参数的计算公式。（5）能够说明泵与风机基本性能参数对泵与风机工作性能的影响。学习任务（1）学习泵与风机的概念及其作用。（2）学习泵与风机的分类方法。（3）学习泵与风机基本性能参数及相关计算公式。Vm
①q和q——体积流量和质量流量。
②H——扬程。
③p——全风压。e
④P——有效功率。
⑤P——轴功率。
⑥η——总效率。
⑦n——转速。sy
⑧n，n——比转数。s
⑨[H]——允许吸上真空高度。
⑩[Δh]——允许汽蚀余量。（4）进入实验室或相关企业了解泵与风机的工作过程，从而掌握其作用及应用状况。任务一 泵与风机的分类
泵与风机都是根据流体力学理论设计的输送流体或提高流体压力的流体机械。它们的工作原理都是将原动机（电动机等）的机械能转换成流体机械能，以达到输送流体或造成流体循环运动等目的的机械。通常把提高液体机械能的机械称为泵，如图1-1所示。把提高气体机械能的机械称为风机，如图1-2所示。所以，从能量观点来说，风机和泵都属于能量转换的流体机械。
泵与风机是工农业生产中广泛应用的通用机械。例如，农业生产中的排涝、灌溉；石油工业生产中的输油、注水和注汽；化学工业生产中高温、腐蚀性流体的输送；其他工业生产中和人们日常生活中的通风、给水、排水等都离不开泵和风机。图1-1 泵实物图图1-2 风机实物图
在火力发电厂中，不同类型的泵分别用于输送给水、凝结水、冷却水、润滑油等液体；各种类型的风机则分别用于输送空气、烟气、煤粉空气混合物等介质。它们与其他热力、电力设备有机地组成火力发电厂的生产系统，共同完成电能生产任务，成为系统中必不可少的重要辅助设备。
泵与风机应用广泛，种类繁多。常根据科研、生产等需要从以下几个方面进行分类。一、按泵与风机所产生的全压的高低分类
低压泵：全压小于2MPa。
中压泵：全压在2～6MPa。
高压泵：全压大于6MPa。
通风机：全压小于14.709kPa。
鼓风机：全压在14.709～241.6kPa。
压气机：全压大于241.6kPa。
其中通风机又可进行细分。
低压离心式通风机：全压≤980.6Pa。
中压离心式通风机：980.6Pa<全压≤2941.8Pa。
高压离心式通风机：2141.8Pa<全压<14709Pa。
低压轴流式通风机：全压≤490.3Pa。
高压轴流式通风机：490.3Pa<全压<4903Pa。二、按泵与风机的工作原理分类（1）叶片式泵与风机：依靠装在主轴上的叶轮旋转，由叶轮上的叶片对流体做功来提高流体能量的泵与风机。根据流体在叶轮内的流动方向和所受力的性质不同又分为离心式、轴流式、混流式及贯流式四种。（2）容积式泵与风机：利用工作室容积周期性变化输送流体的泵与风机。如往复式、回转式泵与风机。（3）其他类型的泵与风机：无法归入叶片式或容积式的各类泵与风机。如射流泵、水锤泵等。
上述各种类型的泵与风机还可以按结构形式的不同进一步细分，见表1-1、表1-2。表1-1 泵按结构形式分类表1-2 风机按结构形式分类
另外，在火力电厂中常常按泵与风机在生产系统中的作用不同可分为：给水泵、凝结水泵、循环水泵、疏水泵、灰渣泵、送风机、引风机、排粉风机等。任务二 泵与风机的基本性能参数
泵与风机的工作可用一些物理量来表述，这些物理量既能反映不同形式泵与风机的工作能力、结构特点、运行经济性，又能说明运行中泵与风机不同的工作状态。因此，称它们为泵与风机的性能参数，包括流量、扬程（或全风压）、功率、效率、转速、比转速、允许吸上真空高度、允许汽蚀余量等。在泵与风机的铭牌上，一般都标有这些参数的具体数值。以说明泵与风机在最佳或额定工作状态时的性能，现将它们介绍如下。一、流量
流量是指单位时间内泵与风机输送流体的数量，有体积流量和质V33量流量之分。体积流量用q表示，常用单位为m/s、m/h或L/s；质量m流量用q表示，常用单位为kg/s、t/h。体积流量与质量流量的关系为：3式中 ρ——输送流体的密度，kg/m。图1-3 扬程的确定二、扬程（全风压）
扬程是指流体通过泵或风机后获得的总能头，也就是用被送流体柱高度表示的单位重量流体通过泵或风机后所获得的机械能，用H表示，单位为m流体柱，常简写为m。工程上，泵习惯用扬程作参数。如图1-3所示，以泵轴中心线所在的水平面为基准面，设泵进口和出口处分别为断面1—1与断面2—2，则扬程的数学表达式可写为：2式中 E——泵出口断面2—2处液体的总能头，m；1
E ——泵进口断面1—1处液体的总能头，m。
由流体力学可知，液体总能头由压力能头（p/ρg）、速度能头2（v/2g）和位置能头（z）三部分组成，故：212式中 p，p——泵2、1断面中心处的液体压力，N/m；21
v ，v——泵2、1断面上液体的平均流速，m/s；21
z ，z——泵2、1断面中心到基准面的距离，m；3
ρ——被送液体的密度，kg/m。
因此，泵的扬程又可写为：
全风压是指单位体积的流体通过泵或风机后所获得的机械能，用p表示，可简称为全压，其单位为Pa或222mmHO（1mmHO=9.807Pa=1kgf/m）。习惯上，风机用全风压作参数。
由于ρg表示单位体积流体所具有的重量，所以全风压与扬程之间的关系可用下式表示：
泵与风机的扬程或全风压可根据实际情况选用式（1-2）、式（1-5）或式（1-6）来确定。【例1-1】 如图1-4所示，在给水管路系统中，已知除氧气给水AAA箱水面的位置高度为z，压力为p，速度为v；锅炉汽包内液面的位BBB置高度为z，压力为p，速度为v，设额定工况下吸、压水管道的阻W1W2力损失分别为h和h，试写出该工况下，给水泵必须具有的扬程数学表达式。图1-4 泵必须具有的扬程确定
解：液面A—A与泵进口断面1—1的能量方程式为：
因此
泵出口2—2与液面B—B的能量方程式为：AB
将式（1-8）及式（1-9）代入式（1-2），且考虑v≈0、v≈0。
则
式（1-10）就是管道系统要求水泵在指定工况下必须具有的扬程数学表达式。它表明在已知管道系统的情况下，扬程主要用管道系统终端和始端液体的压力能头之差、位置能头之差以及吸、压水管道的总阻力损失这三大部分的总和来确定，不涉及具体的泵与风机。因此，式（1-10）是一个普遍适用的计算公式。在选择泵与风机时，可直接用于扬程或全风压的确定。z
对风机而言，因为所输送的气体密度较小，ρgH与其他几项比较起来，可以忽略不计。而且电厂中绝大多数烟风管道系统始末两端p的压力接近大气压力，即H≈0，故风机全风压的数学表达式可写为：W1式中 p——吸入风道的压力损失，Pa；W2
p ——压出风道的压力损失，Pa。V【例1-2】 如图1-5所示，某离心泵运行中的流量计读数为q；22g压水管上位于泵出口中心以上Δz处的压力计数为p；吸水管上真空V1计读数为p，且与管道间接口位于泵入口中心以下Δz处。若吸、压12水管直径分别为d、d。水泵入口中心位于泵轴中心线上，其出口中21心比泵轴中心线高Δz，试求该泵在此工况下的扬程H为多少？
解：取泵轴中心线为基准面。根据题意知，式（1-5）中各量为：
代入式（1-5）得：gV式中 H、H——用被送液体柱高表示的压力表读数和真空表读
数，m；21
Δz、Δz——压力表中心和真空表接口至泵轴中心线的垂直距离，若表计的中心或接口低于泵轴中心线时其值为负，m。图1-5 泵运行时扬程的确定
式（1-11）表明泵运行时吸入口处于真空状态下的扬程等于用被送液体柱高表示分压力表读数，真空表读数。泵的出口、进口速度头之差以及取泵轴中心线为基准面的压力表中心与真空表接口间的高度之差四项的总和。显然，这也是一个具有通用性的计算公式，用于计算吸入口为真空的运行泵扬程的大小。Vg
若将H=-H代入式（1-12），可得泵运行中扬程的另一计算公式，即：g式中 H′——泵进口处表计指示，且用被送液体柱高表示的相对压
力值，m；1
Δz——取泵轴中心线为基准面时，泵进口压力表中心的位置高度（或是进口真空表与管道接口的位置高度），m。
式（1-13）表明运行泵的扬程等于泵出口处与进口处两表计指示的，且用被送液体柱高表示的相对压力之差，两表计中心位置高度之差（当进口处于真空状态时，则是压力表中心与真空表接口位置高度之差），以及速度能头之差，这三项差值的总和。它既能计算泵进口处于真空状态时的扬程，也能计算进口处于正压状态时的扬程，因此式（1-13）是一个更为通用的运行泵扬程计算公式。图1-6 风机运行时全压的确定
风机运行时的全风压可以根据p=ρgH来确定，只是计算式中忽略21了ρg（Δz-Δz）。
等式右边各项，一般情况下都是用皮托管测量求得，如图1-6的所示。三、功率与效率
功率通常是指泵或风机的输入功率，也就是原动机传到泵或风机轴上的功率，又称轴功率，用P表示，单位为kW。
效率是泵或风机总效率的简称，是指泵或风机的输出功率与输入功率之比的百分数，反映泵或风机在传递能量过程中轴功率被损失的程度，用符号η表示，即：e
式中 P——泵或风机的输出功率，即通过泵或风机的流体在单位时间内从泵或风机中获得的能量。e
P 是轴功率中被有效传递的部分，又称有效功率。若测得泵或V风机的体积流量为q，扬程为H或全风压为p，输送流体的密度为ρ时，则泵的有效功率为：
风机的有效功率为：g
轴功率的大小通常用电测法测出原动机输入功率P′后，再扣除功率传递过程中原动机和传动装置的损失而求得。若原动机的效率为gcη、传动装置的效率为η，则：
电测法是利用精度等级不低于0.5级的电度表或双功率表或电流表、电压表等来测量取数后，按以下相应的公式计算原动机输入功率的方法。（一）用电度表测量式中 K——电度表常数，表示每用电1kW·h，电度表转盘的转数；
t——电度表转盘每10转所需秒数；T
C ——电流互感器变比；T
P ——电压互感器变比。（二）用双功率表测量
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