前言 1
常用符号与角标 1
第一章 泵与风机及其管路系统的基本理论和工作特性 1
一、概述 1
1.什么是泵与风机？ 1
2.泵分为哪几类？ 1
3.风机分为哪几种类型？ 2
4.简述离心式泵与风机的工作原理。 3
5.简述轴流式泵与风机的工作原理。 3
6.简述混流式泵与风机的工作原理。 4
7.简述往复式泵的工作原理。 5
8.简述齿轮泵和螺杆泵的工作原理。 6
9.简述液环泵的工作原理。 7
10.简述罗茨风机的工作原理。 7
12.为什么泵与风机讲述节能技术时，常侧重于讲述叶片式泵与风机的节能技术？ 8
11.简述射流泵的工作原理。 8
13.泵与风机各有哪些基本性能参数？ 9
14.风机的静压、动压及静压效率各是怎样规定(定义)的？ 12
15.流体经泵与风机后所获得的机械能，为何泵用扬程而风机用全压表示？ 12
二、叶片式泵与风机的结构构造 13
16.离心泵有哪几种结构型式？ 13
17.简述轴流泵的结构型式。 20
18.简述混流泵的结构型式。 20
19.简述离心泵、轴流泵和混流泵各适用的流量和扬程范围？ 21
20.简述离心式(通)风机的结构型式。 22
21.简述轴流式(通)风机的结构型式。 22
22.简述混流式(通)风机的结构型式。 24
三、叶片式泵与风机的理论基础 24
23.为什么叶轮内每点的流动运动速度需用一个速度三角形表示？ 24
例1-1 25
24.什么是叶片式泵与风机的基本方程式？它对泵与风机的研究和设计有何指导意义？ 26
25.什么是叶片式泵与风机的基本性能曲线(性能曲线)？ 29
26.什么是泵(风机)的几何相似、运动相似？ 32
27.什么是叶片式泵与风机的相似定律？ 32
例1-2 34
例1-3 34
例1-4 34
28.几何相似泵(风机)之间的相似工况点怎样求出？ 35
29.什么是泵与风机的通用性能曲线？ 36
30.什么是叶片式风机的无因次性能参数和无因次性能曲线？ 38
31.什么是(通)风机的空气动力学略图？如何利用空气动力学略图设计(通)风机？ 40
32.什么是叶片式泵与风机的比转速？在理解和使用比转速时，应注意哪些问题？ 42
33.为什么说比转速在泵或风机的研究、设计、改进和选型时很有用？ 45
34.什么是叶片式泵的型式数？与比转速相比较，型式数在使用中有哪些优点？ 47
四、泵内汽蚀 49
35.什么是泵内汽蚀现象？ 49
36.什么是泵装置的吸上真空高度Hs？什么是泵的允许吸上真空高度〔Hs〕？ 51
37.什么是有效汽蚀余量和必需汽蚀余量？ 52
38.什么是泵的允许汽蚀余量〔NPSH〕？ 54
39.什么是泵装置的允许几何安装高度〔Hg〕及允许倒灌几何高度〔Hd〕？ 54
例1-5 55
例1-6 56
40.为防止泵内汽蚀，在运行中为什么必须规定泵的最大流量和最小流量？ 56
41.为提高泵的抗汽蚀性能，在设计和制造泵时常采取哪些措施？ 57
42.为防止泵内汽蚀，泵用户应采取哪些措施？ 59
五、泵装置与风机装置的运行特性 59
43.什么是泵装置与风机装置？什么是泵系统与风机系统？ 59
44.什么是泵(风机)装置的管路系统？什么是管路系统性能曲线？ 60
45.如何推导得出通风机的无因次管路性能曲线？ 62
46.如何用图解法作出由串联及并联管段组成管路系统的管路性能曲线？ 63
47.泵(或风机)的性能曲线H-qv(或p-qv)与泵(或风机)装置的管路性能曲线Hc-qv(或pc-qv)之间有何区别？它们之间又有什么联系？ 65
48.泵(或风机)装置的运行工况点(工作点)如何求出？ 65
49.若泵(或风机)的H-qv(或p-qv)曲线具有正斜率上升段(不稳定段)时，在何种情况下可能发生运行工况的不稳定？ 66
50.泵装置的吸水池或排水池(压出池)的液面压力或高度变化时，对运行参数将如何变化？ 67
51.管路系统的流动阻力损失增加时，泵(或风机)装置的运行参数如何变化？ 68
52.流体密度变化时，泵(风机)装置的运行参数将如何变化？ 69
53.当流体黏度变化时，泵(或风机)装置的运行参数将如何变化？ 70
54.泵(或风机)的转速变化时，泵(或风机)装置的运行参数将如何变化？ 70
例1-7 71
55.什么是泵(风机)的串联运行？如何确定泵(风机)串联时的运行工况点？ 73
56.什么是泵(或风机)的并联运行？如何作出并联泵(或风机)的性能曲线(H-qv)并或(p-qv)并？ 74
57.泵(或风机)的并联运行工况点如何确定？ 75
58.当并联泵(或风机)中的一台进行节流调节时，如何确定其并联运行工况点？ 78
59.当并联泵(或风机)中的一台进行变速调节时，如何确定并联运行工况点？ 80
60.为什么泵或风机广泛采用并联运行方式？采用该运行方式时应注意什么问题？ 81
61.泵或风机并联运行时，为什么有时会出现“抢水”或“抢风”现象？ 82
62.两台泵(或风机)并联，起动第一台后，再起动第二台时，为何有时第二台泵无流量输出？ 83
一、与调节有关的常识和概念 85
63.泵与风机的调节(速)方式分哪几类？ 85
第二章 泵与风机的调节(速)方式与节能 85
64.为什么说泵或风机选用何种调节方式往往是泵与风机节能的关键？ 86
65.泵与风机的调节效率或调速效率的含意是什么？ 86
66.泵或风机的运行效率的含意是什么？ 86
67.什么是交流调速系统效率？ 87
68.什么是交流电气传动泵(风机)的系统效率？ 87
69.什么是泵与风机的节能率？它有何实用意义？ 87
二、泵与风机的非变速调节方式 88
70.简述泵与风机出口管路节流调节的原理和适用场合。 88
71.泵与风机是否可以采用在吸入管路上阀门的节流调节方式？ 90
72.什么是泵与风机的分流调节？ 90
73.什么是离心式风机的入口导叶调节？ 92
74.离心式风机入口导叶装置调节经济性的高低决定于哪些因素？ 95
75.什么是子午加速轴流风机的入口静叶调节？ 95
76.为什么离心泵和轴流泵很少采用入口导叶的预旋调节方式？ 96
77.什么是混流式和轴流式泵与风机的动叶调节？试讲解它们的动叶调节机构和调节特性。 97
78.试分析比较风机采用不同非变速调节方式的耗电量的大小。 102
三、定速电动机经变速传动装置改变泵与风机转速的变速调节 104
79.泵与风机由定速电动机驱动时，可通过哪些变速传动装置实现变速调节？ 104
80.什么是液力偶合器？试述其工作原理。 104
81.表示液力偶合器性能的特性参数主要有哪几个？ 106
82.表示液力偶合器工作性能的特性曲线主要有哪些？ 109
83.液力偶合器工作在低的转速比时调速效率很低(等于转速比)，为何又说它在低转速比时与节流调节相比较，具有显著的节能效果？ 110
84.为什么液力偶合器工作在转速比i=？时，其内部的功率损失为最大？ 112
85.调速型液力偶合器在结构上由哪几部分组成？各部分各包括哪些部件？ 114
86.液力偶合器作为泵与风机的变速调节装置，具有哪些优缺点？ 115
87.火力发电厂的高压锅炉给水泵由节流调节改为由液力偶合器等装置的变速调节后有哪些优点？ 117
88.什么是液力调速离合器？试讲述它的工作原理。 119
89.液力调速离合器与液力偶合器间在工作原理上存在哪些异同点？ 120
90.表示液力调速离合器工作性能的主要特性参数有哪几个？ 121
91.液力调速离合器有哪几种结构型式？ 124
92.简述液力调速离合器在国内外的发展、生产及应用情况。 128
93.什么是电磁转差离合器？请讲述它的工作原理。 129
94.如何计算电磁转差离合器的调速效率和转差损失？ 130
95.为什么说电磁转差离合器的最高转速比in是表明其调速经济性高低的重要指标？ 131
96.什么是电磁调速电动机？ 132
97.电磁调速电动机的机械特性有何特点？简述其常用控制系统的工作原理。 133
98.简述电磁调速电动机的优缺点及适用场合。 134
99.试对照比较液力偶合器、液力调速离合器及电磁调速离合器在工作特性上的异同点。 135
100.泵或风机配用液力偶合器、液力调速离合器或电磁转差离合器作为变速调节装置时，泵与风机的大小及电动机容量是否与采用阀门调节装置时相同？ 136
例2-1 137
101.什么是多级液力变速传动装置(MSVD)？请说明它的构成和原理。 138
102.简述MSVD整机的工作原理。 141
103.简述MSVD的主要工作特性。 143
四、交流电动机的变速调节方式 144
104.从调速原理区分，交流电动机可以通过哪些途径调速？ 144
105.简述异步电动机变极调速的基本知识。 145
106.简述双速电动机机械特性的类型，叶片式泵与风机调速应选用具有哪一种机械特性的双速电动机？ 146
107.为什么说叶片式泵与风机采用转矩与转速平方成正比特性的双速电动机比采用恒转矩特性、恒功率特性的双速电动机更适合？ 147
108.采用双速电动机调速有哪些优缺点？ 149
109.试介绍目前双速电动机在泵与风机调速节能中的应用情况。 150
110.大型双速电动机在切换转速时应注意哪些问题？ 150
111.什么是交流电动机的变频调速(VVVF调速)？VVVF调速时电源频率与电动机定子相电压之间应保持怎样的相互协调关系？ 151
112.组成变频器的电力半导体器件主要有哪几类？各有何特点？ 153
113.什么是交-直-交变频器和交-交变频器？ 154
114.什么是电压型变频器和电流型变频器？两者特性有何不同？ 157
115.变频器是如何实现频率控制的？ 157
116.什么是变频器输出电压控制的PAM方式和PWM方式？各有何优缺点？ 159
117.什么是电流型变频器的多重化技术？ 161
118.试述泵与风机采用变频调速方式时的主要优缺点。 164
119.试比较分别由GTR、GTO、晶闸管组成逆变器时各变频器的工作特性。 167
120.对已有的电动机及泵(风机)需配置变频器时，其变频器的容量如何确定？ 167
121.火力发电厂的锅炉送、引风机采用变频调速时，为何常常只在部分流量范围内使用变频调速？ 170
122.如何实现变频电源同工频电源之间的相互切换？ 172
123.简述鼠笼型异步电动机的变频调速目前在泵与风机调速节能中的应用情况。 173
124.什么是无换向器电动机？简述其工作原理。 177
125.无换向器电动机就是指同步电动机的变频调速吗？ 179
126.无换向器电动机从工作特点分析具有哪些优缺点？ 180
127.简述目前国内外泵与风机应用无换向器电动机调速节能的情况和实例。 182
128.什么是鼠笼式电动机的定子调压调速？简述其优缺点及适用场合。 184
129.什么是变极调压调速系统？ 187
130.什么是绕线式异步电动机的转子串电阻调速？串电阻调速的方法有哪几种？ 188
131.简述绕线式异步电动机转子串电阻调速方式的优缺点及适用场合。 190
132.试比较各种低效调速方式的节能效果。 190
133.什么是绕线式异步电动机的串级调速。简述实现串级调速的方法。 192
134.什么是机械串级调速系统？ 193
135.什么是电机式串级调速系统？ 193
136.什么是晶闸管串级调速系统？试述低同步串级调速和超同步串级调速的基本原理。 194
137.(低同步)晶闸管串级调速系统中的逆变器与变频调速系统中的逆变器在作用上有何区别？ 197
138.(低同步)晶闸管串级调速系统用于泵或风机调速时有哪些特点？(优缺点) 198
139.试述提高晶闸管串级调速系统的功率因数的措施。 200
140.试述抑制晶闸管串级调速系统的高次谐波的措施。 202
141.如何确定(低同步)串级调速系统中电动机和串级调速装置的容量？ 203
142.试述串级调速系统的起动方式。 204
143.与低同步串级调速相比较，双馈调速用于泵与风机调速时，具有哪些优缺点？ 205
144.试述(低同步)串级调速系统在泵与风机调速节能中的应用情况。 206
145.简述双馈调速系统目前在泵与风机调速节能中的应用情况。 207
146.不同电动机的调速方式各适用于多大的容量和转速范围？ 207
147.试比较各种调速方式的电动机及其调速装置的综合效率ηz。 208
148.试比较各种电动机调速系统的电源功率因数的高低。 210
第三章 泵与风机及电动机、管路系统的节能技术 212
一、改造低效泵与风机、选用高效泵与风机 212
149.泵与风机内部存在哪些能量损失？用什么指标衡量这些损失的大小？ 212
150.泵(风机)内的哪些损失属于机械损失？怎样才能减少泵(风机)的机械损失？ 213
151.容积损失发生在泵与风机的哪些部位？怎样减少泵与风机的容积损失？ 216
152.试分析泵与风机内部产生流动损失的物理过程，以及减小泵与风机流动损失的途径。 222
实例3-1 226
153.国内在改造火力发电厂的锅炉给水泵方面，有哪些成功的经验和成果？ 231
实例3-2 232
154.国内在改进工业与民用锅炉用的锅炉给水泵方面，有哪些成功经验和成果？ 233
实例3-3 234
155.目前国产的火电厂高效大型锅炉给水泵有哪几类？它们有何技术特点？ 236
156.火电厂及工业与民用锅炉房常用的各种离心泵目前有哪些节能产品？ 239
157.在改造离心式通风机提高其效率方面，有哪些比较成熟的理论和经验？ 246
158.目前国产的火电厂高效锅炉风机有哪些类型和品种？它们有何技术特点？ 255
159.工业与民用锅炉用的送、引风机有哪些节能产品？ 264
160.一般低、中、高压离心通风机目前有哪些属于高效节能产品？ 266
二、正确选定泵与通风机的设计参数；对选型不当的泵与通风机进行技术改造 267
161.所选用的泵或风机容量过大，对泵或风机的运行经济性和安全可靠性有何影响？ 267
162.为什么实际工作中有很多泵与风机的额定参数大于实际所需的运行参数？ 269
163.为了减轻或防止因泵与风机的额定参数大于实际运行参数而造成运行效率和可靠性的降低，可采取哪些对策？ 271
164.离心通风机在什么情况下可通过切割叶片实现节能？如何计算切割量？ 272
165.离心泵和混流泵如何通过车削叶轮叶片以实现在运行中的节能？ 274
例3-1 277
166.当泵或风机的额定参数与实际运行参数不一致时，如何设计新的泵或风机或改造该泵或风机？ 279
167.在通风机的节能改造中，如何用相似设计法设计或改造离心式通风机？ 281
例3-2 282
168.在通风机的节能改造中，如何用变型设计法设计或改造离心式通风机？ 283
例3-3 286
169.简述离心泵叶轮的水力设计方法。离心泵进行节能改造时，如何进行叶轮的水力设计？ 288
例3-4 292
170.改变离心通风机的叶轮宽度时其性能如何变化？在何种情况下可用此法改造通风机？ 294
171.离心式泵与风机外壳通流部分的尺寸对其性能有何影响？什么是面积比原理？ 296
三、电动机节能技术 299
172.用户可从哪些方面实现电动机的节能？ 299
173.什么是节能产品电动机？什么是高效率电动机？各有何特点？ 299
174.什么是节能电动机？什么是节能型电动机？各有何特点？ 302
175.在高压电动机上应用磁性槽楔代替常规的绝缘槽楔，有何节能意义？ 306
176.通过哪些途径可实现管路装置的节能？ 307
四、管路装置节能技术 307
177.为减少泵的功率消耗，对泵系统的进水管路可采取哪些节能措施？ 308
178.对泵的出水管路可采取哪些节能措施？ 314
179.对通风机的进风管路可采取哪些节能措施？ 317
180.对通风机的排气管路可采取哪些节能措施？ 322
181.为什么说减少管路局部阻力是锅炉附属风机系统节能的重要途径？ 324
182.为减少锅炉风机系统的管路局部阻力可采取哪些措施？ 326
第四章 泵与通风机系统的节能技术 329
一、技术方案的经济性评价和比较方法 329
183.为什么泵或风机系统的节能技术方案需要进行经济性评价？ 329
184.什么是进行经济性评价或比较时用的静态分析法和动态分析法？ 329
185.在动态分析法中，资金的现值和将来值间相互如何换算？什么是现值系数？ 330
186.工矿企业常采用哪几种静态分析法？ 331
例4-1 333
187.工矿企业常采用哪几种动态分析法？ 333
例4-2 335
188.泵系统设计选型时应注意哪些问题？ 336
二、泵系统和通风机系统的选型和改造 336
189.试述泵系统选型的步骤。 337
例4-3 338
190.有哪些情况下泵系统应进行节能技术改造？常采用的节能技术改造措施有哪些？ 348
例4-4 349
例4-5 349
191.通风机系统选型时应注意哪些问题？ 351
192.试述通风机系统选型的步骤。 352
例4-6 354
193.通风机系统在哪些情况下应进行节能技术改造？常采用哪些节能技术改造措施？ 361
例4-7 361
194.在选择泵或通风机系统的调节方式时，应考虑到哪些因素？ 368
三、泵与通风机系统的经济运行 376
195.为实现泵系统或通风机系统的经济运行，应具备哪些前提条件？ 376
196.试述泵与通风机系统经济运行的判别和评价方法。 376
例4-8 378
197.试分析比较两台半容量锅炉给水泵并联运行时，在变负荷下不同运行方式的经济性。 378
例4-9 383
198.母管制给水系统中，定速给水泵并联运行时如何实现经济运行？ 385
199.试分析比较由液力偶合器调速的给水泵在设置给水调节阀与取消给水调节阀的运行经济性。 387
例4-10 388
200.火电厂单元机组电动调速给水泵采用何种运行方式时，既有高的运行经济性，又有高的安全可靠性？ 390
201.火电厂母管制循环水系统定速循环水泵并联运行的优化调度有何经验可借鉴？ 395
202.简述火电厂动叶可调(或变速调节)的循环水泵并联运行优化调度的原理。 397
203.为实现泵或通风机系统的经济运行，必须加强哪些技术管理工作？ 398
204.如何正确处理泵或通风机系统运行经济性与可靠性之间的关系？ 399
附录 401
附录Ⅰ 离心通风机的型号编制 401
附录Ⅱ 离心泵的型号编制 402
附录Ⅲ 常用单位换算 404
附录Ⅳ 部分离心泵的额定性能参数及部分尺寸 406
附录Ⅴ 几种离心通风机模型的空气动力学略图 412
参考文献 424