水泵与水泵站2(2).ppt

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1、第二章第二章 叶片式水泵叶片式水泵n2.1 2.1 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n2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件n2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数n2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式n2.5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程 n2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线n2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况n2.8 2.8 离心泵装置调速运行工况离心泵装置调速运行工况n2.9 2.9 离心泵装置换轮运行工况离心泵装置换轮运行工况n2.10 2.10 离心泵并联及串联运行

2、工况离心泵并联及串联运行工况n2.11 2.11 离心泵吸水性能离心泵吸水性能n2.12 2.12 离心泵机组的使用及维护离心泵机组的使用及维护n2.13 2.13 轴流泵及混流泵轴流泵及混流泵n2.14 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵给水排水工程中常用的叶片泵 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况n2.7.12.7.1工况点工况点 水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的出水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的出水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等称水泵瞬时工况点。称水泵瞬时工况点。决定离心泵装置工况点的因素决定离心

3、泵装置工况点的因素（1 1）水泵本身型号；）水泵本身型号；（2 2）水泵实际转速；）水泵实际转速；（3 3）管路系统及边界条件。）管路系统及边界条件。管路系统的特性曲线管路系统的特性曲线0Qn2.7.22.7.2管路系统的特性曲线管路系统的特性曲线管路总水头损失管路总水头损失M MK KD DH HSTSTH HSTSTQ QQ QM MH HQ-HQ-HQ-HQ-HHHn2.7.32.7.3图解法求离心泵装置的工况点图解法求离心泵装置的工况点（）直接法（）直接法离心泵装置的工况点离心泵装置的工况点H HM MK K1 1M MH HSTSTQ QQ QM MH HQ-HQ-HQ-HQ-H（）

4、折引法（）折引法离心泵装置的工况点离心泵装置的工况点Q-HQ-HM M1 1H HM Mn2.7.42.7.4离心泵装置工况点的改变离心泵装置工况点的改变 泵泵的的工工作作点点由由两两条条特特性性曲曲线线所所决决定定，因因而而改改变变其其中中之之一或者同时改变即可实现流量的调节。一或者同时改变即可实现流量的调节。(1)(1)自动调节自动调节 (2)(2)人工调节人工调节 调节阀门；调节转速；调节阀门；调节转速；调节叶轮；水泵的联合运行调节叶轮；水泵的联合运行优点：调节流量，简便易行，可连续变化优点：调节流量，简便易行，可连续变化缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能缺点：关小阀门时增

5、大了流动阻力，额外消耗了部分能量，经济上不够合理。量，经济上不够合理。Q QA AA AH HQ QQ QB BB B改变阀门开度改变阀门开度B B1 1n2.7.52.7.5数解法求离心泵装置的工况点数解法求离心泵装置的工况点原理：拟合原理：拟合Q-HQ-H曲线，与管道系统特性曲线联立曲线，与管道系统特性曲线联立求解工况点。求解工况点。拟合拟合Q-HQ-H曲线曲线(1)(1)HH水泵的实际扬程水泵的实际扬程(MPaMPa)；HxHx水泵在水泵在Q=0Q=0时所产生的虚总扬程时所产生的虚总扬程(MPaMPa)；h hx x相应于流量为相应于流量为Q Q时，泵体内的虚水头损失之和。时，泵体内的虚

6、水头损失之和。h hx x =S Sx xQ Qm mMPaMPaS Sx x泵体内虚阻耗系数泵体内虚阻耗系数;mm指数。指数。(2)(2)2.8 2.8 离心泵装置调速运行工况离心泵装置调速运行工况n2.8.2.8.叶轮相似定律叶轮相似定律 几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。寸成一定比例，所有的对应角相等。b b2 2、b b2m2m 实际泵与模型泵叶轮的出口宽度；实际泵与模型泵叶轮的出口宽度；D D2 2、D D2m2m实际泵与模型泵叶轮的外径；实际泵与模型泵叶轮的外径；比例。比例。运动相似的条件是：两叶

7、轮对应点上水流的运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即在同名速度方向一致，大小互成比例。也即在相应点上水流的速度三角形相似。相应点上水流的速度三角形相似。n在几何相似的前题下，运动相似就是工况相在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。似。n叶轮相似定律有三个方面：叶轮相似定律有三个方面：1 1、第一相似定律第一相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的流量之间的关系流量之间的关系。2 2、第二相似定律、第二相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的扬程之间的关系。扬程之间的关系。3 3、第三相似定律、第三

8、相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的轴功率之间的关系。轴功率之间的关系。n2.8.22.8.2相似定律的特例相似定律的特例比例律比例律 把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，则可得到比例律：则可得到比例律：n 1 1、比例律应用的图解方法、比例律应用的图解方法(1)(1)已知水泵转速为已知水泵转速为n nl l时的时的(QH)(QH)l l曲线，但所需的工况点，曲线，但所需的工况点，并不在该特性曲线上，而在坐标点并不在该特性曲线上，而在坐标点A A2 2(Q(Q2 2，H H2 2)处。现问；处。现问；如果需

9、要水泵在如果需要水泵在A A2 2点工作，其转速点工作，其转速n n2 2应是多少应是多少?(2)(2)已知水泵已知水泵n nl l时的时的(QH)(QH)l l曲线，试用比例律翻画转速为曲线，试用比例律翻画转速为n n2 2时的时的(QH)(QH)2 2 曲线。曲线。问题问题(1)(1)：求：求“相似工相似工况抛物线况抛物线”求求A A点：相似工况抛物点：相似工况抛物线与线与(QH)(QH)l l线的交线的交点。点。求求n n2 2A A1 1Q QH HQ-HQ-HA A2 2(2)(2)在在(QH)(QH)l l线上任取线上任取a a、b b、c c、d d、e e、f f点；点；利用比

10、例律求利用比例律求(QH)(QH)2 2上的上的aa、bb、cc、dd、ee、ff作作(QH)(QH)2 2曲线。曲线。同理可求同理可求(QN)(QN)2 2曲线。曲线。Q QH HQ-HQ-HA A2 2a bdcefQ-HQ-H求求(Q)(Q)2 2曲线。曲线。在利用比例律时，认为相似工况下对应点的效率是相等在利用比例律时，认为相似工况下对应点的效率是相等的，将已知图中的，将已知图中a a、b b、b b、d d等点的效率点平移即可。等点的效率点平移即可。定速运行与高速运行比较：定速运行与高速运行比较：泵站调速运行的优点表现于泵站调速运行的优点表现于(1)(1)省电耗省电耗(即即NNB2B

11、2N NB2B2)。(2)(2)保持管网等压供水保持管网等压供水(即即H HSTST基本不变基本不变)n2 2、比例律应用的数解方法、比例律应用的数解方法(1)(1)(2)(2)n2.8.2.8.相似准数相似准数比转数比转数(n(ns s)、模型泵：在最高效率下，当有效功率模型泵：在最高效率下，当有效功率N Nu u735.5 735.5 W(1HP)W(1HP)，扬程扬程H Hm m1m1m，流量流量 m m3 3s s。这时该模型泵的转数，就叫做与它相似的实际泵的比转这时该模型泵的转数，就叫做与它相似的实际泵的比转数数n ns s 。将模型泵的将模型泵的H Hm m1m1m，Q Qm m0

12、.075m0.075m3 3s s代入代入 注：注：(1)Q1)Q和和H H是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即水泵的设计工况点。水泵的设计工况点。(2)(2)比转数比转数n ns s是根据所抽升液体的容重是根据所抽升液体的容重1000kg1000kgm m3 3时得出的。时得出的。(3)Q(3)Q和和H H是指单吸、单级泵的流量和扬程。是指单吸、单级泵的流量和扬程。(4)(4)比转数不是无因次数，它的单位是比转数不是无因次数，它的单位是“r rmin”min”。2 2、对比转数的讨论、对比转数的讨论 (1)(1)比转数比转数(n(ns s)反映实际水泵的主

13、要性能。反映实际水泵的主要性能。当转速当转速n n一定时，一定时，n ns s越大，水泵的流量越大，扬程越低。越大，水泵的流量越大，扬程越低。n ns s越小，水泵的流量越小，扬程越高。越小，水泵的流量越小，扬程越高。(2)(2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变的。用比转数数而变的。用比转数n ns s可对叶片泵进行分类。可对叶片泵进行分类。要形成不同比转数要形成不同比转数n ns s，在构造上可改变叶轮的外在构造上可改变叶轮的外径径(D(D2 2)和减小内径和减小内径(D(D0 0)与叶槽宽度与叶槽宽度(b(b2 2)。(3)(3)相

14、对性能曲线相对性能曲线n ns s越小：越小：QHQH曲线就越平坦；曲线就越平坦；Q Q0 0时的时的N N值就越小。因而，比转数低的水泵，值就越小。因而，比转数低的水泵，采用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；采用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。n2.8.42.8.4调速途径及调速范围调速途径及调速范围1 1、调速途径、调速途径 (1)(1)电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目的。的。采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运，可以采用

15、液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运，可以大量节约电能，并可使电动机空载大量节约电能，并可使电动机空载(或轻载或轻载)启动启动 ，热，热能损耗多。能损耗多。(2)(2)电机本身的转速可变。电机本身的转速可变。改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改变电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。变电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。2 2、在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：、在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：(1)(1)调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临界转速重合、接

16、近或成倍数。界转速重合、接近或成倍数。(2)(2)水泵的调速一般不轻易地调高转速。水泵的调速一般不轻易地调高转速。(3)(3)合理配置调速泵与定速泵台数的比例。合理配置调速泵与定速泵台数的比例。(4)(4)水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于各自的高效段内。各自的高效段内。2.8 2.8 离心泵装置换轮运行工况离心泵装置换轮运行工况n 2.8.12.8.1切削律切削律 注意：切削律是建于大量感性试验资料的基础上。如注意：切削律是建于大量感性试验资料的基础上。如果叶轮的切削量控制在一定限度内时，则切削前后水果叶轮的切削量控制在一定限度内时，

17、则切削前后水泵相应的效率可视为不变。泵相应的效率可视为不变。此切削限量与水泵的比转数有关。此切削限量与水泵的比转数有关。n2.8.22.8.2切削律的应用切削律的应用 1 1、切削律应用的两类问题、切削律应用的两类问题 (1)(1)已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。(2)(2)已知要水泵在已知要水泵在B B点工作，流量为点工作，流量为Q QB B，扬程为扬程为H HB B，B B点位点位于该泵的于该泵的(Q-H)(Q-H)曲线的下方。现使用切削方法，使水泵曲线的下方。现使用切削方法，使水泵的新持性曲线通过的新持性曲线通过B B点，要

18、求：切削后的叶轮直径点，要求：切削后的叶轮直径DD2 2 是多少是多少?需要切削百分之几需要切削百分之几?是否超过切削限量是否超过切削限量?(1)(1)解决这一类问题的方法归纳为解决这一类问题的方法归纳为“选点、计算、立选点、计算、立点、连线点、连线”四个步骤。四个步骤。Q QH HQ-HQ-H1 1 2 24 43 35 56 6Q-Q-HHQ-NQ-NQ Q-N NQ-Q-Q-Q-0 0(2)(2)求求“切削抛物线切削抛物线”求求A A点坐标：切削抛物点坐标：切削抛物线与线与(QH)(QH)线的交线的交点。点。求求DD2 2：切削量百分数切削量百分数A AQ QH HQ-HQ-HB B2

19、2、应用切削律注意点、应用切削律注意点(1)(1)切削限量切削限量(1)(1)对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方式对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方式。(3)(3)沿叶片弧面在一定的长度内铿掉一层，则可改善叶沿叶片弧面在一定的长度内铿掉一层，则可改善叶轮的工作性能。轮的工作性能。(4)(4)叶轮切削使水泵的使用范围扩大。叶轮切削使水泵的使用范围扩大。水泵的高效率方框图水泵的高效率方框图离心泵性能曲线型谱图离心泵性能曲线型谱图2.10 2.10 离心泵并联及串联运行工况离心泵并联及串联运行工况n水泵并联工作水泵并联工作：(1)(1)增加供水量；增加供水量；(2)(2)通过开停水泵的台

20、数调节泵站的流量和扬程，通过开停水泵的台数调节泵站的流量和扬程，以达到节能和安全供水；以达到节能和安全供水；(3)(3)水泵并联扬水提高泵站运行调度的灵活性和水泵并联扬水提高泵站运行调度的灵活性和供水的可靠性。供水的可靠性。n2.10.1 2.10.1 并联工作的图解法并联工作的图解法 1 1、同同型号的两台型号的两台(或多台或多台)泵并联后的总和流量，将等泵并联后的总和流量，将等于某场程下各台泵流量之和。于某场程下各台泵流量之和。Q Q0 0H H2 2、同型号、同水位的两台水泵的并联工作、同型号、同水位的两台水泵的并联工作Q Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,

21、2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SH HQ Q步骤：步骤：(1)(1)绘制两台水泵并联后的总和绘制两台水泵并联后的总和(Q-H)(Q-H)l+2l+2曲线曲线(2)(2)绘制管道系统特性曲线绘制管道系统特性曲线,求并联工况点求并联工况点M M。(3)(3)求每台泵的工况点求每台泵的工况点N NQ Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SH HQ Qn结论：结论：(1)N(1)NN N1,21,2，因此，

22、在选配电动机时，要根据单条单独因此，在选配电动机时，要根据单条单独工作的功率来配套。工作的功率来配套。(2)Q(2)QQ Q1,21,2，2Q2QQ Q1+21+2，即两台泵并联工作时，其流量即两台泵并联工作时，其流量不能比单泵工作时成倍增加。不能比单泵工作时成倍增加。Q Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SH HQ Q5 5台同型号水泵并联台同型号水泵并联n注意：注意：(1)(1)如果所选的水泵是以经常单独运行为主的，那么，如果所选的水泵是以经常单独运行为主的，那

23、么，并联工作时，要考虑到各单泵的流量是会减少的，扬并联工作时，要考虑到各单泵的流量是会减少的，扬程是会提高的。程是会提高的。(2)(2)如果选泵时是着眼于各泵经常并联运行的，则应如果选泵时是着眼于各泵经常并联运行的，则应注意到，各泵单独运行时，相应的流量将会增大，轴注意到，各泵单独运行时，相应的流量将会增大，轴功率也会增大。功率也会增大。n3 3、不同型号的、不同型号的2 2台水泵在相同水位下的并联工作台水泵在相同水位下的并联工作Q QHHH H(Q-H)(Q-H)(Q-H)(Q-H)Q-HQ-HABABQ-HQ-HBCBCQ QH HQ Q(Q-H)(Q-H)+Q-HQ-HBDBDE E步骤

24、：步骤：(1)(1)绘制两台水泵折引至绘制两台水泵折引至B B点的点的(Q-H)(Q-H)、(Q-H)(Q-H)曲线曲线(2)(2)绘制两台水泵折引至绘制两台水泵折引至B B点的点的(Q-H)(Q-H)曲线曲线(3)(3)绘制绘制BDBD段管道系统特性曲线段管道系统特性曲线,求并联工况点求并联工况点E E(4)(4)求每台泵的工况点求每台泵的工况点Q QHHH H(Q-H)(Q-H)(Q-H)(Q-H)Q-HQ-HABABQ-HQ-HBCBCQ QH HQ Q(Q-H)(Q-H)+Q-HQ-HBDBDE E并联机组的总轴功率及总效率：并联机组的总轴功率及总效率：Q QHHH H(Q-H)(Q-

25、H)(Q-H)(Q-H)Q-HQ-HABABQ-HQ-HBCBCQ QH HQ Q(Q-H)(Q-H)+Q-HQ-HBDBDE En 4、如果两台同型号并联工作的水泵，其中一如果两台同型号并联工作的水泵，其中一台为调速泵台为调速泵，另一台是定速泵另一台是定速泵。在调速运行中可能会遇到两类问题：在调速运行中可能会遇到两类问题：(1)(1)调速泵的转速调速泵的转速n n1 1与定速泵的转速与定速泵的转速n n2 2均为已知，试均为已知，试求二台并联运行时的工况点。其工况点的求解可按不求二台并联运行时的工况点。其工况点的求解可按不同型号的同型号的2 2台水泵在相同水位下的并联工作所述求得。台水泵在相

26、同水位下的并联工作所述求得。(2)(2)只知道调速后两台泵的总供水量为只知道调速后两台泵的总供水量为Q QP P(H(HP P为未知值为未知值)，试求调运泵的转速，试求调运泵的转速n n1 1值值(即求调速值即求调速值)。n5 5、一台水泵向两个并联工作的高地水池输水、一台水泵向两个并联工作的高地水池输水（1 1）水泵向两个高地水池输水）水泵向两个高地水池输水n（2 2）水泵与高水池）水泵与高水池D D并联工作，共同向低水池并联工作，共同向低水池C C输水输水n2.10.2 2.10.2 定速运行下并联工作的数解法定速运行下并联工作的数解法n2.10.3 2.10.3 调速运行下并联工作的数解

27、法调速运行下并联工作的数解法n2.10.4 2.10.4 并联工作中调速泵台数的选定并联工作中调速泵台数的选定 调速泵与定速泵配置台数比例的选定，应以充分发调速泵与定速泵配置台数比例的选定，应以充分发挥每台调速泵在调速运行时仍能在较高效率范围内运挥每台调速泵在调速运行时仍能在较高效率范围内运行为原则。行为原则。例例 调速泵调速泵(Q-H)(Q-H)曲线曲线要求：使每单台调速泵的流量由要求：使每单台调速泵的流量由1/21/2定速泵定速泵流量到满额定速泵供水量之间变化流量到满额定速泵供水量之间变化n2.10.5 2.10.5 水泵串联工作水泵串联工作各水泵串联工作时，各水泵串联工作时，其总和（其总和（Q-HQ-H）性能性能曲线等于同一流量下曲线等于同一流量下扬程的叠加。扬程的叠加。注：注：多级泵，实质上就是多级泵，实质上就是n n级水泵的串联运行。随着水泵制级水泵的串联运行。随着水泵制造工艺的提高，目前生产的各种型号水泵的扬程，基造工艺的提高，目前生产的各种型号水泵的扬程，基本上已能满足给水徘水工程的要求，所以，一般水厂本上已能满足给水徘水工程的要求，所以，一般水厂中已很少采用串联工作的形式。中已很少采用串联工作的形式。