泵与风机的结构.pdf

第一章第一章 泵与风机的结构泵与风机的结构 第一节第一节 泵与风机的主要部件泵与风机的主要部件 一、泵的主要部件 一离心泵的主要部件 以多级离心泵为例，离心泵的主要部件由转子、泵壳、吸人室、压水室、密 封装置、轴向力平衡装置和轴承等组成。 1．叶轮 叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。其型 式有封闭式、半开式及开式三种，如图 1l 所示。封闭式叶轮有单吸式及双吸式 两种。封闭式叶轮由前盖板、后盖板、叶片及轮毂组成。在前后盖板之间装有叶 片形成流道，液体由叶轮中心进入沿叶片间流道向轮缘排出。一般用于输送清水， 电厂中的给水泵、凝结水泵、工业水泵等均采用封闭式叶轮。半开式叶轮只有后 盖板，而开式叶轮前后盖板均没有。半开式和开式叶轮适合于输送含杂质的液体。 如电厂中的灰渣泵、泥浆泵。双吸式叶轮具有平衡轴向力和改善汽蚀性能的优点。 水泵叶片都采用后弯式， 叶片数目在 612 片之间， 叶片型式有 圆柱形和扭曲形。 2．轴 轴是传递扭矩的主要部件。 轴 径按强度、刚度及临界转速确定。 中小型泵多采用水平轴， 叶轮间距 离用轴套定位。 近代大型泵则采用 阶梯轴， 不等孔径的叶 轮用热套 法装在轴上，并利用渐开线花键代替过去的短键。此种方法，叶 轮与轴之间没有间隙，不致使轴间窜水和冲刷，但拆装困难。 3．吸入室 离心泵吸人管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸人室。其作用是在最 小水力损失情况下，引导液体平稳地进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均 匀地分布。按结构吸人室可分为 1直锥形吸人室 图 12 所示，这种形式的吸人室水力性能好，结构简单， 制造方便。液体在直锥形吸人室内流动，速度逐渐增加，因而速度分布更趋向均 匀。直锥形吸入室的锥度约 7一 8。这种形式的吸人室广泛应用于单级悬臂式 离心水泵上。 2弯管形吸人室 图 l3 所示， 是大型离心泵和大型轴流泵经常采用的形式， 这种吸人室在叶轮前都有一段直锥式收缩管，因此，它具有直锥形吸人室的优点。 3环形吸人室 图 l4 所示，吸人室 各轴面内的断面形状和尺寸均相同。其优点 是结构对称、简单、紧凑，轴向尺寸较小。 缺点是存在冲击和旋涡，并且液流速度分布 不均匀。环形吸入室主要用于节段式多级泵 中。 4半螺旋形吸人室 主要用于 单级双 吸式水泵、水平中开式多级泵、大型的节段 式多级泵及某些单级悬臂泵上。半螺旋形吸人室可使液体流动产生旋转运动，由 于液体环量存在而绕泵轴转动，致使液体进入叶轮吸人口时速度分布也就更均匀 了，但因进口预旋会致使泵的扬程略有降低，其降低值与流量是成正比的。 4．导叶 导叶又称导流器、导轮，分径向式导叶和流道式导叶两种，应用于节段式多 级泵上作导水机构。径向式导叶如图所示，它由螺旋线、扩散管、过渡区环状空 间和反导叶向心的环列叶栅组成。螺旋线和扩散管部分称正导叶，液体从叶轮 中流出，由螺旋线部分收集起来，而扩散管将大部分动能转换为压能，进入过渡 区，起改变流动方向的作用，再流人反导叶，消除速度环量，并把液体引向次级 叶轮的进口。由此可见，导叶兼有吸人室和压出室的作用。 流道式导叶的反导叶相类似，只是它们之间没有环状空间，而正导叶部分的 扩散管出口用流道与反导叶部分连接起来，组成一个流道。它们的水力性能相差 无几，但在结构尺寸上径向式导叶较大，工艺方面较简单。目前节段式多级泵设 计中，趋向采用流道式导叶。 5．压水室 压水室是指叶轮出口到泵出口法兰对节段式多级泵是到后级叶轮进口前的 过流部分。其作用是收集从叶轮流出的高速液体，并将液体的大部分动能转换为 压力能，然后引入压水管。 压水室按结构分为螺旋形压水室、环形压水室和导叶式压水室。 螺旋形压水室不仅起收集液体的作用，同时在螺旋形的扩散管中将部分液体 动能转换成压能。螺旋形压水室具有制造方便，效率高的特点。它适用于单级单 吸、单级双吸离心泵以及多级水平中开式离心泵。 环形压水室在节段式多级泵的出水段上采用。环形压水室的流道断面面积是 相等的，所以各处流速就不相等。因此，不论在设计工况还是非设计工况时总有 冲击损失，故效率低于螺旋形压水室。 6．密封装置 离心泵密封装置有密封环又称口环、卡圈和轴端密封两部分。 1密封环 由于离心泵叶轮出口液体是高压，人口是低压，高压液体经叶轮 与泵体之间的间隙泄漏而流回吸入处，所以需要装密封环。其作用是减小叶轮与 泵体之间的泄漏损失；另一方面可保护叶轮，避免与泵体摩擦。密封环型式如图 1 10 所示，有平环式、角接式和迷宫式。一般泵使用前两者，而高压泵由于单级 扬程高，为减少泄漏量，常用迷宫式。 2轴端密封简称轴封 在泵的转轴与泵壳之间有间隙， 为防止泵内液体流出， 或防止空气漏人泵内当 人口为真空时，需要进行密封。目前电厂各种泵采用的轴端密封装置有填料密 封、机械密封、迷宫式密封和浮动环密封。 1填料密封带水封环的填料密封结构，如图所示。它由填料箱 4、水封环 5、 填料 3、压盖 2 和压紧螺栓等组成，是目前普通离心泵最常用的一种轴封结构。填 料密封的效果可用拧紧压盖螺栓进行调整，拧紧程度以一秒内有一滴水漏出即可。 放置水封环， 其目的是当泵内吸人口处于真空情况时， 从水封环注入高于 0． 1MPa 压力的水，以防止空气漏人泵内；再是当泵内水压高于 0．1MPa 时，可用高于泵 内压力 0．05～0．1MPa 的密封水注入，起到水封、减少泄漏作用，并起冷却和润 滑的作用。泵在常温下工作时，一般用浸透石墨或黄油的棉编织物作填料。若温 度、压力稍高，则用石棉等软纤维编织物作填料，编织物中加有浸渍石墨的铜、 铝、铅等金属丝。输送高温水时，还用巴氏合金、铝或铜等金属丝其上浸有石墨、 矿物油等润滑剂作为填料。近年来，英国研制种名为 Liongraf 填料，它是由石墨 和聚四氟乙烯细绳紧密交叠编成的， 有相当好的润滑性和稳定性。 安装方 便， 寿命长等特点。 填料密封的最大 缺点是只适合低速， 即使纯金属填料 也只适用于圆周速度小于 25m／s 的转轴。 2机械密封 机械密封是无填料 的密封装置。其结构如图 112 所 示，它由动环、静环、弹簧和密封圈 等组成。动环随轴一起旋转，并能作轴向移动；静环装在泵体上静止不动。这种 密封装置是动环靠密封腔中液体的压力和弹簧的压力，使其端面贴合在静环的端 面上又称端面密封，形成微小的轴向间隙而达到密封的。为了保证动静环的正常 工作，轴向间隙的端面上需保持一层水膜，起冷却和润滑作用。 这种密封的优点转子转动或静止时，密封效果都好，安装正确后能自动调 整；轴向尺寸较小，摩擦功耗较少；使用寿命长等。在近代高温、高压和高转速 的给水泵上得到了广泛的应用。其缺点是结构较复杂，制造精度要求高，价格 较贵，安装技术要求高等。近年来，机械密封有了新发展，就是在动环座轴套上 增设了名叫高鲁皮夫Golubiov反向螺旋槽，如图 l13 所示。这一结构实际上就 是使旋转套上的螺纹与静止衬套里口的螺纹方向相反，因而在几平所有的情况下， 都能使泄漏返回水提高压力，经过通道 8 强制进入动环 1 和静环 2 的间隙中去， 以带走摩擦热和冲掉气泡杂质等。 我国大港电厂 320MW 机组的给水泵， 就采用这 一先进的机械密封装置，实践证明，泄漏量很少。 近几来，国外广泛应用端面密封，在输送腐蚀性、磨损性介质中，这种密封 承受压力达 45MPa，温度一 200～450℃，摩擦滑动速度达 100m／s。 3迷宫式密封 迷宫式密封在现代高速锅炉给水泵上也广泛应用， 常用的有炭 精迷宫密封及金属迷宫密封。其密封原理是由轴套密封片与炭精环组成微小间 隙，流体通过间隙时压力降低，速度升高，但在密封片间的空间速度能转为压力 能，从而减少间隙两侧压差，达到密封的目的。如图为炭精迷宫密封。它是在轴 套表面加工出密封片，密封片与方形螺纹相似，炭精环则装在密封室中，为便于 组装，炭精环分成几个弧形段，用几个螺旋压簧定位，并用止动销防止转动。其 优点是当炭精环与密封片尖端之间接触时，只是在炭精环内圈刻划出细沟纹，产 生热量不大，并能很快散失，不致损坏密封片或转轴，泄漏量不大，而且，这种 密封间隙可以作得很小，一般约为 0．025～0．05mm。金属迷宫密封如图 115 所示。它由一系列金属密封片与转轴组成微小间隙而达 到密封。金属片一般为铜基合金。 近年来，螺旋密封得到较好的应用。螺旋密封是用 在转轴上车出与液体泄漏方向相反的螺旋型沟槽，在固 定衬套表面再车出与转轴沟槽成相交的即反向的沟 槽， 达到减少泄漏 的目的。 4浮动环密封采用机械密封与迷宫式密封原理 结合起来的一种新型密封，称浮动环密封。浮动环密 封是靠轴或轴套与浮动环之间的狭窄间隙产生很大 的水力阻力而实现密封的。由于浮动环与固定套的接 触端面上具有适当的比压，起到了接触端面的密封作 用。弹簧进步保证端面的良好接触。由轴或轴套 与浮动环间狭窄缝隙中的流体浮力来克服接触端面上的摩擦力，以保证浮动环相对于轴或 轴套能自动调心，使得浮动环与轴不互相接触、磨损，并长期保持非常小的间隙，一般径 向间隙为 o．01～0．1mm，以提高密封效果。同时，也适用于高温高压流体。我国 300MW 机组的给水泵有些就采用此种密封。 7.轴向力及其平衡 离心泵在运行时，由于作用在叶轮两侧的压力不相等，尤其是高压水泵，会产生一个很 大的压差作用力， 此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行， 故称为轴向力。 如 DG500 240 型给水泵，有七级叶轮，其轴向力达 2X10SN。轴向力将使叶轮和转轴一起向叶轮进 口方向窜动，造成动静部件的碰撞和磨损，所以要设法加以平衡。 1轴向力产生的原因及其计算 以单级叶轮为例，如图 631 所示，由叶轮流出的液 体，有一部分经间隙回流到了叶轮 盖板的 两侧。 在密封环直径 Dw处以上， 由于叶轮 左右两侧腔室中的压力均为 p2，方 向相反 而相互抵消，但在密封环以下，左侧压力为 p1，右侧压力为 p2，且 p2 p1，产生压力差 △p p2p1。此压力差积分后就是作用在叶 轮上的推力，以符号 F1表示。 另外，液体在进入叶轮后流动方向由轴向转为径向，由于流动方向的改变，产生了动 量，导致流体对叶轮产生一个反冲力 F2。反冲力 F2的方向与轴向力 F1的方向相反。在泵正 常工作时，反冲力 F2与轴向力 F1相比数值很小，可以忽略不计。但在启动时，由于泵的正 常压力还未建立，所以反冲力 F2的作用较为明显。启动时卧式泵转子后窜或立式泵转子上 窜就是这个原因。反冲力可用下式计算 对于立式水泵，转子的重量是轴向的，也是轴向力的一部分，用 F3表示，并指向叶轮 入口。 在这三部分轴向力中，F1是主要的。 2轴向力的平衡 1）采用双吸叶轮和对称排列的方式平衡轴向力 Ⅰ.单级泵可采用双吸叶轮，如图 632 所示，因为叶轮是对称的， 叶轮两侧盖板上的压力互相抵消。故泵在任何条件下工作都没有轴向 力。 Ⅱ.多级泵采用对称 排列的方式，如图所示， 如为偶数叶轮可使其背靠背或面对面的串联 在一根轴上，但用这种方法仍然不能完全平衡 轴向力，还需装设止推轴承来承受剩余的轴向 力。对水平中开式多级泵和立式多级泵，多采用这种方法。 2采用平衡孔和平衡管平衡轴向力 对单吸单级泵，可在叶轮后盖板上开一圈小孔，该孔为平衡孔，如 图 634 所示， 将后盖板泵腔中的压力水通过 平衡孔引向泵入口， 使叶轮背面压力与泵人口 压力基本相等。或在后盖板泵腔接一平衡管，如图所示，将叶轮 背面的压力水引向泵入口或吸水管。这种方法结构简单，但不能 完全平衡轴向。剩余的轴向力仍需由止推轴承来承担，而且因为部分液体返回人口，使入口 流速受到干扰，从而降低了泵效率。 3采用平衡盘平衡轴向力 在单吸多级泵中迭加的轴向力很大， 一般采用平衡盘或平衡鼓的方法来平衡轴向力， 如 图所示为一末级叶轮后的平衡盘装置。 如末级叶 轮出口处液体的压力为户 ，后泵腔的压力为 户 ，以及因流过平衡盘与平衡圈间的径向间隙 b 时经节流压力降到。 在此间隙两端的压力差便 为厶舟，则 当流体流过平衡盘与平衡座间的轴向间隙 6。 ， 液体进人平衡盘后的空腔压力由入降为／5，而空腔是连通水泵吸人管的，因此泵腔的扒稍 大于泵人口处的压力。在平衡盘与 平衡座的轴向间隙两端的压力差为 ΔP ，即于是整个平衡装置的压力差为 ΔP,P，故液体 对平衡盘就有一个力 F，此力与轴向力方向相反称为平衡力，其大小应与轴向力相等，方向 则相反，即 F 一 P＝0，此时轴向力得到完全平衡。 当工况改变轴向力与平衡力不相等时，转子就会左右窜动。如果轴向力 F 大于平衡力 P 时，转子向左边移动吸入口方向，轴向间隙 6。ΔP 减小，则平衡盘两侧的压差 ΔP就 增大，平衡力 F 随之增大，转子又开始向右移动，直增加到与轴向力 F 平衡为止。反之， 当轴向力 9 小于平衡力户时，转子向右移动，此时轴向间隙 6。增大，节流损失减小，因而 泄漏量增加，平衡盘前的压力 P，ΔP 减小。因 ΔP 不变，随之减小，转子又开始向左移动， 直到与 F 平衡为止。由此可见，平衡盘在运行中，能够随着轴向力的变化自动地调节平衡 力的大小，来完全平衡轴向力。 由于惯性作用，在轴向力与平衡力相等时转子并不会立刻停止在乎衡位置上，还会继 续向左或向右移动，并逐渐往复衰减，直到平衡位置停止。可见转于是在某一平衡位置左 右作轴向窜动的。由于泵的工况改变，泵出口压力改变，转子就会自动地移到对应于某一 工况下的另一平衡位置上去作轴向窜动。因轴向间隙 6。很小，如果平衡盘窜动位移很大， 当 向左边移动时，则会使平衡盘与平衡座产生严重磨损。为了限制过大的轴向窜动，必须在 轴向间隙改变不大的情况下，就使平衡盘上的平衡力 F 发生较大的变化，从而控制其窜动 量也即是须有较大的变化。当 ΔP 不变时，要使 ΔP 迅速变化，就要求 ΔP 有较大的变化。 只有在设计中使 ΔP。很大时即减小径向间隙 6，增大其阻力，以造成平衡盘前压力较小， 即使泄漏量的变化不大，变工况下的厶入的变化才会是很大的。因此，平衡盘轴向窜动就会 小些，泵的工作可靠性就越高。太小时，在平衡同样的轴向力 F 时，平衡盘的尺寸需做得 很大。 平衡盘加大后，因垂直偏差度的关系凸。值也需放大，即增加了制造上的困难，还会增加泄 漏量。所以通常设计平衡盘时，取 式中 0，平衡盘直径，m。 为了增加耐磨性，平衡圈最好用不锈钢制作17％Cr 和 4％Ni 或 13％Cr 和 1％NO。 由于平衡盘可以自动平衡轴向力，平衡效果好，而且结构紧凑，因而在分段式多级离 心泵上得到了广泛的应用。但由于存在着窜动，使工况不稳定，且平衡盘与平衡圈经常磨 损，此外还有引起汽蚀，增加泄漏等不利因素，故现代大容量水泵已趋向于不单独采用。 4．采用平衡鼓平衡轴向力 图 637 所示为一平衡鼓装置。它是装在末级叶轮后面与叶轮同轴的圆柱体鼓形轮 盘，其外圆表面与泵体上的平衡套之间有一个很小的径向间隙厶。平衡鼓后面用连通管 与 平衡鼓的优点是没有轴间间隙，当轴向窜动时，避免了 与静止的平衡圈发生摩擦。但由于它 不能完全平衡变工况下的轴向力，因而单独使用平衡鼓 时，还必须装设止推轴承。而一般 都采用平衡鼓与平衡盘组合装置，如图 638 所示。由 于平衡鼓能承受 50％～80％左右的轴 向力，这样就减少了平衡盘的负荷，从而可稍放大平衡 盘的轴向间隙，避免了因转子窜动 而引起的摩擦。经验证明，这种结构效果比 较好， 所以目前大容量高参数的分段式多级泵 大多数采用这种平衡方式。 二二轴流泵的主要部件轴流泵的主要部件 轴流泵的主要部件，如图所示。 轴流泵的特点是流量大，扬程低。其主要部件有叶轮、轴、导叶、吸人喇叭管等，现 分述如下。 1．叶轮 叶轮的作用与离心泵一样， 将原动机的机械能转变为流体的 压力能和动能。它由叶片、轮毂和动叶调节机构等组成。叶片 多为机翼型，一般为 4～6 片。轮毂用来安装叶片和叶片调节机 构。轮毂有圆锥形、圆柱形和球形三种。小型轴流泵叶轮直径 300mm以下的叶片和轮毂铸成一体，叶片的角度不是固定的， 亦称固定叶片式轴流泵。中型轴流泵叶轮直径 300mm 以上一 般采用半调节式叶轮结 构，即叶片靠螺母和定位销钉固定在轮 毂上，叶片角度不能任意改变，只能按各销钉孔对应的叶片角 度来改变，故称半调节式轴流泵。大型轴流泵叶轮直径在 1600mm 以上，般采用球形轮毂，把动叶可调节机构装于轮 毂内，靠液压传动系统来调节叶片角度，故称动叶可调节式轴 流泵。 2．轴 对于大容量和叶片可调节的轴流泵， 其轴均由优质碳素钢做 成空心，表面镀铬，既减轻轴的质量又便于装调节机构。 3．导叶 轴流泵的导叶一般装在叶轮出口侧。导叶的作用是将流出叶轮的水流的旋转运动转变为 轴向运动，同时将部分动能转变为压能。 4．吸入管 吸人管与离心泵吸入室的作用相同。 中小型轴流泵多用喇叭形吸人管， 见图 118 所示； 大型轴流泵多采用肘形吸人流道，如图 l19 所示。 二、风机的主要部件 一离心式风机的主要部件 离心式风机主要由叶轮、 机壳、 导流 器、集流器、进气箱以及扩散器等组成， 如图 120 所示。 1．叶轮 叶轮是风机的主要部件，其作用是 转换能量，产生能头。叶轮分封闭式和 开式两种。封闭式叶轮由前盘、后盘、 叶片及轮毂组成。叶片有前弯式、径向 式、后弯式。叶轮前盘可分为直前盘、锥形前盘和弧形前盘三种，如图 122 所示。叶片有 平板型、圆弧型和机翼型。机翼型叶片具有良好的空气动力学特性，效率高，强度好，刚度 大，但制造工艺复杂。输送烟气及含尘气体时，叶片易磨穿。当粉尘进入空心机翼内部时， 叶轮失去平衡而引起振动。平板型直。十片制造简单，但流动特性较差。圆弧型叶片多用于 前弯式风机。 2．机壳 风机的机壳由螺形室、蜗舌和进出风口组成，如图 l23 所示。螺形室的作用是收集从 叶轮出来的气体引导至出口， 并将气体的部分动能转变为压能。 螺形室的轮廓线是条阿基 米德螺旋线或对数螺旋线。 它的轴面图为矩形， 而且宽度不变。 通常在螺形室出口附近的 “舌 状”结构称为蜗舌。其作用是防止部分气流在蜗壳内循环流动。蜗舌分为平舌、浅舌、深舌 三种，如图 124 所示。蜗舌处的流体流动复杂，它的 几何形状、蜗舌尖部的圆弧半径 r， 以及距叶轮的距离；对风机性能、效率和噪声等影响均较大。 3．导流器 导流器又称进 U 风量凋节器。在风机的集流器之前，一般装置有导流器。运行时，通 过改变导流器 n 十片的角度开度来改变风机的性能，扩大工作范围和提高调节的经济性。 见的导流器有轴向导流器、简易导流器和斜叶式导流器。 4．集流器与进气箱 集流器的作用是在损失最小的情况下引导气流均匀地充满叶轮进口。集流器的几何形 状、导流器与叶轮入口间隙的大小，对风机性能均有影响，集流器的基本形式有圆筒形、圆 锥形和锥弧形等。 锥弧形集流器最符合气流流动规律， 经试验发现， 它与圆柱形集流器相比， 效率可提高 2％一 3％，故在大型风机上得到了广泛的应用。 进气箱的作用是当进风口需要转弯时才采用， 用以改善进口气流流动状况， 减少因气流 不均匀进入叶轮而产生的流动损失。 进气箱一般用于大型或双吸人的风机上， 但进气箱的几 何形状和尺寸对气流进入风机的流动状态影响很大， 如果进气箱结构不合理， 则造成的阻力 损失可达全风压的 15％～20％，所以在选择进气箱时要注意其结构。 5．扩散器 扩散器又称扩压器，因蜗壳出口断面的气流速度很大，因此在蜗壳末端装有扩散器，其 作用是降低气流速度，使部分动能转化为压能。另外，蜗壳出口到扩散器出口断面流速分布 是不均匀的，并向叶轮旋转方向偏斜。因此，扩散器做成向叶轮一边扩大，其扩散角通常为 6～8。 二轴流式风机的主要部件 轴流式风机的主要部件有叶轮、 集风器、整流罩、导叶和扩散筒等， 如图所示。近年来，大型轴流式风机 还装有调节装置和性能稳定装置。 1．叶轮 叶轮由轮毂和叶片组成，其作用 和离心式叶轮一样，是实现能量转换 的主要部件。 轮毂的作用是用以安装叶片和叶片调节机构的，其形状有圆锥形、圆柱形和球形三种。 叶片多为机翼形扭曲叶片。叶片做成扭曲形，其目的是使风机在设计工况下，沿叶片半 径方向获得相等的全压。 为了在变工况运行时获得较高的效率， 大型轴流风机的叶片一般做 成可调的，即在运行时根据外界负荷的变化来改变叶片的安装角。如上海鼓风机厂与西德 TLT 公司联合制造的 TLT 型送引风机和一次风机均是动叶可调的。 2．集风器 集风器的作用是使气流获得加速，在压力损失最小的情况下保证进气速度均匀、平稳。 集风器的好坏对风机性能影响很大， 与无集风器的风机相比， 设计良好的集风器风机效率可 提高 10％～15％。集风器一般采用圆弧形。 3．整流罩和导流体 为了获得良好的平稳进气条件，在叶轮或进口导叶前装置与集风器相适应的 整流罩，以构成轴流风机进口气流通道。整流罩形状为半圆球形或半椭圆形，也 可与尾部导流体一起设计成流线形。 4．导叶 轴流式风机设置导叶有几种情形①叶轮前仅设置前导叶；②叶轮后仅设置后导叶； ③叶轮前后均设置有导叶。 前导叶的作用是使进入风机前的气流发生偏转， 把气流由轴向引 为旋向进入，且大多数是负旋向即与叶轮转向相反，这样可使叶轮出口气流的方向为轴向 流出。后导叶在轴流式风机中应用最广。气体轴向进入叶轮，从叶轮流出的气体绝对速度有 一定旋向，经后导叶扩压并引导后，气体以轴向流出。 5．扩散筒 扩散筒的作用是将后导叶出来的气流动压部分进一步转化为静压， 以提高风机静压。 6．性能稳定装置 ， 近年来，大型轴流风机上加装了性能稳定装置，又称 KSE 装置该装置由前苏联的 3K伊凡诺夫发明。在额定流量下运行时，KSE 不起任何作用。如果流量减小，叶轮外 缘的一部分或整个进口截面将出现失速，产生切向气流旋涡，当切向气流很大时，气流开 始反向倒流。 如果无 KSE 装置， 则叶轮进口截面上的气流越来越不稳定； 若带有 KSE 装置， 反向倒流被锥形部和旁路而就地获得稳定， 转子进口不再被阻。 因反向倒流进入了旁路内转 折，叶栅再通过环形槽回流，并与主流会合，从而保证了轴流风机的稳定运行。 7．调节装置 调节装置是大型轴流式风机的主要组成部分。调节装置机构有机械调节和液压调节 两类，对大型轴流风机采用液压调节为好。 第二节第二节 电厂常用泵与风机的典型结构电厂常用泵与风机的典型结构 一、泵的典型结构 一锅炉给水泵的结构 锅炉给水泵是热力发电厂的重要辅助设备之，共作用是将经过加热除氧的高温 水升压到某一额定压力后送往锅炉。 给水泵必须不间断地向锅炉供水， 以保证锅炉的安全运 行。 国产 200MW 机组早期配置的给水泵为半容量 DG400180 型，输送温度为 160’ ， 压力为 17．6MPa，功率为 4000kW；现有配置 CHTA50／5 型的全容量给水泵组沈阳水泵 厂引进西德技术制造，输送温度为 185℃，压力为 17．06MPa，功率为 5500kW；也有配置 按法国苏尔寿泵设计的 DG750180YG01 型全容量给水泵，输送温度为 160℃，压力为 17．4MPa，功率为 5500kW。目前给水泵的型式规格较多，现介绍常用的几种型式。 1．分段式多级离心泵 分段式多级离心泵，如图 130 所示。它为国产 200MW 机组配套的 DG400180 型，由进水段、几个垂直分段、抽头中段、出水段、导叶等部件，用 12 根粗而长的双头螺 柱拧紧组合而成。其进水口与出水口均垂直向上，是种单壳体、两端支撑、卧式单吸多级 离心式给水泵。分段式多级离心泵当压力达到 29．43MPa、温度为 230C 时，泵体则需要强 度较高的合金钢，紧固螺栓要用含钛合金制作。 2．圆筒型多级离心泵 国产200MW机组全容量配套的圆筒形泵壳结构的DG750180型YG01型给水泵， 主要由前置泵、 液力偶合器、 主给水泵和电动机四大部分组成， 通称电动液力调速给水泵组， 如下图所示。前置泵为 QGOl 型，为单吸单级悬臂式离心泵，运行转速为 1487r／mln，用 作保证主给水泵的进口压力， 以满足它的必需的汽蚀余量。 主给水泵是依据法国苏尔寿泵样 设计的，芯包以一个弹头筒 式的组合体，包括一个完整 的转子、导叶、内泵壳、人 口导流器、出口端盖、机械 密封和轴承座等。整个转子 由泵轴、叶轮、平衡鼓、推 力盘和半联轴器等组成。主 给水泵额定转速为 6021r／ mln， 可在 2000～6021r／mln 范围内变化转速，可满足大幅度调峰的 200MW 机组的滑压运行，也可适用于带基本负荷。 国外 1300MW 机组配用的 49300kW 圆筒形给水泵。其参数为流量 4400t／h；进 口压力 1．26MPa；出口压力 31．5MPa；进口温度 168℃；转速 4160r／min；级数 4；轴功 率 49300kW； 效率 88％。 该泵采用铸钢圆筒式壳体， 第一级叶轮为双吸式， 用 13Cr 钢铸成， 其余 3 级叶轮用 5Cr 钢。 叶轮的轴向力由平衡鼓平衡， 并另设有推力轴承， 采用浮动环密封。 近代超高压大容量锅炉给水泵，多采用这种圆筒形双层套壳结构。 二凝结水泵的结构 凝结水泵又称冷凝泵。其作用是将汽轮机排汽在凝汽器中凝结的水排出，并经低压 加热器送至除氧器。凝结水泵工作 状态特殊，它从真空状态的凝汽器 中抽吸凝结水，因此要求凝结水泵 的抗汽蚀性能和人口侧轴封装置要 好。 目前，凝结水泵的型式有卧 式和立式两种。通常小容量机组采 用卧式凝结水泵，多为 NB 型结构， 如图 134 所示。 NB 型结构是一种 单吸单级悬臂式带前置诱导轮的凝 结水泵，与一般 B 型离心泵比较相 似，由上下泵体组成工作腔，腔内轴上装叶轮，叶轮上开有平衡孔，以平衡轴向力，剩余的 轴向力由托架内的两个球轴承来承担。 由于它输送的是较高真空状态下的凝结水， 在轴封处 除了由泵本身引入轴封水源外，在填料压盖处，还引人水封水源，以保证轴封处严密不漏人 空气。叶轮进口前装有前置诱导轮，以提高凝结水泵抗汽蚀性能。由于设置诱导轮，泵轴加 长，故在填料室前装置了一个水润滑的辅助轴承。中小型机组的凝结水泵多采用此种型式。 大容量机组则采用立式凝结水泵， 三循环水泵的结构 循环水泵的作用是向凝汽器输送大量的冷却水，以保证冷却汽轮机排出的泛汽，使 之凝结成水。循环水泵的工作特点是流量大、扬程低。一般一台汽轮机配两台循环水泵,不 设备用泵。当用海水作冷却水时，需设备用泵。电厂常用的循环泵形式离心式、轴流式和混 流泵。 1．离心泵结构 这种离心式水泵具有占地面积小和结构紧凑等优点，其扬程可达 40m左右，在要求 扬程较高的情况下，能满足需要。因此，这种泵得到了广泛的应用。该泵为单级单吸立式离 心泵，吸人口朝下，便于布置吸人管道。该泵与常规电厂配套用循环水泵相比有以下特点 具有常规电厂循环水泵的多工况性能和凝结水泵的吸人抗汽蚀性能。 2．轴流泵结构 与 300Mw 机组配套的 50zLQ50 型 立式轴流循环水泵，泵的过流部件由吸人喇叭 管、叶轮、导叶和出水弯管组成。其特点是流量 大、扬程低。大型轴流泵流量为 8～30m3／s， 甚至可达 50～60m3／s，扬程一般小于 25m，通 常的使用扬程为 4～12m。 3．混流泵结构 近代大容量的循环泵，不仅要求流量大， 而且也希望扬程也有所提高， 所以目前国内外已 发展使用性能界于离心式和轴流式之间的混流 式水泵， 如图示。 电厂循环水泵采用这种大流量、 中扬程的混流泵最为适宜，目前国内外已有用混流泵取代轴流泵的趋势。 四灰渣泵的结构 热力发电厂锅炉燃烧后的灰渣 需要排除而设置有灰渣泵，该泵输送 的介质是含 有灰渣颗粒的液体，通 常大块灰渣经碎渣机破碎至 25mm 以 下与水混合而被输送至厂外。 PH 型灰渣泵的结构如图所示。该 泵由泵体、泵盖、托架、泵座、叶轮、 轴等组成。泵体分里外两层，甲层由 前护板 和护套组成，将泵体和泵盖与 液体隔离，使之不被磨损。因此，里 层的各零件和叶轮均用耐磨铸铁制 成。其轴承采用滚动轴承，一般用稀油润滑。为防止含灰渣的混合液体泄人轴承，在轴上装 有防尘盘。 五无轴封式锅炉循环泵的结构 用于现代强制循环汽包锅炉的强制循环泵， 直流锅炉强制循环泵及辅助循环泵， 般 均采用无轴封结构，称为无轴封泵。随着我国电力工业的发展，国内外些大型电厂已在强 制循环汽包锅炉、 直流锅炉配置无轴封循环泵。 这种泵的作用 是使水在一定通道内作强制循环，如图 141 所示。它通 过下降管从汽包中吸水， 不难看出， 它的吸水压力和温度接近 汽包参数， 如一台500MW机组， 压力为1825kPs， 温度为340C， 在这种高压高温下工作， 泵的轴封是极困难的， 采用无轴封泵 就能妥善地解决这一问题。 无轴封泵的泵部分是一般的传统结 构， 所不同的是电动机部分， 电动机有湿式电动机与屏蔽式电 动机两种。 屏蔽式电动机因电动机置于屏蔽套内， 故效率比湿 式电动机低 5％～10％，因此，对于大功率电动机采用湿式电 动机无轴封泵更为优越。 湿式电动机驱动的无轴封泵结构， 电动机的定子、 转子均 用防水聚氯乙烯绝缘电缆绕制，整个转子都封在压力壳体内，因此不需要任何密封结构，从 根本上解决了被输送流体的泄漏问题。在泵与电动机之间设置了热屏热屏上设有空气冷却 室和水冷却系统；径向钻有许多孔的推力盘兼作辅助叶轮，将电动机腔内的水经电动机冷 却器进行循环，因此电动机内部温度一般不超过 60℃，从而保证绕组绝缘材料能在允许温 度下工作。无轴封循环泵的特点是吸人压力高，温度高，流量大，扬程低。无轴封循环泵的 流量约为同锅炉机组中每台给水泵流量的 34 倍，但扬程和功率比给水泵小得多。 一、风机的典型结构 一送风机的结构 锅炉炉膛燃烧需要足够的空气而设有送风机。该 风机风压一般不超过 15kPs。目前国内普遍采用 G4 型高效机翼型后弯叶片离心式风机。 其结构如 图所示，该风机叶轮是由叶片焊接于弧锥形前盘 与平板形后盘中间而构成的。叶轮用铆钓固定在 轮毂上，轮毂用平键与轴 连接。为了调节风量， 在风机进口装有轴向或简易导流器。 目前国产 200MW 机组配套的送风机便是这种型式。现代大容量锅炉送风机更多地 采用轴流式，它具有结构紧凑、占地少、调节效率高等优点。近年来上海鼓风机厂引进西德 TLT 公司轴流风机技术，为 300MW 机组配套用的 FAF20101 型动叶可调轴流送风机如 图 1- 44 所示（P35） 。该风机主要由进气箱 1、转子动叶 6、导叶 7、主轴承 5、中间轴 3、 联轴器 10 及罩壳 11 与进出口管路相连的膨胀节 9，液压及润滑联合油站、扩散器及液压调 节装置等部分组成。 二引风机的结构 目前，国产锅炉引风机型式为 Y413．273型，其结构和 G413．273的完全相 同但容量不同，只是引风机的蜗壳适当加厚以延长使用寿命，轴承箱内装有水冷却装置以 便冷却润滑油，且调节门采用二硫化钼高温200℃润滑脂。运行经验表明，这种风机抗磨 损性能差，又是翼型空心叶片，一旦磨穿，叶片内将积灰而产生振动。对燃煤机组，为了避 免或减轻因磨损、积灰而引起的振动，故电厂引风机也采用板式后弯叶片、板式后倾叶片、 板式径向叶片或板式前向叶片。