1、泵与泵站全册配套最完整泵与泵站全册配套最完整 精品课件精品课件1（第五版）（第五版） 水泵及水泵站水泵及水泵站 （第五版）（第五版） 第一讲第一讲 n第一章概论第一章概论 n1-1水泵及水泵站在给排水中的位置水泵及水泵站在给排水中的位置 n1-2 水泵的定义及分类水泵的定义及分类 n1-3泵及泵站运行管理的发展趋势泵及泵站运行管理的发展趋势 n第二章第二章. 叶片式水泵叶片式水泵 n21 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造 第一章 概论 n1-1.水泵及水泵站在给排水中的位置水泵及水泵站在给排水中的位置 n1现代工业都有水泵在参与运行，水、 油、液态的其他物质。 n固体制浆泵
2、管输送固液分离 n2农业生产中水泵的用途：地下水、地 表水、抽升灌溉、排涝。 n3给排水工程中的水泵用途： 给水：取水泵站净水泵站输水用水 排水：排水重力输送泵（提高水位）重 力输送泵污水处理排放（回用） 雨水中途泵站、排涝泵站等。 n4城市建设及水力工程： 引滦入津、南水北调都需要水泵站。 1-2 水泵的定义及分类 n一、定义：一、定义：将外加的机械能转化为被输 送液体的能量，使液体获得动能或势能 的机械设备叫做泵。 一分类： n1.叶片泵：靠叶片运动拨动水，使水产 生运动来完成能量传递的泵。 n 1）离心泵， n 2）轴流泵， n 3）混流泵， n 4）旋涡泵。 2容积式泵：靠泵体工作室容
3、 积的改变来工作的泵。 1），活塞式往复泵 2），柱塞式往复泵 3），水环式真空泵 4），蠕动泵 3流体能量交换式泵：靠流体 能量交换来工作。 n 1），射流泵 n 2），气升泵（空气扬水泵） n 3），水轮泵 n 4），水锤泵 4其它类型泵：螺旋泵 三、水泵在给排水系统中的作用： 动力动力提高水的能量。提高水的能量。 1-3泵及泵站运行管理的发展趋势 n（1）大型化、大容量化：大的130万kw大型给水 泵（汽轮发电机组的供水泵）；巨型轴流泵的叶轮直 径已达7m；潜水泵直径已达16m；给水工程中的双 吸离心泵的功率已达5500kW。 n（2）高扬程化、高速化：锅炉给水泵的单级扬程已打 破了10
4、00m的记录。 高扬程化必须提高泵的转速。须解决泵的气蚀、 材料强度等问题；电机，传动设备，轴承的技术发展 等制约着泵的高速化。 n（3）系列化、通用化、标准化：泵的“三化”是现代 工业生产工艺的必然要求。 n1975年国际标准化协会制订了额定压力为0.72MPa的 单级离心泵的主要尺寸及其规格参数（ISO 2858 1975E）。 n其性能范围：流量6.3400m3h，扬程25125m。 在欧洲凡满足此规格的泵已作为标准泵出售。 n我国自1958年以来，在统一型号、系列分类。定型尺 寸等方面也做了不少工作，泵的托架、悬架、轴承架 等主要零部件均已有了系列标准，产品的“三化”程 度在不断提高。
5、 n水泵业新发展高速、高温、高压、高效率、大容 量等方面的各种特殊产品。原子能和燃化工业等行业 的科学技术发展要求。 n常规产品的质量和水平要求不断提高。在基础理 论、计算技术、模型试验、测量手段以及材料选择、 加工工艺等环节上的进步。 n发展方针发展方针：节能、和谐、可持续。 n城市给水排水泵站的发展趋势：城市给水排水泵站的发展趋势： 1、区域长距离输水工程日益增多，要求泵站运 行管理水平更高。 n2、泵站监控与数据采集系统SCADA智能化 （Supervisory Control and Data Acquisition）。 随着计算机技术、控制技术、通信技术、传感 技术的不断发展，必然日
6、臻完善； n3、泵站的运行管理：逐步实现自动化、信息化 和智能化。 n4、泵站运行：安全、可靠、高效。 四、学习的目的和方法：四、学习的目的和方法： n了解水泵的性能；会选择水泵；会使用 水泵； 会设计泵站会设计泵站。 会举一反三举一反三！ n方法：方法：讲课，实验，习题，实习 ，课程 设计。 第二章第二章.叶片式水泵叶片式水泵 特点：靠叶轮的高速旋转来完成能 量转换的泵。 1. 离心泵：液体质点主要受离心 力作用，水流方向为径向（向 外） 扬程大，流量小。 2. 轴流泵：液体质点主要受轴 分类：向的拨动力（升力）。 扬程小，流量大。 3. 混流泵：液体质点即有离心 力作用，又受轴向的拨动力。
7、 水流方向为斜向。 扬程，流量适中 21离心泵的工作原理与离心泵的工作原理与 基本构造基本构造 n一工作原理：一工作原理： n高速旋转的叶轮拨动水，使的水也高速 旋转，进而使水产生离心力，在离心力 的作用下，由叶轮中部甩向轮外缘。 n书上举了一个很简单的水力学实验。 二、离心泵的构造： n叶轮，泵轴，泵壳（泵体），吸水口（进水 口），压水口（出水口），灌水漏斗，泵座 ，填料（盘根） 22离心泵的主要零件离心泵的主要零件 图 2 一 4 单级单吸卧式离心泵 1-叶轮； 2-泵轴； 3 -键； 4-泵壳； 5 -泵座； 6-灌水孔； 7-放水孔； 8-接 真空表孔；9-接压； 10-泄水孔； 11
8、-填料盒； 12-减漏环； 13-轴承座； 14-压盖调节螺栓；15-传动轮 n一叶轮：（工作轮） n作用：拨水，传力零件。 1，封闭式：清水泵 单吸 5页图23 双吸 6页图25 n分类： 2，敞开式：杂质泵 （污水泵，渣浆泵） 3，半敞开式： n材料：要求，耐磨，耐腐蚀，具有一定强度。采 用铸铁，铸钢，青铜。 二、泵轴： n作用：传递扭矩。 轴与叶轮用键来联结。 n要求：泵轴具有足够的抗扭强度和刚度， 其挠度不能超过允许值。 n 工作转速不能接近产生共振现象的临界 转速。 n 材料：碳素钢，不锈钢。 三、泵壳： n由铸铁铸造成蜗壳形，要求具有良 好的水力条件及强度。 四、泵座： n泵体与泵
9、基础联结的部分。要求槽底有 泄水孔。 五、轴封： 填料盒密封： 机械轴封: n1、填料盒：泵轴与泵壳之间有缝隙，双吸 泵里面是负压，会向里面漏气。单吸泵里面 是正压，向外漏水。 为了防止这种泄漏，不宜采用一般的轴 承。而采用填料盒。这是一种轴封方式。其 构造： 下图 其构造： n1）轴封套：内挡圈。 n2）填料（盘根）常用石棉绳浸黄油或石墨，现在还有用碳素 纤维，不锈钢纤维，合成树脂纤维编织的填料。 n3）水封环：图2-8 为了防止轴与填料磨擦产生大量的热而 发生抱轴现象，引出一股压力水流由水封管流入水封环，进 行降温和润滑。 n4）压盖：又叫“格兰”是压紧填料，调整轴与填料松紧程度 的零件。
10、 压的太紧：功率消耗大，填料磨损大。 压的太松：不能达到封轴的目的。 过紧：产生严重的发热，磨损，可能抱轴。 一般以水封管内水能够通过填料缝隙渗出，向下滴水为宜 。 填料盒密封的特点： n优点：结构简单，运行可靠。 n缺点：填料寿命短；有液体泄漏。（有 毒；有腐蚀性；或贵重液体不宜使用） 2、机械密封： n又称端面密封，主要靠 A面的严密性来密封；平 面易制造的严密；使其具有一定的比压，并有一 层极薄的液体膜达到密封。 n图：动环；静环。4，7是静，动环的密封圈。 n分类：1.非平衡型：密封介质作用在动环上的有 效面积B（去掉作用压力相互抵消的部分的面积 ）等于或大于动、静环端面接触面积A。(
11、不宜用 在高压) 2.平衡型：密封介质作用在动环上的有 效面积B小于端面接触面积A。(可用于高压) 六、减漏环： n泵壳与叶轮吸口有一个接缝，泵壳外缘的高压水与吸口的负压 形成一个较大的压差，使水回流，或称泄漏 。 n因而设置减漏环：1，减小接缝间隙，（0.10.5mm） 2，增加回流水流阻力。（多齿形） n 12页图211 a.单环形。 n b.双环形。 n c.双环多齿形。 七、轴承座： n作用：支承轴，减小轴转动摩擦阻力。内部装有轴承。 n轴承分类： 1，径向轴承：只承受径向荷载。 2，止推轴承：只承受轴向荷载。 3，径向止推轴承：同时承受径向和轴向 荷载。 n 按摩擦分类： 1，滚珠轴
12、承。 2，滚柱轴承。 3，轴瓦：大中型泵采用（泵轴直径大 于75mm时） n 材料：金属： 青铜：常用 润滑油 铸铁 非金属： 橡胶 合成树脂 水润滑冷却。 石墨 八、联轴器： n1、作用：将电机的转动和扭矩传给泵轴。 刚性：用两法兰盘的连接。要求 两轴的不同心度小；连接 中无调节余地； n2、分类： 安装精度高。常用小型泵 和立式泵。 n 挠性：是钢柱销带有弹性橡胶圈 的联轴器。作用：可减少 传动时因机轴的少量偏心 而引起的轴周期性的弯曲 应力和振动。 九、轴向力平衡措施： n单吸水泵由于叶轮的不对称性，在其工作时， 造成两侧压力不相等，有侧向推力。 n措施：叶轮后盖板上钻开平衡孔，后盖板加
13、 减漏环。 n缺点：叶轮水力条件变差，水泵效率变低。 第二讲 第二章第二章 23 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 24 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 23 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 共六个参数 n1、流量Q：在单位时间内水泵所输送的液体 数量。单位：m3/h; l/s. n2、扬程H ： 水泵对单位重量液体所作的功。 单位：应为：kgm/kg；常用：mH2O； kg/cm2 ；法定：Pa；kPa；Mpa。 扬程的值：是液体经过水泵后比能的增加值。 液体进入泵时的比能为E1；流出泵时的比 能为E2。 则水泵扬程： H=E2E1 3轴功率N:原动机输送给泵的功率。
14、 单位：(千瓦)kW或(马力)HP n4效率：水泵有效功率与轴功率之比。 n有效功率Nu：单位时间内水泵对水所做 的功。 nNu=gQH(W) n液体的密度。kg/m3 n g重力加速度。（m/s2） nQ水泵流量。(m3/s) nH水泵扬程。(mH2O) n由于泵内的摩擦，水的紊流等，水泵不 可能将原动机的功率全部传给液体。在 泵内有损失。这个损失要用效率来衡量。 n泵轴功率： )( )( 轴功率 有效功率 N N u )W( g QHN N u (kw) 1000 g QH N )( 5 .735 g 马力 QH N （度） n2电机效率； t水泵运行小时数。（h） 水泵的电耗：W )(
15、1000 g 21 hkWt QH W n5转速: n 水泵叶轮的转动速度。 （转/分 ; r/min或rpm） n 水泵都是按一定的转速来设计的，转 速的改变使水泵 的其它性能（Q;H;）也改变。 n6.允许吸上真空高度（HS）及气蚀余量（HSV）： HS水泵在标准状态下（水温200C；水 表面为一个标准大气压。）运转时，水泵所允 许的最大吸上真空高度（mH2O）。它反映了水 泵的吸水性能。 HSV指水泵吸口处，单位重量液体所具 有的超过饱和蒸汽压力的富裕压能。单位： mH2O 有时用H来表示。常用于轴流泵；锅炉给 水泵；渣浆泵等。 水泵铭牌： 24 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 n
16、一叶轮中液体的流动： n液流进入叶轮后，可当成是平面运动。 n1两个坐标系统： n A固定不动的泵壳静坐标。 n B旋转叶轮的动坐标。 n叶轮相对静坐标以角速度做匀速转动。 n2速度分析： n为了简化分析，进行理想条件假定： nA液流是恒定流。（Q 不变；同一点V不变） nB叶槽中，液流均匀一致。（叶轮同半径处，液 流的同名速度相等。） nC液流为理想液体无粘性（无水头损失）；无 密度变化（不可压缩） nD.认为叶片无限多；无厚度。 n1，水流质点在叶槽中以W速度沿叶片流动。是对动坐标 的相对运动。 n2，水流质点随叶轮以角速度做圆周运动。 线速度: u=R，是对静坐标的速度,又称为牵连速度。
17、 n 3，合成速度： C （平行四边形法则，或三角形法则） 图中：C1与u1和C2与u2 的夹角为1；2。 nW1与u1 ；W2与u2 的反向延长线的夹角，12称为进水角 和出水角。水泵设计中 12均小于900，叶片与旋转方向 呈后弯式。 n这种设计的特点：流槽平缓，弯度小，水力损失小，有 利提高泵的效率。 n2一般在200300之间。 n由图可知： 切向速度: Cu=Ccos=u-Crctg 径向速度： Cr=Csin 二、基本方程式的推导： n1、分析：0时刻：叶槽内水流在abdc位置。 dt后时刻：叶槽内水流变成efhg。 可以认为abhg没有变化，变化的仅是 cdhg abef。其质量
18、为dm。 n2，动量矩原理：单位时间内动量矩的变化 等于外力矩。就是dm(cdhg abfe)的动量矩 变化。 MRCRC dt dm )coscos( 111222 (1) 式中：M作用在叶槽内整股水流上的所有外 力矩。 R1；R2进出口处的半径。 C1；C2进出口处的质点流速。 有图可知：所有外力 (1)P1；P2叶槽迎水面，背水面压力。 (2)P3；P4作用在ab，cd面上的水压。沿径向对轴无 力矩。 (3)P5；P6水流摩阻，假设为理想液体。不考虑。 3、叶轮各个叶槽垒加: T Q dt dV dt dm Vm QT叶轮理论流量。 )coscos(Q 111222T RCRCM )2(
19、 由于叶轮无磨损，即：叶轮上全部功率传给液体。 理论功率：NT=gQTHT （3） HT叶轮产生的理论扬程。 “力矩的功率NT等于力矩M与角速度的乘积。” NT=M （Kgm/sec） （4） n（4）式代入（3）式得： T T Q M H g （2）代入（5）得： )coscos( g g 111222 RCRC gQ Q H T T T )coscos( 111222 RCRC g H T )6( u1=R1 u2=R2 （5） )( 1 1122uuT CuCu g H)7( C2cos2=C2u C1cos1=C1u )coscos( 1 111222 CuCu g HT 三、基本方程
20、式的讨论： n1，为提高泵扬程和改善泵吸水性能，泵的设 计一般采用 1=900 即 u1C1cos900=0 2 cos2 HT 2=60150 2=140600 (叶片出口安装角) g Cu H u T 22 欧拉方程 C2u叶轮外缘扭捲速度。 n2、比能的增值（扬程HT）与u2的关系： n 和D2 HT g Cu H u T 22 g Dn u 2 2 n3.方程式中没有了。HT与理论上无关。(基 本方程式在推导过程中，液体的容重并没起 作用而被消掉的，因此，该方程可适用于各种 理想流体。) n据有一定的液体在一定的转速下，所受到的 离心力与液体的质量（也就是密度）有关。但 液体受离心力作
21、用而获得扬程，相当于离心力 所造成的压强，除以液体的g。这样， g对 扬程的影响就消除了。 n4.水泵的总扬程HT =势能扬程H1+动能扬程H2 由叶轮的进出口速度三角形图可知，按余弦定 律可得 222 2 2 2 2 2 2 cos2CuCuW 同样 两式同除2g并相减得： 111 2 1 2 1 2 1 cos2CuCuW g CC g WW g uu g CuCu 222 coscos 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 211222 21 HHH T n功：A=FS 离心力为 F=mR2 n单位重量液体沿半径移动dR时，离心力 所作的功为： dRR g dA 2 1 先看：H1
22、前半部分(用h1表示) n离心力所作之总功：（由进口R1至出口R2） g uu g RR dRR g dAA R R R R 2 2 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 如果是1Kg水流，也就是离心力使1Kg水流获得的 有效压力，用水柱高度表示h1 OmH g uu h 2 2 1 2 2 1 2 1 再看：H1后半部分(用h2表示) 2 2 2 2 1 2 h g WW n实际上是叶槽内水流与叶轮的相对速度下降 所转化的压能增值。 因为，W1W2进口面积小，出口面积大。 （这是由于叶槽断面扩张而产生的） 211 hhH H1静扬程。（势能；压能；势扬程） H2 g
23、 CC H 2 2 1 2 2 2 n代表叶轮所产生的动扬程。 n所以， 总扬程=势扬程+动扬程 四、基本方程式的修正 n1、假定条件中认为液体是恒定流。 水泵启动，关闭阶段不是恒定流，正常运转 时，基本是恒定流。 n2、叶槽中的水流不是均匀一致的，与假定不 同，叶槽迎水面压力大，流速小； 叶槽背水面压力小，流速大。修正： P H H T T 1 P修正系数；由实验定。 n3、非理想流体：有粘性，有冲击，有紊 动，有摩擦。即有效率问题： 实际扬程：还有 P H HH T hTh 1 h水力效率；由实验定。 n4、容积修正：轴封等有泄漏，回流。容积有 一定消耗。 应有容积效率修正v 。 n5、机
24、械损失修正：轴与填料摩擦；叶轮外周 与水摩擦。 还有机械效率修正m 。 P H H T hvm 1 第三讲 第二章第二章 25 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程 26离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 25 离心泵装置 的总扬程 n1、泵“装置”水泵 配上管路以及一切附 件后的系统称为“装 置”，如图222所示。 n2、离心泵装置总扬程的确 定： 泵前，后的压力表读数 和。 以00为基准面。 H=E2-E1 泵扬程 进口断面比能 出口断面比能 da va PPP PPP g VVPP ZZ g V g P Z g VP Z EEH 2 1 2 1 2 212 12 2 11 1 2 22 2
25、 12 2g 222g 设 Pa大气压。 Pv11真空表读数。 Pd22压力表读数。 g VVPP ZH vd 2g 2 1 2 2 n令：Hd=Pd/g,Hv=Pv/g n实际工程中 值很小，不计。 所以，工作扬程： H=Hd+Hv ) 1 ( 2 2 1 2 2 Z g VV HHH vd Z g VV 2 2 1 2 2 n杨升液位高差及水头损失和： 列：00至11; 22至33的能量方程： 3、实际工程中的水泵扬程： 将水由吸水井提升至水塔。（静扬程） 克服管路中阻力的水头损失。 注：如泵装置出口是自由出流，应加上流速水头。 例题： n岸边取水泵房，如图所示。已知下列 数据，求该水泵之
26、扬程。 n水泵流量Q=120Ls，吸水管路长度 l1 = 20m，压水管路长度l2=300m（均 采用铸管），吸水管径Ds=350mm， 压水管径Dd=300mm。吸水井水面标 高为58.00m，泵轴标高为60.00m，水 厂混合池水面标高为90.00m。 n吸水进口采用无底阀的滤水网，90 弯头一个，DN350X300渐缩管一个。 n 【解】水泵的静扬程：HST=90-58=32m n 吸水管路中沿程损失： h1=il（i可查给 水排水设计手册),h1 = 0.0065X20=0.13m n DN=350mm时，管中流速 v1=1.25ms n DN=300mm时，管中流速v2=1.70ms
27、 n 吸水管路中局部损失（h2）： n因此，吸水管中总水头损失为 压水管中的总水头损失: （式中系数1.1是表示压水管路中局部损失按管中沿程 损失的10计。） 因此，水泵扬程为： P107,作业：14题 26离心泵的特性曲线 n1、在离心泵的6个基本性能参数中，把转速（n） 选定为常量，将扬程（H）、轴功率（N）、效率 （ ）、以及允许吸上真空高度（Hs）等随流量 （Q）而变化的函数关系。 n例如 如把这些关系式用曲线的方式来表示，就称这 些曲线为离心泵的特性曲线。 )();( )();( QQH QFNQfH s n2、理论上偏差较大，我们常用性能实验 来求特性曲线。 一、理论特性曲线的定性
28、分析： 代人，可得： 叶轮中通过的水量可用下式表示： 代入上式 理论上，扬程与流量的关系为一条直线。 （即理想条件下，） 2 2 2 2 ctg F Q u g u H T T n式中2 、F2均为常数。当水泵转速一定时，u2 也为常数。故上式可以写成： TT BQAH q 对假定的修正： n1、叶槽中液流为不均匀： 2、摩擦损失：h1水泵内部的水头损失的一部分， 在吸水室、叶槽中和压水室中产生的摩阻损失。其 中包括转弯处的弯道损失和由流速头转化为压头的 损失。可表示为： n3、冲击损失 h2：水泵在设计工况下运 行时，可认为基本上没有冲击损失。当 流量不同于设计流量时，在叶轮的进口 导水器、
29、蜗壳压水室的进口等处就会发 生冲击现象。流量与设计值相差越远， 冲击损失也越大，其值可用下式表示 式中Q。设计流量（m2s）； k2比例系数。 n4、水泵效率： n水力效率： H考虑水力损失后的扬程。 H=HTh1h2 n容积效率： v 水泵工作过程中存在着泄漏 和回流问题，也就是说水泵的出水量总要比通 过叶轮的流量小。 q是渗漏量， 它是能量损失的一种，称为容积损失。渗漏量 值大小与扬程H有关。从曲线II的横坐标值中 减去相应H值时的q值，这样，就可最后求得 扬程随流量而变化的离心泵Q一H特性曲线。 考虑到损失消耗了一部分功率，其值可用容积 效率v来表示： T v Q Q n机械效率: m除
30、此以外，轴承内的摩擦损失、 填料轴封装置内的摩擦损失以及叶轮盖板旋转 时与水的摩擦损失（称为四盘损失）等，这些 机械性的摩擦损失同样消耗了一部分功率，使 水泵的总效率下降。其值可用机械效率m来度 量： Nh叶轮传给水的全部功率，称为水功率 （Nh=gQTHT）。也即是：泵轴上输入的功率 只有在克服了机械摩阻以后，才把剩下的功率 传给了液体。 n水泵的总效率： = h v m 二、实测特性曲线 n通过离心泵性能试验和汽蚀试验来绘制的。如图： 图231。条件：转速（n）一定。 1、 QH曲线： n是一条不规则的曲线。相应于效率最高值的 （Q。，H。）点的各参数，为水泵铭牌上所 列出的各数据（见图中
31、A点所示）。 n它将是该水泵最经济工作的一个工况点。 n高效段：在该点左右的一定范围内（一般不低 于最高效率点的10左右）都是属于效率较高 的段。在水泵样本中，用两条波形线“ ” 标出，称为水泵的高效段。 2、 QN曲线： n在QN曲线上各点的纵坐标，表示水泵 在各不同流量Q时的轴功率值。 上升型(离心泵） 平坦型（混流泵） 下降型（轴流泵） Q N n在选择与水泵配套的电动机的输出功率时，必 须根据水泵的工况选择比水泵轴功率稍大的功 率，以免在实际运行中，出现小机拖大泵而使 电机过载、甚至烧毁等事故。但亦应避免选配 过大功率的电机，造成机大泵小使电机容量不 能得到充分的利用，从而降低了电机的
32、效率和 功率因数cos。电动机的配套功率（Np）可按 下式计算: N kN P n式中: k考虑可能超载的安全系数， 可参考下表； n ”传动效率。 考虑电动机的功率传给水泵时，在传 动过程中 也将损失部分功率。传动方式不同，功率损失值 也不同。采用挠性联轴器传动时：” 95， 采用皮带传动时： ” =9095。 n N水泵装置在运行中可能达到的最大的 轴功率。 3、Q曲线： n由式： N QH 1000 g 高效范围：在最高效率点两侧效率下降10%左右 的范围。 在水泵样本中，用两条波形线“ ”标出， 称为水泵的高效段。 4、HsQ曲线： n表示水泵在相应流量下工作时，水泵所 允许的最大限度
33、的吸上真空高度值。 n它并不表示水泵在某（Q、H）点工作时 的实际吸水真空值。水泵的实际吸水真 空值必须小于小于QHs曲线上的相应值，否 则，水泵将会产生气蚀现象。 n曲线是试验测出的。 三、实际应用要注意的问题： n1、离心泵的闭闸启动： 水泵正常启动时，Q=0的情况，相当于闸阀全 闭，此时泵的轴功率仅为设计轴功率的30 40左右，而扬程值又是最大，完全符合了电 动机轻载启动的要求。因此，在给水排水泵站 中，凡是使用离心泵离心泵的，通常采用“闭闸启动” 的方式。所谓“闭闸启动”就是：水泵启动前， 压水管上闸阀是全闭的，待电动机运转正常后， 压力表读数达到预定数值时，再逐步打开闸阀， 使水泵作
34、正常运行。 n2、由图231可见，在流量Q=0时，相 应的轴功率N0，而是N=100kw。此功 率主要消耗于水泵的机械损失上。其结 果将使泵壳内水的温度上升，泵壳、轴 承会发热，严重时可能导致泵壳的热力 变形。因此，在实际运行中，水泵在 Q=0的情况下，只允许作短时间的运行。 n3其他液体的抽升： 水泵样本中所给出的QN曲线，指的是 水或者是某种特定液体时的轴功率与流 量之间的关系，如果，所抽升的液体容 重（）不同时，则样本中的QN曲线 就不能适用，此时，泵的轴功率要按 （24）式进行计算： 1000 gQH N n4、粘稠度大的液体的抽升： 水泵所输送液体的粘度愈大，泵体内部 的能量损失愈大
35、，水泵的扬程（H）和流 量（Q）都要减小，效率要下降，而轴功 率却增大，也即水泵特性曲线将发生改 变。 n在输送粘度大的液体（如石油、化工粘 液等）时，泵的特性曲线要经过专门的 换算后才能使用，不能直接套用输水时 的特性曲线。 四、小结： n1、从能量传递角度来看，对于水泵特性 曲线中任意一点A的各项纵坐标值，见图 231所示，可作如下的归纳： n(1)扬程（HA）表示：当水泵的流量为QA 时，每1kg水通过水泵后其能量的增值为 HA。或者说，当水泵的流量为QA时，水 泵能够供给每1kg水的能量值为HA 。 n(2) 功率（NA）表示：当水泵的流量为QA 时，泵轴上所消耗的功率（kW）。现在，
36、 叶片泵一般都采用电动机直接驱动，电动 机的效率可用下式求得： n式中Ni电网给电动机输入的功率(kw)。 n (3)效率（ A）表示：当水泵的流量为QA 时，水泵的有效功率占其轴功率的百分数 （）。 P108作业：5，6题。 第第3章章 其他泵与风机其他泵与风机 3.1 射流泵射流泵 3.2 气升泵气升泵 3.3 往复泵往复泵 3.4 螺旋泵螺旋泵 3.5 水环式真空泵水环式真空泵 3.6 插桶泵插桶泵 3.7 离心风机与轴流风机离心风机与轴流风机 3.1 射流泵射流泵 3.1.1工作原理工作原理 H1：喷嘴前工作液体具有比 能(mH2O) H2：射流泵出口处液体具有 比能；射流泵的扬程 (
37、mH2O) Ql：工作液体的流量 (m3s) Q2：被抽液体的流量 (m3s) F1：喷嘴的断面积(m2) F2：混合室的断面积(m2) 射流泵的性能参数射流泵的性能参数 1 2 Q Q 工作液体流量 被抽液体流量 流量比 21 2 HH H 工作压力 射流泵扬程 压头比 2 1 F F m 混合室断面 喷嘴断面 断面比 3.1.2 3.1.2 射流泵优点、缺点射流泵优点、缺点 优点：优点： 1、构造简单、尺寸小、重量轻、价格便宜 2、便于就地加工，安装容易，维修简单 3、无运动部件，启闭方便，当吸水口完全露 出水面后，断流时无危险 4、可以抽升污泥或其它含颗粒液体 5、可与离心泵联合串联下作
38、从大口井或深井 中取水 缺点：缺点：效率较低 3.1.3 3.1.3 射流泵的应用射流泵的应用 1、用作离心泵的抽气引水装置 2、在水厂中利用射流系来抽吸液氯和矾液，俗称 “水老鼠” 3、在地下水除铁曝气的充氧工艺中，利用射流泵 作为带气、充气装置，以达到充氧目的 4、 作为生物处理的曝气设备及浮净化法的加气 水设备 5、与离心泵联合工作以增加离心泵装置的吸水高 度 6、在土方工程施工中，用于井点来降低基坑的地 下水位等 3.2 气升泵气升泵 1、扬水管 2、输气管 3、喷嘴 4、气水分离箱 5、排气孔 6、井管 7、伞形钟罩 3.2.1工作原理工作原理 根据连通管原理 w：水的容重(kgm3
39、) m：扬水管内水气乳液的容重(kgm3) h1：井内动水位至喷嘴的距离，称为喷嘴 淹没深度(m) h：程升高度(m) 只要wh1mH时，水气乳液就能沿扬 水管上升至管口而溢出，气升泵就能正常 工作 )( 11 hhHh mmw 气升泵的提升高度：气升泵的提升高度： 当h1为常数时，提升高度与扬水管内水气乳液的 密度的关系曲线为： 1 ) 1(hh m W 3.2.2 3.2.2 气升泵装置总图气升泵装置总图 1、空气过滤器：空气压缩机的吸气口 2、空气压缩机 3、风罐：使空气在罐内消除脉动，均匀地输送到 扬水管 4、输气管、喷嘴：喷嘴的作用是在扬水管内造成 水气乳液 5、井管 6、扬水管：扬
40、水管直径过小，井内水位降落大， 抽水量将受到限制；扬水管直径过大，升水产生间 断，甚至不能升水 7、空气分离器 3.2.3 3.2.3 气升泵优点、缺点及应用气升泵优点、缺点及应用优点：优点： 井孔内无运动部件，构造简单，工作可靠，在 实际工程中，不但可用于井孔抽水，而且还可用于 提升泥浆、矿浆、卤液等 缺点：缺点： 气升泵与深井泵相比，效率低 应用：应用： 对于钻孔水文地质的抽水试验，石油部门的“气 举采油”以及矿山中井巷排水等方面，气升泵的应 用常具有独特之处 3.3 往复泵往复泵 1、压水管路 2、压水空气室 3、压水阀 4、吸水阀 5、吸水空气室 6、吸水管路 7、柱塞 8、滑块 9、
41、连杆 10、曲柄 一些参数：一些参数： 冲程：冲程：活塞或柱塞在泵缸内从一顶端位置移至另一 顶端位置，这两顶端之间的距离S称为活塞行程长度 (也称冲程)，两顶端叫做死点 单动往复泵：单动往复泵：活塞往复一次(即两冲程)，泵缸内只 吸入一次和排出一次水，这种泵称为单动往复泵 双动往复泵：双动往复泵： 往复泵流量变化曲线图往复泵流量变化曲线图 单泵流量曲线 双泵流量曲线 三泵流量曲线 往复泵特性曲线往复泵特性曲线 往复泵的扬程与流量无关 3.3.23.3.2往复泵的性能特点及应用往复泵的性能特点及应用 特点：特点： 1、高扬程，小流量的容积式水泵 2、必须开闸启动 3、不能用闸阀来调节流量 4、在
42、给水排水泵站中，如果采用往复泵时，则 必须有调节流量的设施 5、具有自吸能力 6、出水不均匀 应用：应用： 在某些工业部门的锅炉给水方面、在输送持殊液 体方面，在要求自吸能力高的场合下 3.4 螺旋泵螺旋泵 3.4.13.4.1工作原理工作原理 螺旋泵倾斜放置在水中， 当电动机带动螺旋轴时，螺旋叶 片下端与水接触，水就从螺旋叶 片的P点进入叶片，水在重力作 用下，随叶片下降到Q点，由于 转动时的惯性力，叶片将Q点的 水又提升至R点、而后在重力作 用下，水又下降至高一级叶片的 底部，如此不断循环，水沿螺旋 轴被一级一级地往上提起。 螺旋泵螺旋泵 3.4.2 3.4.2 螺旋泵装置螺旋泵装置 主要
43、参数：主要参数： 1、倾角()：指螺旋泵轴对水平面的安装夹角。 2、泵壳与叶片的间隙：间隙越小，水流失越 小，泵效率越高， 3、转速（n)：外径越大，转速宜越小 4、扬程(H)：螺旋泵是低扬程水泵。扬程低、效 率高 5、泵直径(D)：泵的流量取决于泵的直径。一般 认为：泵直径越大，效率越高；泵的直径与泵轴直 径之比以2:1为宜 6、螺距(S)：沿螺旋叶片环绕泵轴呈螺旋形旋转 360度所经轴向距离即为一个螺旋导程 7、流量(Q)及轴功率(N) 3.4.3 3.4.3 螺旋泵优缺点螺旋泵优缺点 优点：优点： 1 、提升流量大，省电 2、螺旋泵只要叶片接触水面就可把水提升上来 3、泵站设施简单，减少
44、土建费用 4、不需要没帘格，直接提升杂粒、木块、碎布等 5、结构简单、制造容县，维修简单 6、提升活性污泥，对绒絮破坏较少 缺点缺点： 1、扬程一般不超过68m，在使用上受到限制 2、不适用于水位变化较大的场合 3、螺旋泵必须斜装，占地较大 第四讲第四讲 第二章第二章 27离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 27离心泵装置定速运行工况 n工况：瞬时的，输入输出泵能量能量的平衡点。 泵的工作能力，为瞬时的实际出水量（Q）、 扬程（H）、轴功率（N）以及效率（）值等。 n工况点：把这些值在QH曲线、QN曲线、 以及Q曲线上的具体位置，称为该水泵装置 的瞬时工况点，它表示了该水泵在此瞬时的
45、实 际工作能力。 n泵站中决定离心泵装置工况点的因素： 1水泵本身的型号； 2水泵运行的实际转速； 3输配水管路系统的布置以及水池、 水塔（高地水库）的水位值和变动等边 界条件。 一、管道系统特性曲线。 由水力学：水流经过管道时，一定存在管 道水头损失。其值为： fi hhh hi管道中局部水头损失之和。 hf 管道中沿程水头损失之和。 2 2 22 )( SQ QlA QlAQh iii iii nAi管道摩阻。 nli各管段长度。 ni各局部阻力系数。 nS管道系统阻力系数。 n如果要求水泵的静扬程HST 。 n则，水泵装置的管道系统特性的数学 模型： 2 SQHH ST 二、图解法求水箱
46、出流的工况点 n如图：高、低两水箱，水位差为H。 n连接管的摩阻为S 三、图解法求离心泵装置的工况点 n离心泵装置工况点的求解有数解 法和图解法两种。 n图解法的特点：简明、直观，精 度低，在工程中应用较广。 n数解法的特点：繁琐，精度高， 便于计算机应用。 1、图解法： n由于水泵厂给出的几乎全是QH曲线， 图解法简便一些。 n画出水泵HQ曲线； n按管道特性H=HST+SQ2画出曲线。 n找交点，即为泵的工况点。 n按工况点的流量，查找其他参数。N； Hs；。要求： 要落在高效范围内。 四、离心泵装置工况点的改变 n1、离心泵装置的工况点，是建立在水泵和管 道系统能量供求关系的平衡上的。
47、n 两者之一情况发生改变时，其工况点就会发生 转移。这种暂时的平衡点，就会被移到新的平 衡点。 n1、吸水池、出水池水位的变化： 使水泵的HST发生改变。 要求人为地对水泵装置的工况点，进行必要的 改变和控制，我们称这种改变和控制为“调 节”。 n2、管道的闸阀变化。 n3、新管道锈蚀成旧管道。 （注：按旧管设计） n要求：变化前后工况点都要在高效段内运行。 五、数解法求离心泵装置的工况点 n 离心泵装置工况点的数解法，其数学依 据是如何由水泵及管道系统特性曲线方 程中解出Q和H值，由两个方程式求解Q、 H值。 n1、水泵的数学模型： 据泵性能曲线图HQ数学模型解方 程组： )( )( 2 2
48、 管道 泵 SQHH QSHH ST xx nHQ是一条不规则的曲线，但我们认 为高效段接近于抛物线。 式中：Hx水泵在Q=0时所产生 的虚总扬程（MPa）（mH2O）； Sx泵体内虚阻耗系数； m指数。对清水泵一般 m=1.842为简便，我们取 m=2。 m xx QSHH 步骤： n1、在水泵样本HQ曲线高效段内，取 具有代表性的两点。(H1,Q1),(H2,Q2)。 n2、代入方程： 解方程：求得Sx,Hx m xx QSHH m xx m xx QSHH QSHH 22 11 即可求得： 3、解方程组： 求出：H,Q即为工况点。 2 11 2 1 2 2 21 QSHH QQ HH S
49、x xx 2 QSHH xx )( )( 2 2 管道 泵 SQHH QSHH ST xx n 书上的表22给出了SA型泵的参数。 2 QSHH SS HH Q xx x STx 2、最小二乘法拟合离心泵QH 曲线方程： n设QH曲线可用下列多项式拟合： n则根据最小二乘原理求： H0、A1、A2、Am。的线性方程组 （亦称正则方程组）为： m mQ AQAQAHH 2 210 m n i ii n i m im n i m i n i n i m i m i n i n i ii m i n i n i n i iii n i n i n i n i i m imii QHQAQAQAQH
50、QHQAmQAQAQH HQAQAQAnH 11 2 1 2 2 11 1 10 11 1 111 3 2 2 10 1111 2 210 解上方程组，就可求得H0、A1、 A2、Am。 实际工程中，一般取m=2或m=3。 nm=2时，H=H0+A1Q+A2Q2 nm=3时，H=H0+A1Q+A2Q2+A3Q3 n【例题】现有14SA10型离心泵一台， 转速n=1450rmin，叶轮直径D=466mm， 其QH特性曲线如图所示。试拟合Q H特性曲线方程。 n【解】由14SA10型的QH特性曲线 上，取包括（Q0，H0）在内的任意4点， 其值如表中所示。表中H值单位为mH2O， Q值单位为Ls
