泵与风机阀门2.docx
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泵与风机阀门2
2.自调阀类
Ø这类阀门启闭件的运动仅受流体能量和方向控制，并在一个规定方向上永远是闭合状态。
Ø根据功能这类阀有两种：
•止回阀：
阻止流体反向流动；
•截流阀：
避免流体速度超过定值。
3.止回阀
Ø功能：
用来阻止液体反向流动；
Ø分类：
旋启式和升降式；
Ø工作原理：
阀瓣呈圆盘状，通过遥杆与驱动转轴相连，按流体流动方向绕阀座通道外的转轴作旋转运动。
在正向流体推力作用下，阀瓣保持开启位置，反向时，阀瓣自重落下，并在反向推力作用下，使阀得到封闭；
Ø使用注意：
现场监听阀瓣撞击声。
①旋启式止回阀
Ø结构特点：
阀瓣呈圆盘状，通过摇杆与驱动转轴相连，按流体流动方向绕阀座通道外的转轴作旋转运动。
Ø原理：
在正向流体推力作用下，阀瓣向上旋启保持开启未知；流体反向时，依靠阀瓣自重落下，并在反向流体推力作用下得到密封。
旋启式止回阀升降式止回阀
②升降式止回阀
结构特点：
Ø与截止阀有很多相似之处：
阀体、阀瓣形式与截止阀相同。
阀盖上部与阀盖下部均有导向套筒；
Ø导向筒均有上有泄压孔；
Ø启闭件沿阀座通道中心线作升降运动。
4.断流阀
Ø作用：
流体超速时，中断流体输出。
Ø工作原理：
阀瓣在超速流作用下正向闭合，但开启时为反向工作。
当流体速度低于某一值时，由重锤或弹簧作用使阀门保持开启，如流体超速并超过弹簧作用力阀闭合。
Ø使用注意：
✓注意介质流动方向，它只能在一个方向工作；
✓应有一个外部手柄，以便控制阀瓣自由工作；
✓不过分要求绝对密封。
图a：
过速单闭合效应蒸汽自动断流阀或者管道自动断流旁通阀；
图b：
将断流阀与止回阀组合构成双效应蒸汽自动断流阀门，具有止回和过速断流两功能。
5.调节阀类
Ø工作原理：
通过调节阀瓣与阀座的相对位置，引起通道截面的变化来调节流体压力和流量，使得阀门处于：
手动的稳定状态（减压阀）；
事先设定或信号输入，进入自动和动态调节（调节阀）。
Ø调节阀分类：
减压阀：
流体压力自动控制，保证输出压力恒定；
调节阀：
用以保证连续、有效的精确地调节压力和流量
①减压阀—气体减压阀
Ø工作方式：
通过调节调节弹簧压力设定出口压力、利用膜片传感出口压力变化，通过导阀启闭驱动活塞调节主阀节流部位过流面积的大小，实现减压稳压功能。
Ø注意事项：
1、减压终止时的恒压；
2、气体停止流通时，防止出口压力回升过快；
3、禁止安装在氧气瓶上的阀使用润滑油。
②减压阀—排放减压阀
工作原理：
通过排泄流体而使进口压力维持恒定状态，这种减压阀外形与其它阀相同，实质上是一种能连续排放一定量流体的安全阀；
适用场合：
低压辅助蒸汽管道（向汽轮机发电机组或密封箱输汽时保持恒压）和装有流量测量泵与回路喷嘴的液体燃料通道上。
③调节阀—恒温阀
工作原理：
散热器恒温阀利用恒温阀内部感温阀芯热胀冷缩所产生位移来控制阀门开度，当室内温度升高时，感温阀芯膨胀压缩阀杆使阀门开度变小，温度降低阀杆回弹，阀门开度变大。
6.安全阀
Ø作用：
安全保护用阀，通过向系统外排放介质来防止管路或设备内介质压力超过规定数值；
Ø作用方式：
自动阀类，取决于流体的状态、压力等特性；
Ø用途：
压缩机、高压容器和管路等因介质过高可能引起爆炸的设备；
Ø适用范围：
可压缩和不可压缩流体；
依据压力定值的结构不同，安全阀分类：
重锤式、扭力杆式、弹簧式（先导式、助动式）、脉冲式。
①弹簧式安全阀
Ø原理：
通过作用在阀瓣上的弹簧力来控制阀的启闭，安全阀上方必须施加载荷；
Ø优点：
结构紧凑、体积小、重量轻；启闭动作可靠；对振动不敏感；
Ø缺点：
作用在阀瓣上的弹簧力随开启高度而变化，阻碍阀瓣迅速达到开启高度；对弹簧的要求很严；不适合于过高温度的场合；
Ø结构：
阀体、密封结构----阀瓣和阀座及加于密封结构上的载荷三部分组成。
弹簧式安全阀先导式安全阀
②先导式安全阀
Ø优点：
使用弹簧式安全阀最令人担心的问题是安全阀起跳后不回座或启动不灵敏。
通过增加压力敏感和控制功能，克服了安全阀起跳后不回座或启动不灵敏的问题。
Ø结构：
主阀（阀体A，带翅片的缸体CA，阀盖，阀瓣及密封波纹管）和导阀（过滤罐，先导单元，整定系统单元，探测头，电磁驱动器）
③助动式安全阀
Ø此类阀也由标准弹簧式安全阀派生而来，通常在弹簧安全阀阀头安装气动或电动辅助驱动机构，以便帮助安全阀开启或关闭。
它与先导式的区别是：
先导式是自给能的，则它是辅助能动的
功能描述：
●气体助动装置对于关闭的功能是：
通过给阀门施加额外的载荷以改善阀门的密封性，相当于起了增加整定压力与工作压力之间的压差作用；
●气体助动装置对于提升的功能是：
在自动操作时，在起跳点使阀门达到全排量，而在手动操作时，在压力低于弹簧整定压力值时使阀门开启。
7.动力管道阀门使用中的问题
①密封面损伤
影响闭合密封性的因素：
●启动阀门过猛，使密封面擦伤；
●由于机械或水力冲击的原因，引起启闭件的敲击现象；
●不适合作调节的阀用于节流；
●流体气蚀、和化学腐蚀、冲蚀等；
●流体含有悬浮杂质；
●进出口压差过大。
如何防止密封面损伤
Ø不要用截断阀门来调节流量；
Ø启闭阀门时缓启缓闭；
Ø对止回阀等需要到现场监听；
Ø保证阀门传动机械的润滑；
Ø控制水质；
Ø避免温差、压差过大。
②启闭力
●启闭力过大的后果：
1.闭合后强力关阀，可导致阀体顶裂（如闸阀），密封面破坏，止动失效（如球阀，旋塞阀），阀杆扭断等；
2.开启后强力作用，可导致阀杆拉断等；
●如何避免？
1.尽可能的有时间规律的进行阀门启闭操；
2.避免强力操作；
3.阀门开启后，退回1/4转。
③水锤
高温高压管路中，由于流体热力特性等的变化，会引起严重的水锤。
爆炸：
阀腔积水，由于受进口侧高温流体的加热作用而汽化，当阀门开启高压水流体进入，使阀腔内的气泡迅速凝结破灭，产生大的爆炸力。
使用时要注意排除阀腔积水。
水弹：
当阀出口管道上斜并有积水，阀急开，高压蒸汽流出阀后，使阀下游管迅速积聚形成“海浪”，并推动水像子弹一样飞射，击伤下游管线和设备。
这种破坏具有方向性。
第五章
1.离心泵基本结构与工作原理
工作过程：
Ø从漏斗灌入水将空气排除；
Ø叶轮转动，增加液体的压能和动能；
Ø压出室将部分液体动能转化为压能；
Ø最后液体排出泵外；
Ø叶轮中心处则因液体被甩出使压力降低，于是在液面压力作用下，靠压差吸入管补充到泵里来。
工作原理:
充水→叶轮转动→离心力甩出流体→中心负压吸入流体。
2.主要零部件
①叶轮:
将原动机能量传递给液体，离心泵最重要的部件。
②吸入室:
进水管接头法兰到叶轮进口前的空间，有锥形管和半螺旋形等形式；
作用：
以较小的能量损失均匀的把液体引入叶轮
③压出室:
叶轮出口处到出水管接头法兰的空间，由蜗壳和扩大管组成；
作用：
降低流体速度以转变成压能，汇聚流体。
④轴和轴承:
轴：
传递机械能的主要部件，承受很大的扭矩，必须有足够的强度；
轴承：
支撑轴使其旋转，减少轴和支承之间的摩擦和磨损。
分为：
⑤密封环:
泵壳和叶轮上安装密封环，离心泵内高压区向低压区泄露,减小泄露损失，常见的密封环型有平板式、角式和和迷宫式
⑥轴封机构:
作用：
采用轴封机构，减少有压力的液体流出泵外和防止空气进入泵内，常用的有两种：
填料密封和机械密封：
⑧管道附件:
进水滤网：
避免杂物堵塞流道；底阀：
使泵启动时进水管保持充满液体的状态；放气旋塞：
在水泵充水时用于排气；出水管道上的止回阀：
防止液体倒流；
放水旋塞：
在严冬季节防止冻裂壳或检修放水之用；充水设备：
充水作用；
真空表：
测量水泵进口处的真空度；压力表：
测量水泵出水压力。
3.离心泵的主要性能参数
排量Q:
也叫流量，单位时间排出液体的体积，单位：
m3/s、m3/s、l/s等
扬程H:
指泵单位重量液体所增加的能量，也就是牛顿液体通过泵获得的能量，即泵输送液体的液柱高度，习惯上称为米。
H1进口处的总水头，H2出口处的总水头
功率Ne:
输出功率（有效功率）：
单位时间内泵使液体增加的能量：
输入功率（轴功率）：
泵单位时间内所消耗的能量
配套功率（原动机功率）：
考虑到泵运行时可能出现原动机过载，故配套功率必须比轴功率更大
Ø由上可得：
配套功率＞输入功率＞输出功率
泵效率η:
反映泵的性能好坏及能量利用的程度，有效功率和轴功率的相对值以百分比表示，称为泵的效率
•水力效率ηh:
衡量由于轴承、填料及叶轮轮盖因摩擦而导致的机械损失大小；
机械效率ηm:
衡量流体流经机械内部因水力阻力而消耗有用能量的损失大小
容积效率ηv:
衡量流体通过轴密封泄漏至外界形成的容积损失大小
转速:
指泵每分钟内绕自身轴线的回转次数，单位r/min
汽蚀余量:
汽蚀：
泵内局部流动液体发生液体汽化、汽泡产生、凝结、破裂的全过程及其一系列破坏现象
汽蚀余量：
用于判断泵是否发生汽蚀的物理量，又称为泵的静吸入扬程（NPSH）.它代表进口处单位重量液体所具有的超过液体饱和压力的富余能量。
比转速ns:
泵的流量比转速，是一个相似准则数
该相似准则数的应用意义:
1性能判别：
同一系列的泵具有唯一的比转速；
②反映流量和扬程间的关系：
在一定的转速下，比转速越大，那么流量愈大；高扬程小流量对应小的比转速；
2反映泵结构特点：
比转速大，叶轮厚而小，而比转速小的叶轮相对扁而大。
4.离心泵的主要类型
Ø按主轴方向分（横、立、斜）；
Ø按液体流出叶轮方向（离心、混流、轴流）；
Ø按吸入方式（单吸、双吸）；
Ø按级数（单级、多级）；
5.离心泵的理论
离心泵的基本方程
离心泵的工作原理：
叶轮旋转时，冷却剂在叶片的约束下随之旋转，产生惯性离心力甩入泵壳压出室，而新液体由于压力差被吸入泵内。
一元流动理论假设：
Ø1、工作液体为理想液体，忽略泵内一切能量损失；
Ø2、叶轮的叶片为无限多。
Ø核心：
轴对称的假定下，对液体的流动进行研究，在具有无线叶片数的叶轮中，研究流动的理想液体的某个质点的运动轨迹。
6.对理论扬程的分析
●理论扬程与流量的关系是线性的，但实际泵的扬程与流量是非线性的，这是由于对实际泵来说要扣除各种损失。
●
扬程与叶片出口角有重要关系：
Ø
时，叶片是向后弯曲的，称后弯叶型。
此时理论扬程随流量的增加而减小；
Ø时，叶轮具有径向出水口，理论扬程-流量曲线平行，流量增加时，理论扬程保持不变；
Ø
时，前弯叶型，此时理论扬程随流量增加而增加
三种叶型比较，其他条件相同的情况下，前弯叶片的理论扬程最高，但是实际上均采用后弯叶片，这是矛盾。
Ø原因：
理论扬程公式只限于叶轮范围，未考虑到蜗壳，导叶整个离心泵的问题，并且忽略了一切损失。
在输出能量相同的情况下原动机提供的动力必然大于后弯叶片泵。
前弯叶片的叶轮提供的液流中动能占有很大的比重，而后弯叶片提供的液流中动能占有很小的比重，并且出口速度比较均匀。
Ø综合起来，具有后弯叶片的离心泵效率是最高的。
7.有限叶片数的影响：
实际叶轮的叶片数是有限的，叶片的流道有一定的宽度，则叶片对液体的束缚力就减弱了，液体在流道中的运动速度是不均匀的，在叶片两侧产生压力差。
在这种力的作用下，理想液体在叶轮中将相对叶片流道中心作漩涡运动，称为轴向涡流。
因此在有限叶片时的理论扬程将小于
8.泵的损失与效率
电动机递给泵轴的能量只有一部分转换为被输送液体的能量，另一部分损失，主要有三种：
机械损失,容积损失,水力损失.
机械损失:
泵的轴效率和机械损失功率之差与轴功率之比即为机械效率
容积损失:
泵的输出流量与流经叶轮的流量之比为容积效率
水力损失:
被输送液体在通过流道（吸入室、叶轮、压出室）时为克服摩擦形式阻力所产生的能量损失
9.特性曲线
Ø泵的主要性能参数：
扬程、流量、转数、功率和效率。
什么是特性曲线？
表示泵基本性能参数之间相互关系，主要有三条特性曲线.扬程曲线：
扬程与流量间关系,功率曲线：
功率与流量间关系,效率曲线：
效率与流量间关系
10.泵的相似定律
离心泵相似定律的建立基础
几何相似：
两台泵过流部分的尺寸的比值为一常数，且对应角相等；
运动相似：
两台泵过流部分对应尺寸上的某一液体质点或运动部分（叶轮上某一点）的速度大小的比值为一常数，且方向相同，且速度三角形相似。
满足几何、运动相似定律的两台泵称为相似泵，相似的前提是几何相似。
11.轴向力及平衡措施
产生原因：
主要是液流体作用于叶轮表面上的力不平衡：
Ø叶轮前后盖板不对称产生的压差轴向力；
Ø液流动反力；
Ø对立式泵，转动部件的质量引起的重力。
危害：
轴向窜动、碰撞、磨损
轴向力平衡措施:
1推力轴承法,2减压平衡法,3平衡叶片发,4双侧吸水法,5叶轮对称布置法
6平衡鼓法7自动平衡盘法
12.管路特性曲线
泵的工作点（上图右）
泵的稳定工作点的平衡条件
H=HzQ=Qz
泵的特性曲线和装置特性曲线的交点就是泵的工作点。
13.泵的调节方法
①节流调节法
Ø泵的转速不变，利用阀门的开度来改变泵的排量，随着排出阀的开度变小，排出阀内的节流损失增加，管路曲线变陡，因而使泵的工作点左移，Q变小，H增加。
Ø此种方法虽然不经济，但简单易行，经常被采用。
改变吸入阀的开度会因吸入管的水力损失增加而不利于气蚀。
2变速调节法
通过改变泵的转速来调节，当转速改变时，泵的H-Q曲线相应改变。
此种方法可以在较大的范围内改变泵的排量和扬程，并保持较高效率，但是泵需要用可变速的原动机来带动，而且泵的转速升高而受到气蚀条件的限制。
3改变装置净水头Ha的调节法
排水池的液位升高，Ha随之变大，管路曲线上移，使工作点左移而使Q变小，反之Q将变大。
如果泵是向封闭的压力容器输水，当容器中压力升高时，净水头也是增加的，Q也将减小,反之，Q将变大。
14.泵的串联和并联
①串联
两台泵串联工作时，扬程和流量都增加了，其增加程度和装置特性曲线有关，但小于单独运转时的两倍。
串联并联
3并联
两台泵并联工作的特性曲线，是相同扬程下两泵排量相加得到的。
由于管路阻力的存在，两台泵并联运行时，总排量小于单独运行时排量的两倍
15.泵的不稳定工况
当泵的性能曲线呈驼峰状时，与管路的特性曲线与泵的曲线可能会有两个交点，造成工况的不稳定。
16.气蚀现象及其影响
Ø汽化原理：
水温和汽化压力的对应，若液体在流动过程中，局部压力低于或等于汽化压力时会发生汽化。
Ø汽蚀现象的产生：
离心泵工作原理决定了低压区和高压区，导致流入液体可能发生气体和蒸汽的逸出和破灭。
危害：
噪音振动，剥蚀叶轮，减小排量，降低排出压力和效率
17.汽蚀性能参数
Ø泵汽蚀余量：
用单位重量液体的能量来考虑，在不致气蚀时，液体在s—s断面处的水头所必须超过k点汽化压头的富余量，又称必需的气蚀余量。
与泵进口以后的结构有关，NPSHr越小，表示液流进泵后继续产生的压力降越小，泵的气蚀性能越优越。
装置汽蚀余量：
由吸入装置提供液体的水头所超过K点汽化压头的富余量，叫装置汽蚀余量。
装置提供给泵的可以有效利用的能量，叫有效气蚀余量。
由吸入装置和液体性质决定。
NPSHa数值越大，泵越不易气蚀
18.泵发生汽蚀的条件
19.离心泵和轴流泵的启动
①离心泵开阀起泵
因为离心泵启动时，泵的出口管路内还没水，因此还不存在管路阻力和提升高度阻力，在泵启动后，泵扬程很低，流量很大，此时泵电机（轴功率）输出很大（据泵性能曲线），很容易超载，就会使泵的电机及线路损坏，因此启动时要关闭出口阀，才能使泵正常运行。
②轴流泵关阀起泵
水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴相吸入、轴相流出，因此称轴流泵。
轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。
轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力，可把水从下方推到上方
轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。
由于叶轮高速旋转，在叶片产生的升力作用下，连续不断的将水向上推压，使水沿出水管流出。
叶轮不断的旋转，水也就被连续压送到高处，试想如果关阀，势必会造成憋压。
风机及其他补充
1.通风机的工作原理:
依靠叶轮的旋转运动，使气体获得能量，从而提高压强和速度，达到输送气体的目的
2.通风机的叶片
①前弯叶片流动角β2>90°
风压最大，叶片最小，效率最差，适应于风压要求高，而转速n和叶轮直径D受到一定限制的工况。
②后弯叶片流动角β2<90
效率最高，叶片最大，风压最低，适应于大功率的风机
4径向叶片流动角β2=90°
风压、叶片、效率在三者中均居中，但叶片加工制造简单，不易积垢和磨损，一般用于中、低压风机。
3.通风机的相似理论
Ø几何相似：
模拟机与实物机的几何形状相同，对应的线性长度比为一定值；
Ø运动相似：
流体流经几何相似的模拟机与实物机时，其对应点的速度方向相同，比值保持常数；
Ø动力相似：
作用于运动相似的流体各对应点的力相似，即作用于点上的外力方向相同，大小之比保持对应常数。
通风机性能的相似换算（相似定律）
5.轴流风机和混流风机的性能曲线
Ø1.风压性能曲线P-Q的右侧相当陡峭，而左侧呈马鞍形，c点的左侧称为不稳定工况区
Ø2.当风量减小时，功率N反而增大；当风量Q=0时，功率N达到最大值。
Ø3.最大效率点的位置相当接近不稳定工况区的起始点c。
6.通风机联合运行应当遵循的原则：
Ø
（1）不论并联，还是串联，应当选择同性能的通风机进行；
Ø
（2）注意串并联的使用条件，并联工作适合于管路阻力较小的条件，串联工作适合于管路阻力较大的条件。
7.通风机的调节
①改变管网阻力调节法
Ø改变管网阻力调节法，也叫节流调节法。
Ø利用节流装置的开启程度的大小来增减管网阻力，改变管网特性曲线，达到调节风量的目的。
Ø通风机特性曲线不改变。
②改变风机转速调节法
改变转速后，通风机效率保持不变，而功率则由于流量与压力的降低而迅速下降
3改变通风机进口处导流叶片角度调节法
通风机采用的导流器有轴向和径向两种；
导流器的主要作用在于使气流进入通风机叶轮前先行转向，从而改变压力而达到调节流量的目的。
④改变通风机叶片宽度和角度调节法
改变叶片角度：
在通风机运行中，调节通风机的叶片角度，以调节通风机的风量，已在轴流式通风机上得到采用。
而对于离心式通风机，目前还没有实际应用。
改变叶片宽度：
改变叶片宽度，以调节通风机的风量，由于此法对通风机本体几何尺寸的改变，相当于重新制造通风机，因此，一般只是在通风机制造厂进行，现场应用很少
8.典型离心泵
给水泵:
通过高压给水系统，从除氧器连续地向蒸汽发生器供应给水；
循环水泵:
输送海水到凝汽器，使蒸汽放热冷凝
Ø上充泵:
上充功能：
保持稳压器水位，向反应堆冷却剂系统注水，此时上充泵从控制箱或贮水箱抽水；
Ø2.密封水注入功能：
向冷却剂主泵注入第一级密封用冷却水，使用1台泵；
Ø3.高压安全注入功能：
用作安全注入泵，2台泵并联运行，由低压安全注入泵供水。
9.热交换器种类:
间壁式热交换器,混合式热交换器,蓄热式热交换器,板式热交换器
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