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【机电】考点：泵与风机的基础知识：泵、风机和压缩机到底是如何分类的?

学习内容来自：何川主编《泵与风机》，同时结合自己在工作中的实践，进行一些信息收集作为记录，便于日后失忆的时候回忆一下。

在企业的生产过程中，对泵类和风机设备的应用非常广泛，而这类设备的电能消耗非常大，其耗能占企业总耗能比重很大。泵和风机都是根据流体力学理论设计的输送流体或者提高流体压力的流体机械。工作对象是液体的机械叫泵；工作对象是气体的机械叫风机。它们的工作原理都是将原动机（电动机等）的机械能转变为被作用流体的能量，从而使流体产生速度和压力。所以，从能量的观点来说，泵和风机都属于能量转换的流体机械。当前，我国正深化市场经济体制改革，市场竞争已可以用“惨烈”这个词来形容，因此，企业为了增强自身的竞争力，必须优化生产技术和工艺，降低生产过程中的能耗，降低生产成本，提高产品的价格竞争力。

学习内容来自：何川主编《泵与风机》，同时结合自己在工作中的实践，进行一些信息收集作为记录，便于日后失忆的时候回忆一下。

1.管路性能曲线的意义是什么？泵与风机的工作点是如何确定的？

答：管路性能曲线是流体在管路系统中通过的流量与所需要的能量之间的关系曲线，其表明对一定的管路系统来说，通过的流量越多，需要外界提供的能量越大，管路性能曲线的形状位置取决于管路装置，流体性质和流动阻力。

如果将一某转速下泵与风机性能曲线和管路性能曲线按同一比例给于同一坐标图上，则两条曲线相交于一点，此点就是泵与风机在该管路系统中运行的工作点。

2.泵与风机有哪几种调节方式？

答：a.节流调节通过改变管路系统调节阀的开度，使管路曲线形状发生变化来实现工作位置点的改变；

b.入口导流器调节是通过改变风机入口导流器的装置角使风机性能曲线形状改变来实现调节的。

c.旁通调节是在泵与风机的出口管路上安装一个带调节阀门的回流管路，通过改变阀门开度，改变输出流量，达到调节目的。

d.动叶调节是通过改变动叶片安装角来改变泵与风机的性能曲线形状，使工作点位置改变，从而实现工况调节。

e.液位调节是利用水泵系统中吸水箱内水位的升降来调节流量。

f.变速调节是通过改变转速来调节流量。

3.变速调节的方法

答：定速电机:液力耦合器，油膜滑差离合器，电磁转差离合器

变速电机：变压调速，串电阻调速，变极调速，串级调速，变频调速；汽轮机驱动

4.泵与风机串并联工作点如何确定，应用场合如何，应注意问题？

答：串联应用于提高泵与风机的扬程或全压的场合，并联应用于提高泵与风机流量的场合，通过合成性能曲线与管路曲线的交点来确定工作点，不同性能的泵与风机串并联时，曲线差异不能太大。

5.为什么要求离心泵与风机空负荷启动，而轴流泵与风机要带负荷启动？

答：由性能曲线可知，离心泵与风机带负荷启动或轴流泵与风机空负荷启动时，其功率最大，而且总阻力距增大，很可能使电动机过载而损坏

6.给水泵启动为什么要暖泵，暖泵方式有哪几种，特点如何

答：所谓暖泵就是在较短的时间内使泵体各处以允许的温升，均匀的膨胀达到工作状态前的要求，若不进行暖泵，必然使泵体各处膨胀不均匀，造成泵体各部分变形，磨损和轴承抱轴等事故，正暖，在冷态下启动，倒暖，在热态下启动

7.变频调速的方式

答：改变异步电动机的磁极对数，改变异步电动机的电源频率

8.轴流泵与风机与离心泵与风机的区别

答：流量大，扬程或全压低

9.泵与风机的工作工程和工作原理

答：离心式泵与风机的工作原理,原动机带动叶轮旋转，叶轮沿圆周切线方向对流体做功，提高流体能量，获得能量后的流体由泵壳汇集后沿压出管送出。轴流式泵与风机的工作过程：当叶轮在原动机驱动下旋转时，流体通过吸入室沿轴向被叶轮吸入，叶轮通过叶片将原动机的机械能传递给流体，流体在叶轮获得能量后流向导叶，进入导叶的流体沿轴向运动，同时伴有旋转运动，导叶将旋转的流体整流为轴向流动，将旋转的能量转化为压力能，随后流体通过扩压器进一步将动能转化为压力能，最后使具有较高能量的流体均匀的流出，进入管路。工作原理，原动机带动叶轮旋转，叶轮产生升力对流体做功，获得能量的流体沿轴向流出。

10.轴流泵与风机性能曲线特点，出现马鞍形状的原因

答：在小流量区域出现马鞍形状，在大流量区域非常陡降，在流量等于零时扬程或全压和功率最大，随着流量的增大，功率减小，效率高效区比较窄，最高点接近不稳定分界点，出现马鞍形状的原因是泵与风机在不同流量下，流体进入叶型冲角的改变，引起叶型升力系数变化所致

11.分析泵与风机产生机械损失，容积损失，流动损失的原因，提高机械效率，容积效率，流动效率的措施

答：原因，机械损失：轴与轴承，轴与轴端密封及叶轮圆盘的摩擦损失

容积损失：动静部件间的间隙处存在泄漏，产生质量和能量的损耗

流动损失：摩擦阻力损失，局部阻力损失，冲击损失

措施：机械效率，降低叶轮与泵体内侧表面的粗糙度，叶轮与泵体之间的间隙不要太大

容积效率：减少泄漏面积，增大密封间隙的阻力

流动效率：速度合理，变化平缓，降低流道表面粗糙度，提高检修质量，减少漩涡区域

12.泵内汽蚀发生的过程。

答：水流在流动过程中，由于速度的增加，势能的提高及克服流动阻力，水流的压力越来越低。当水流流到泵叶进口某一位置时，水流的压力已经下降至该水温度的饱和压力，则水流汽化，产生气泡。空泡溃灭时，水以高速填补空泡的位置，在空泡中心形成微射流，射流速度过大时，水流彼此发生了撞击，形成了局部水击，压力可达数千万帕。局部水击压力升高的作用频率亦是很高的，过高的频率如发生在过流部件的固体壁上，则使过流部件损坏。

13.如何确定泵的安装几何高度？锅炉给水泵的吸水高度为什么必须是倒灌的，倒灌高度如何确定。

答：应以离心泵运行时可能出现的最大工况流量进行计算来确定高度，无论卧式还是立式布置，几何安装高度都应取叶片进口处最高的值，根据Hg=-（NPSHr+hw）可知，当泵吸取饱和液体时，泵的几何安装高度必须为负值，即泵的中心线应在吸入液面以下，为保证泵内不发生气蚀，倒灌高度应该大于必须汽蚀余量与吸入管路阻力损失之和

14.离心泵各主要部件的作用与要求。

答：叶轮:作用是将原动机的机械能传递给流体；吸入室、将液体吸入管路引向叶轮，压出室、将流体汇集起来引向次级叶轮入口或引向压出口，将流出叶轮的流体的部分动能转变为压力能；轴向推力平衡装置：平衡轴向力；密封装置：密封作用，防止液体通过间隙泄漏到泵外。

15.平衡轴向力的方法有哪些？

答：（1）采用双吸式叶轮（2）叶轮对称布置（3）平衡孔，背叶片，平衡装置。平衡盘；将出口侧的介质压力引入平衡盘的一侧，在平衡盘上产生一个指向出口侧的轴向推力，将叶轮所受得轴向推力抵消。平衡鼓，在多级分段式泵的末级叶轮背后，装一圆柱形活塞，称平衡鼓，平衡鼓外圆表面与泵体间形成径向间隙，平衡鼓前面是末级叶轮的后泵腔，后面是与吸入口相连通的平衡室，作用在平衡鼓的压差，形成指向另一端的平衡力，平衡作用在转子上的轴向推力。

16.离心风机各主要部件的作用与要求。

答：叶轮:是将原动机的机械能传递给流体；进气箱：改善气流的流动状况；集流器：使气流能均匀的充满叶轮的入口截面，减少流动阻力损失；蜗壳：汇集叶轮流出的气流，然后引向出口，与此同时将气流的一部分动能转变成压力能。

17.离心泵启动前为何一定要将液体先灌入泵内？

答：离心泵是靠叶轮的叶片高速旋转产生的离心力将输运介质输送到高压端的出口。如启动前不向泵内灌满液体，则叶轮只能带动空气旋转。而空气的质量约是液体质量的千分之一，它所形成的真空不足以吸入比它重700多倍的液体水。

18.提高锅炉给水泵的转速，有什么优缺点？

答： 转速增高可使叶轮级数减小，泵轴长度缩短，增加运转时抗干扰性；泵转速的增加能改善泵壳紧固处的应力，而且还能改善热冲击性；提高转速使必须汽蚀余量增大，压力降增大，抗气蚀性能下降

19.泵与风机在火力发电厂中的作用。

答：泵与风机是一类能将原动机的机械能转换成被输送流体的压力势能和动能的流体机械，在火力发电厂的热力系统中，宛如人体内的心脏一样，促使工质不断地在循环系统中工作。

20.泵与风机的主要参数有哪些？转速与效率的高低对泵及风机的影响如何？

答：水泵的性能参数（流量、扬程、功率、效率、汽蚀余量）风机的性能参数（流量、全压、功率、效率）泵与风机的转速越高，则它们所输送的流量，扬程亦越大；泵与风机的效率越高，则流体从泵或风机中得到的有效能量就越大，经济性就越高。

21.泵与风机主要的类型有哪些?

答：叶片式（离心式，轴流式，混流式）容积式（往复式，回转式）其他类型（真空泵，喷射泵，射水（汽）抽气器）

22、从工作中接触到的风机和泵主要分为下面几大类：

a.离心式泵与风机，这种方式的泵与风机，典型特点为流体经过叶轮以后，按照90°径向流出。在汽车行业当中，经常叫法为鼓风机。这种风机有一个特点，就是可以工作的静压比较高。由于鼓风机安装在冷凝芯体的内测，因此出风口的压力会比较高。正在汽车行业当中，屏蔽泵，磁力泵，由于泵头比较小，如果细化，也可以算为这一类。我的总结是，这种方式的泵和风机只是流体的走向进行搬运，将方向搬运90°。

b.轴流式泵与风机，这种方式的泵与风机，典型特点为通过对旋转的叶片设计，将流体的能量提升，比方原来是小风，现在是大风，原来是小水流，现在是大流量，扬程更高。在家里，吹的电风扇，应该是轴流式风机。在农村，小时候电站给庄家灌水，是最典型应用。我的总结是，这种方式的泵与风机通过电能将原来的流体能量进行提升，进而转变为风量，扬程，流量等信息。

c.其他类型，比方斜流式。对于这种类型产品，由于工作没有遇见，不做记录。

23、各种形式产品主要部件

a.离心式泵的主要部件：叶轮，吸入室，压出室、导叶密封装置等；

b.离心式风机的主要部件：叶轮，蜗壳，集流器与进气箱；

c.轴流式泵与风机的主要部件：叶轮，导叶，吸入室和集流器，扩压筒；

对于这些部件，通过实践发现，这些部件的设计能力，决定一个企业的研发能力，非常的重要，每个部件的设计一点点的修改，对产品的性能参数都会有非常大的影响。这些部件的设计也有许多相应的数学模型建立，在行业中有一些仿真软件，比如：ANSYS，STAR-CCM。

24、泵与风机的主要性能参数

a.主要为流量（风量）、扬程（全压）、轴功率、转速、效率、管路（风道）。对于水泵还有汽蚀余量。对于风机还有噪音。

b.流量的单位：针对风机为m3/h,针对水泵为L/h 白话就是体积除以时间，有时候换算为质量，这时候就需要考虑流体的相应密度信息。

c.扬程（全压）的单位：针对风机为P，针对水泵为H，白话就是风在啥静压下，还有风量，水再啥高度，还有流量。所以静压越大，风量越小，扬程越高，流量越小。一个是克服风阻，一个克服重力。

d.轴功率与效率：这里主要根据能量守恒原理，为什么还会有风量和扬程，都是由其他机械能转变，比方电机的轴功率。同理并不是所有轴功率都能转变为风量或者扬程，也有损耗，所以这里就出现效率。

e.针对轴功率的需求，比方电机，就需要有多大的扭矩n.m及转速r/min，同时电机也有输入功率及输出功率，效率的概率，因此所以根据这个需求，就要考虑适合的电机参数。

f. 针对水泵，原来希望流动的都是液体，但是实际会存在一些空气，因此对空气的比例一定要控制，所以有汽蚀余量的需求。有汽就会影响压力，有压力就会影响流量，同样影响扬程，因而轴功率影响，电机也会受到影响，有汽了，对密封也有非常高的需求。在实际当中，都采用相应的不同水箱进行处理汽蚀余量。有点像在空调中使用的储液器的功能。同样，比方水，因为我们传动装置为电机，因为电机工作就会发热，如果发热温度高于100°C，这样水的状态就会转为气态，所以对电机的要求，应该温度控制在100°C以下。

g.噪音，由于我们生产生活是有人参与，所以就对产品让人舒服度有要求，这里大多要求为低噪音。在实际中，也有需求有点噪音，因为有时由于太没有噪音，使用师傅都不知道是否工作，也不好。

h.管路（风道），管路的设计也是对性能影响的重要环节，有可能管路的不好，影响扬程。风道的不好，影响噪音。现实都是存在的。这些都需要一些工程经验，因为对系统的数学建模在整个行业当中还是缺少的。

i.针对上述几个参数之外，我总结还有几个需要特别注意，其一是材料，材料对性能也会有一些影响。这个只有工程做的多了，就会发现一些规律。其二是加工精度，因为产品的制造取决于设备，由于有些设备加工的能力限制，所以做出的产品与需求有些偏差，针对这些因子都会影响性能。

25、泵、风机和压缩机分类

26、泵、风机和压缩机性能

分类	性 能
泵	主要有流量和扬程，此外还有轴功率、转速、效率和必需汽蚀余量。
风机	主要有流量、压力、功率、效率和转速，另外，噪声和振动的大小也是风机的指标。
压缩机	主要包括容积、流量、吸气压力、排气压力、工作效率、输入功率、输出功率、性能系数、噪声。

重点是三种通用设备的不同点，相同的大家看一遍即可。

27、电动机的性能

电动机	特点
	优点	缺点
交流同步电动机	转速恒定及功率因素可调	结构较复杂、价格较贵、启动麻烦
交流异步电动机	结构简单、价格低廉、制造容易、运行可靠、维护方便、坚固耐用	与同步电动机比	功率因数不高
		与直流电动机比	启动性和调速性能较差
直流电动机	较大的启动转矩和良好的启动、制动性能、平滑调速	结构复杂，价格高

此考点重点掌握三种电机的不同点，特别是启动性、调速性能、功率因数的差异。