2016水泵与水泵站.ppt

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1、“十五”国家级规划教材 水泵及水泵站水泵及水泵站 （第四版）主编 刘竹溪 刘景植 中国水利水电出版社中国水利水电出版社 第一章 绪 论 一、水泵定义:水泵是输送和提升液体的机器。它是把原动机的机械能传递给被输送液体，使液体获得动能或势能的增加从而被提升或者被输送的机械。第一节 水泵及水泵站的作用和地位 n n二、水泵应用二、水泵应用二、水泵应用二、水泵应用:广泛应用于采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以广泛应用于采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以及农林等国民经济的各个部门。及农林等国民经济的各个部门。n n三、三、水泵在城市给排水工程中的应用：水泵在城市给排水工程中的应用：水泵在城市给排水工

2、程中的应用：水泵在城市给排水工程中的应用：城市给排水系统工艺基本流程：城市给排水系统工艺基本流程：城市给水和排水系统工艺基本流程n n四、水泵在农业灌溉、防洪、排涝的应用四、水泵在农业灌溉、防洪、排涝的应用四、水泵在农业灌溉、防洪、排涝的应用四、水泵在农业灌溉、防洪、排涝的应用n n1 1、灌溉泵站、灌溉泵站 2 2、排涝泵站、排涝泵站 3 3、灌排结合、灌排结合第二节 国内外机电排灌事业发展概况（自行阅读）第一章 泵的基础知识n n第一节 泵的定义和分类n n一、水泵的定义：水泵水泵是输送和提升液体的机器。它是把原动机的机械能传递给被输送液体，使液体获得动能或势能，从而提升或者输送液体的机械

3、。第一节 泵的基础知识n n二、水泵分类：水泵按其作用原理可分为三类三类：n n（1）叶片式水泵：它对液体的压送是靠装有叶片的叶轮高速旋转而完成的。属于这一类的有离心泵、轴流泵、混流泵 n n（2 2）容积式水泵：）容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室它对液体的压送是靠泵体工作室容积的周期性改变来完成的。一般使工作室容积改变容积的周期性改变来完成的。一般使工作室容积改变的方式有的方式有往复运动（活塞泵）和旋转运动（齿轮泵、往复运动（活塞泵）和旋转运动（齿轮泵、螺杆泵）螺杆泵）两种。两种。容积泵的特点是无泄漏情况下工作流量稳定，基本不受工作压力变化的影响，常用来做为计量泵使用。n n（3）其

4、它类型水泵：这类泵是指除叶片式水泵和容积式水泵以外的特殊泵。属于这一类螺旋泵、射流泵、水锤泵以及气升泵。n n叶片泵（离心泵）使用广泛，启动迅速、操作方便、出流稳定、性能可靠、运行工况易调节等。三、叶片式水泵的分类与型号n n叶片式水泵叶片式水泵叶片式水泵叶片式水泵是依靠叶轮的高速旋转来完成能量的转是依靠叶轮的高速旋转来完成能量的转是依靠叶轮的高速旋转来完成能量的转是依靠叶轮的高速旋转来完成能量的转换和传递的。叶轮叶片的形状则影响着水泵对水流换和传递的。叶轮叶片的形状则影响着水泵对水流换和传递的。叶轮叶片的形状则影响着水泵对水流换和传递的。叶轮叶片的形状则影响着水泵对水流的作用力及水流的出流方

5、向。的作用力及水流的出流方向。的作用力及水流的出流方向。的作用力及水流的出流方向。n n根据叶轮出水的水流方向的不同，可将叶片式水泵根据叶轮出水的水流方向的不同，可将叶片式水泵根据叶轮出水的水流方向的不同，可将叶片式水泵根据叶轮出水的水流方向的不同，可将叶片式水泵分为分为分为分为径向流、轴向流和斜向流径向流、轴向流和斜向流径向流、轴向流和斜向流径向流、轴向流和斜向流3 3 3 3种。种。种。种。n n其他分类方法其他分类方法其他分类方法其他分类方法叶片式水泵图叶片式水泵图n nA、离心泵：叶轮出流方向为径向，叶轮叶片对水流的作用力为离心力。n nB、轴流泵：叶轮出流方向为轴向，液体质点在叶轮中

6、流动时主要受到的是轴向升力。n nC、混流泵：叶轮出流方向为斜向，它是上述两种叶轮的过渡形式，液体质点在这种水泵叶轮中流动时既受离心力的作用，又有轴向升力的作用。n n再来认识一下这几种水泵的外形:单级单吸式离心泵 单级双吸式离心泵轴流泵轴流泵四、四、叶片泵的工作原理叶片泵的工作原理n n1 1、离心泵的工作原理：、离心泵的工作原理：n n离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水管道。离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水管道。然后，驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动。此时，然后，驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动。此时，水受到离心力作用被甩出叶轮，经蜗形泵壳中的流道水受到离心力作用被甩出叶

7、轮，经蜗形泵壳中的流道而流入水泵的压水管道，由压水管道而输入管网中去。而流入水泵的压水管道，由压水管道而输入管网中去。n n在这同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，在这同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大气压力作用下，沿吸水管而源源吸水池中的水便在大气压力作用下，沿吸水管而源源不断地流入叶轮吸水口，水流受到高速转动叶轮的作不断地流入叶轮吸水口，水流受到高速转动叶轮的作用，被甩出叶轮而输入压水管道。这样，就形成了离用，被甩出叶轮而输入压水管道。这样，就形成了离心泵的连续输水心泵的连续输水 。离离心心泵泵的的工工作作原原理理n n2 2 2 2、轴流泵的工作原理、

8、轴流泵的工作原理、轴流泵的工作原理、轴流泵的工作原理 空气动力学中机翼的升力理论空气动力学中机翼的升力理论空气动力学中机翼的升力理论空气动力学中机翼的升力理论PPB BA AP Pn n3 3 3 3、混流泵的工作原理、混流泵的工作原理、混流泵的工作原理、混流泵的工作原理第二节第二节 叶片泵的主要零部件叶片泵的主要零部件n n一、离心泵的主要零部件一、离心泵的主要零部件n n离心泵的离心泵的部件部件组成组成组成组成主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器、轴向力座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡装置。平衡装置。n n1 1、叶轮

9、、叶轮n n叶轮的作用：叶轮是离心泵最重要的部件，通常由叶轮的作用：叶轮是离心泵最重要的部件，通常由盖板、叶片、轮毂等组成盖板、叶片、轮毂等组成a,单吸式叶轮 1-前盖板；2一后盖板；3一叶片 4一叶槽；5一吸入口；6轮毂；7泵轴b,双吸式叶轮 1-吸入口；2一轮盖；3一叶片 4一轮毂；5一轴孔叶轮按其叶轮按其叶轮按其叶轮按其盖板盖板盖板盖板情况可分封闭式、敞开式和半开式情况可分封闭式、敞开式和半开式情况可分封闭式、敞开式和半开式情况可分封闭式、敞开式和半开式3 3 3 3种种种种 封闭式封闭式封闭式封闭式开敞式开敞式开敞式开敞式半开敞式半开敞式半开敞式半开敞式2、泵 轴n n泵轴是用来支承和

10、固定并带动叶轮旋转的，常用材料泵轴是用来支承和固定并带动叶轮旋转的，常用材料是是碳素钢和不锈钢碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的。泵轴应有足够的抗扭强度抗扭强度和和足够足够的刚度的刚度，其挠度不超过允许值；工作转速不能接近产，其挠度不超过允许值；工作转速不能接近产生共振现象的临界转速。生共振现象的临界转速。3 3、泵、泵 壳壳 泵壳一般由泵盖、壳体（蜗壳）、出水接管组成泵壳的作用：1、使水流平顺地进入叶轮2、汇集叶轮甩出的流体 泵壳通常铸成蜗壳形，其过水部分要求有泵壳通常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水力条件。泵壳顶上设有充水和放良好的水力条件。泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在水泵起动前用

11、来充水及气的螺孔，以便在水泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。排走泵壳内的空气。泵壳的材料一般有铸铁、铸钢、不锈钢等泵壳的材料一般有铸铁、铸钢、不锈钢等 School of River and Ocean Engineering河海学院四、泵座n 作用：支持和固定泵的部分，泵座上有底板或基础固定用的法兰孔。泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，底部设有防水螺孔；吸水和压水罐的法兰上有安装真空表和压力表的测压螺孔；泵座的横向槽底设有泄水螺孔。上述螺孔，在运行中暂时无用时，可有带螺纹的丝堵栓紧（闷头）。四、泵座n 作用：支持和固定泵的部分，泵座上有底板或基础固定用的法兰孔。泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，底

12、部设有防水螺孔；吸水和压水罐的法兰上有安装真空表和压力表的测压螺孔；泵座的横向槽底设有泄水螺孔。上述螺孔，在运行中暂时无用时，可有带螺纹的丝堵栓紧（闷头）。School of River and Ocean Engineering河海学院n 连接部件 转动部分叶轮和泵轴；固定部分泵壳和泵座。在这两部分之间有3个交接部分：泵轴（动）与泵壳（静）之间填料盒（轴封装置）；叶轮（动）与泵壳（静）之间减漏环（减漏装置）；泵轴（动）与泵座（静）之间轴承座（转动连接装置）。School of River and Ocean Engineering河海学院n 连接部件 转动部分叶轮和泵轴；固定部分泵壳和泵座。

13、在这两部分之间有3个交接部分：泵轴（动）与泵壳（静）之间填料盒（轴封装置）；叶轮（动）与泵壳（静）之间减漏环（减漏装置）；泵轴（动）与泵座（静）之间轴承座（转动连接装置）。School of River and Ocean Engineering河海学院 填料盒n 作用：泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在着间隙，有间隙就会有泄漏，如无轴封装置，泵壳内高压水就会向外大量泄漏。因此，填料盒是解决泄漏的一种轴封装置。n 组成：由轴封套、填料、水封管、水封环及压盖等五部分组成。五、轴封装置 School of River and Ocean Engineering河海学院 填料（盘根）起阻水或阻气的密封

14、作用，常用的有浸油、浸石墨的石棉绳填料，也有如碳素纤维、不锈钢以及合成树脂纤维编织的填料。压盖（格兰）压紧填料的作用，压紧程度的控制，以水封管内水能够通过填料缝隙呈滴状渗出为宜。水封管与泵壳内部连通。水封环使泵壳内压力水流经水封环中的小孔，流入轴与填料间的隙面，起水冷却与润滑的作用。School of River and Ocean Engineering河海学院 机械轴封平衡型（高压下）非平衡（低压下）School of River and Ocean Engineering河海学院六、减漏环n 作用：叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处存在一个转动接缝。它正是高低压界面，且具有相对运动的部位

15、，很容易发生泄漏。为了减少泵壳内高压水向吸水口的回流量，采用减漏环防止。n 减漏方式 减少接缝接隙（不超过0.10.5mm）增加泄漏通道的阻力 School of River and Ocean Engineering河海学院n 减漏环的形式 单环式只镶嵌在泵壳 双环式在泵壳及叶轮上均镶嵌 双环迷宫式 School of River and Ocean Engineering河海学院七、轴承座n 作用：轴承装于轴承座内作为转动体的支持部分。n 组成：水泵中常用的轴承有：滚动轴承 滚球轴承 滚柱轴承（荷载大时才采用）滑动轴承按荷载特性分：径向式轴承只承受径向荷载 止推式轴承只承受轴向荷载 径向止

16、推式轴承同时支承径向和轴向荷载 School of River and Ocean Engineering河海学院八、联轴器n 作用：将电动机的出力传递给水泵，即泵轴与电机轴的连接部分。n 组成：联轴器又称“靠背轮”，可分为：刚性联轴器不能调节泵轴与电机轴的不同心度。（小型机组）挠性联轴器可以在一定程度上调节不同心度。（大、中型机组）School of River and Ocean Engineering河海学院九、轴向力平衡措施n 目的：解决单吸式离心泵的前后盖板不对称性引起的轴向力（将叶轮推向吸入口）问题。n 方法：在叶轮的后盖板上开平衡孔，并在后盖板上加装减漏环，使叶轮后盖板上的压力与

17、前盖板的接近，消除轴向力。此方法简单易行，缺点是叶轮流道中的水力条件变差，水泵效率有所降低。第三节第三节 机电排灌常用泵的典机电排灌常用泵的典型结构型结构n n一、离心泵的典型结构型式n n离心泵：n n按吸水方式分-单吸式与双吸式n n按叶轮个数分-单级和多级1 1，单级单吸卧式离心泵的基本构造，单级单吸卧式离心泵的基本构造，单级单吸卧式离心泵的基本构造，单级单吸卧式离心泵的基本构造 单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵1一叶轮，一叶轮，2一泵轴；一泵轴；3一键，一键，4一泵壳，一泵壳，5一泵座一泵座6一灌水孔，一灌水孔，7一放水孔：一放水孔：8一接真空表孔，一接真空表孔，9一接压力表孔，一

18、接压力表孔，10一泄水孔，一泄水孔，1l一填料盒，一填料盒，12一减漏环，一减漏环，13一轴承座，一轴承座，14压盖调节螺栓，压盖调节螺栓，15传动轮（皮带轮或联轴器）传动轮（皮带轮或联轴器）单级单吸式离心泵2，单级双吸式离心泵的构造单级双吸式离心泵的构造单级双吸离心泵结构图单级双吸离心泵结构图1 1泵体；泵体；2 2 泵盖；泵盖；3 3叶轮；叶轮；4 4泵轴；泵轴；5 5密度封环；密度封环；6 6轴套：轴套：7 7填料盒；填料盒；8 8填料；填料；9 9水封环；水封环；1010压盖；压盖；1111轴套螺母：轴套螺母：1212轴承体；轴承体；1313固定螺固定螺钉；钉；1414轴承体压盖；轴承

19、体压盖；1515滚动轴承；滚动轴承；1616联轴器；联轴器；1717轴承端；轴承端；1818挡挡水圈；水圈；1919螺杆；螺杆；2020键键单级双吸式离心泵3，多级泵多级泵n n多级泵是指一个泵轴上串装两个以上的叶轮的水泵，叶轮的个数即为水泵的级数。二、轴流泵的典型结构二、轴流泵的典型结构n n轴流泵主要有立式、卧式和斜式三种结构形式n n轴流泵的叶片的安装形式有固定式、半调节式和全调节式三种，固定式主要用于小口径的轴流泵（小于300mm）三、三、混流泵的典型结构混流泵的典型结构n n混流泵根据其压水室的不同，通常可分为混流泵根据其压水室的不同，通常可分为蜗壳式蜗壳式蜗壳式蜗壳式和和导叶式导叶

20、式导叶式导叶式两种。两种。n n蜗壳式与单吸式离心泵相似、导叶式与立式轴流似。蜗壳式与单吸式离心泵相似、导叶式与立式轴流似。n n工作原理：介于离心泵和轴流泵之间。工作原理：介于离心泵和轴流泵之间。混流泵混流泵 School of River and Ocean Engineering河海学院一、流量（Q）、抽水量水泵在单位时间内所输送的液体数量；常用单位有：m3/h、L/s、t/h二、扬程（H）又称总扬程，是指水泵对单位重量（1kg）液体所做的功，也就是单位液体通过水泵后其能量的增量；单位为kgm/kg，也可折算成抽送液体的液柱高度（m）表示，工程上也有用kg/cm3或Pa表示扬程是表征液体

21、经过水泵后比能（E）增量的一个参数。三、功率（N）第四节 叶片泵的基本性能参数 School of River and Ocean Engineering河海学院轴功率水泵输入功率有效功率水泵抽送液体的实际有效功率，Pe=gQH动力机配套功率原动机的输出功率（大于水泵轴功率）水功率叶轮传递给内部液体的功率泵内损失功率机械损失功率、容积损失功率、水力损失功率第四节 叶片泵的基本性能参数轴功率=动力机配套功率传动效率有效功率=轴功率水泵效率 School of River and Ocean Engineering河海学院四、效率（）是指水泵的有效功率与轴功率的比值。有效功率是单位时间内流过水泵的

22、液体从水泵获得的能量。水泵的有效功率的计算公式为：（kgm/s）、（W）式中，液体的密度，kg/m3。水泵不可能将原动机输入的功率完全传递给液体，在水泵内部有损失，这个损失以来衡量。由此可得水泵的轴功率N为：水泵的电耗（W）式中，t水泵运行的时数（h）；1，2分别为水泵与电机的效率。式中，102=1000/9.8 School of River and Ocean Engineering河海学院五、转数（n）转数是指水泵叶轮的转动速度，以r/min为单位。注意：如果水泵的实际转速不同于设计速度值时，则水泵的其他性能参数（流量、扬程、功率等）也将一定的规律变化。六、允许吸上真空度（Hs）及汽蚀余

23、量（Hsv）允许吸上真空度（Hs）是指水泵在标准状态下（水温20，表压1atm）运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度，以mH2O计，是反映离心泵的吸水性能参数。汽蚀余量（Hsv）是指水泵进口处，单位重量的液体所具有超过饱和蒸汽压力的富裕能量。单位为mH2O。School of River and Ocean Engineering河海学院上述6个性能参数不是独立的，是相互联系的，它们之间的关系我们将在后面的水泵性能曲线中学习。水泵铭牌所列数值是该水泵设计工况下的参数值；只是反映在特性曲线上效率最高工作点的参数值。School of River and Ocean Engineering河海学

24、院水泵的铭牌水泵的铭牌水泵的铭牌型号型号:12SH-28A:12SH-28A扬程：扬程：12m12m流量：流量：684m684m3 3/h/h转数：转数：1450r/min1450r/min效率：效率：78%78%轴功率：轴功率：28kW28kW允许吸上允许吸上真空高度：真空高度：4.5m4.5m总量：总量：660kg660kg School of River and Ocean Engineering河海学院 School of River and Ocean Engineering河海学院 思考题：1.哪些参数能表达叶片泵性能？各参数表示什么含义？常用哪些字母表达？各自的单位是什么？2.什么是叶片泵的有效功率和轴功率？它们之间有何关系？3.水泵的定义是什么、叶片泵的种类有哪些，工作原理如何？