水泵与水泵站2(1).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2.1 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n 2.1.12.1.1两个例子两个例子(1)(1)在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转的雨伞给水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如的雨伞给水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如图所示。图所示。(2)(2)

3、在垂直平面上旋转一个小桶，旋转的离心力给水以能在垂直平面上旋转一个小桶，旋转的离心力给水以能量，旋转的离心力把水甩走，如图所示。量，旋转的离心力把水甩走，如图所示。n2.1.2 2.1.2 工作原理工作原理n离心泵离心泵基本构造及工作原理基本构造及工作原理2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 离心泵是由许多零件组成的，离心泵的组成离心泵是由许多零件组成的，离心泵的组成主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡装置。减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡装置。单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵1-1-叶轮；叶轮

4、；2-2-泵轴；泵轴；3-3-键；键；4-4-泵壳；泵壳；5-5-泵座；泵座；6-6-灌水孔；灌水孔；7-7-放放水孔，水孔，8-8-接真空表孔，接真空表孔，9 9-接压力表孔，接压力表孔，1010-泄水孔，泄水孔，1111-填料填料盒；盒；1212-减漏环；减漏环；1313-轴承座；轴承座；1414-压盖调节螺栓；压盖调节螺栓；1515-传动轮传动轮单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵n1 1、叶轮、叶轮叶轮：单吸式、双吸式叶轮：单吸式、双吸式l l前盖板；前盖板；2 2后盖板；后盖板；3 3叶片；叶片；4 4叶槽；叶槽；5 5吸水口；吸水口；6 6轮毂；

5、轮毂；7 7泵轴泵轴 1 1吸入口；吸入口；2 2轮盖；轮盖；3 3叶片叶片4 4轮毂；轮毂；5 5轴孔轴孔n2 2、泵轴、泵轴 n3 3、泵壳、泵壳n4 4、泵座、泵座铸铁水泵配件、泵轴铸铁水泵配件、泵轴泵键泵键n5 5、轴封装置：泵轴与泵壳间轴封装置：泵轴与泵壳间 (1)(1)填料密封填料密封压盖填料型填料盒压盖填料型填料盒1 1轴封套；轴封套；2 2填料；填料；3 3水封管；水封管；4 4水封环；水封环；5 5压盖压盖(2)(2)机械密封机械密封DY101DY101型系列机械密封型系列机械密封112112型系列机械密封型系列机械密封n6 6、减漏环、减漏环(承磨环承磨环)叶轮吸入口的外圆

6、与泵壳内壁的接缝处叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处 1 1、泵壳；、泵壳；2 2、镶在泵壳上的减漏环；、镶在泵壳上的减漏环；3 3、叶轮；、叶轮；4 4、镶在叶轮上的减漏环、镶在叶轮上的减漏环 7 7、轴承座、轴承座 ZHZZHZ滑动轴承滑动轴承滚动轴承滚动轴承n8 8、联轴器、联轴器 ZMLZML膜片及连轴器膜片及连轴器n9 9、轴向力平衡措施、轴向力平衡措施 平衡孔平衡孔1 1 排出压力；排出压力；2 2加装的减漏环加装的减漏环3 3平衡孔；平衡孔；4 4泵壳上的减漏环泵壳上的减漏环ISIS型单级单吸离心泵型单级单吸离心泵单级双吸离心泵单级双吸离心泵单级双吸离心泵结构图单级双吸离心泵结构

7、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固定螺钉；固定螺钉；1414轴承体压盖；轴承体压盖；1515滚动轴承；滚动轴承；1616联轴器；联轴器；1717轴承端；轴承端；1818挡水圈；挡水圈；1919螺杆；螺杆；2020键键2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数n水泵的水泵的6 6个性能参数：个性能参数：1 1、流量、流量(抽水量抽水量)水泵在单位时间内所输

8、送的液体水泵在单位时间内所输送的液体数量。数量。用字母用字母Q Q表示，常用的体积流量单位是表示，常用的体积流量单位是m m3 3h h或或L Ls s。常用的重量流量单位是常用的重量流量单位是t th h。2 2、扬程、扬程(总扬程总扬程)水泵对单位重量水泵对单位重量(1kg)(1kg)液体所作功，液体所作功，也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。用字母用字母H H表示，其单位为表示，其单位为kgmkgmkgkg，也可折算成，也可折算成被送液体的液柱高度被送液体的液柱高度(m)(m)；工程中用国际压力单位帕；工程中用国际压力单位帕斯卡斯卡(Pa)(P

9、a)表示表示 。n3 3、轴功率、轴功率泵泵轴得自原动机所传递来的功率称轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，以为轴功率，以N N表示。表示。原动机原动机为电力拖动时，轴功率单位以为电力拖动时，轴功率单位以kwkw表示表示。有效功率有效功率单位时间内流过水泵的液体从水单位时间内流过水泵的液体从水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示泵的有效功率为泵的有效功率为n4 4、效率、效率水泵的有效功率与轴功率之比值，以水泵的有效功率与轴功率之比值，以表示。表示。t t：运行时间：运行时间h h 1 1：水泵的效率：水泵的效率 2 2：电机的效率：电机的效率n例

10、：某水厂取水泵站，供水量例：某水厂取水泵站，供水量Q Q8.64108.64104 4m m3 3d d，扬程，扬程H=30mH=30m；水泵及电机；水泵及电机的效率均为的效率均为7070，则该泵站工作，则该泵站工作10h10h其电耗其电耗值？值？n 5 5、转速、转速水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动的次数来表示，以字母动的次数来表示，以字母n n表示常用单位为表示常用单位为r rminmin。在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示(次次nlinnlin)n6 6允许吸上真空高度允许吸上真空高度(Hs)(Hs)及气

11、蚀余量及气蚀余量(HsvHsv)允许吸上真空高度允许吸上真空高度(Hs)(Hs)指水泵在标准状况下指水泵在标准状况下(即即水温为水温为2020、表面压力为一个标推大气压、表面压力为一个标推大气压)运转时，运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度水泵所允许的最大的吸上真空高度 (即水泵吸入口的即水泵吸入口的最大真空度最大真空度)。单位为。单位为mHmH2 20 0。水泵厂一般常用。水泵厂一般常用HsHs来反映来反映离心泵的吸水性能。离心泵的吸水性能。气蚀余量气蚀余量(HsvHsv)指水泵进口处，单位重量液体所指水泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用具有超过饱和蒸气

12、压力的富裕能量。水泵厂一般常用气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。单位为单位为mHmH2 20 0。气蚀余量在水泵样本中也有以。气蚀余量在水泵样本中也有以hh来表来表示的。示的。2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式n2.4.12.4.1叶轮中液体的流动情况叶轮中液体的流动情况(1)(1)相对速度相对速度W W；圆周速度圆周速度u u；(牵连速度牵连速度)绝对速度绝对速度C C(2)C(2)C与与u u的夹角的夹角；C C与与W W的夹角的夹角（a)a)后弯式后弯式(90)90)（b)b)径向式径向式(90)（b)b)前弯式

13、前弯式(90)离心泵叶片形状离心泵叶片形状叶轮出口速度三角形叶轮出口速度三角形n2.4.2 2.4.2 基本方程式的推导基本方程式的推导三点假定：三点假定：(1)(1)液流是恒定流；液流是恒定流；(2)(2)叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的同名速度相等。同名速度相等。(3)(3)液流为理想液体，也即无粘滞性液流为理想液体，也即无粘滞性。n恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元流的动量矩方程流的动量矩方程 单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化(流出液流出液

14、体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差)等于作用等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。取进出口轮缘取进出口轮缘(两圆柱面两圆柱面)为控制为控制面。面。组成组成M M的外力有：的外力有：1 1、叶片迎水面和背水面作用于、叶片迎水面和背水面作用于水的压力水的压力P P2 2及及P Pl l；2 2、作用叶轮进出口圆柱面上的、作用叶轮进出口圆柱面上的水压力水压力P P3 3及及P P4 4，它们都沿着径向，它们都沿着径向，所以对转轴没有力矩；所以对转轴没有力矩；3 3、作用于水流的摩擦阻力、作用于水流的摩擦阻力P P5

15、5及及P P6 6，但由于是理想液体，故不予，但由于是理想液体，故不予考虑；考虑；4 4、重力的合力矩等于零、重力的合力矩等于零 1 1、对轮心取矩、对轮心取矩2 2、叶轮对流体所作功率、叶轮对流体所作功率3 3、理论扬程、理论扬程C C2 2n2.4.32.4.3基本方程式的讨论基本方程式的讨论（1 1）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取 9090，既，既u u=0=0 则则（2 2）则增加转速则增加转速(n)(n)相加大轮径相加大轮径(D2)(D2)，可以提高水泵之扬，可以提高水泵之扬程。程。(3)(3)离心泵的理论扬程与液体的容重无关离心泵的理论扬

16、程与液体的容重无关但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将是不同的。是不同的。(4)(4)水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程(H(H1 1)，另一部分为动扬程，另一部分为动扬程(H(H2 2)，它在流出叶轮时，以，它在流出叶轮时，以比动能的形式出现。比动能的形式出现。n2.4.42.4.4基本方程式的修正基本方程式的修正假定假定1 1 基本满足。基本满足。假定假定2“2“反旋现象反旋现象”。假定假定3 3 有水力损耗有水力损耗h h水力效率水力效率;pp修正系数。修正系数。n2.5.12.5.1离

17、心泵装置离心泵装置 水泵配上管路及一切附件后的水泵配上管路及一切附件后的“系统系统”n2.5.22.5.2水泵的总扬程基本计算方法：水泵的总扬程基本计算方法：（1 1）进出口压力表表示（校核）进出口压力表表示（校核）（2 2）用扬升液体高度和水头损失表示（设计）用扬升液体高度和水头损失表示（设计）2.5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程n2.5.22.5.2 水泵装置的工作扬程水泵装置的工作扬程（1）基本计算公式基本计算公式H Hd d：以水柱高度表示的压力表读数（以水柱高度表示的压力表读数（m m）H Hv v：以水柱高度表示的真空表读数（以水柱高度表示的真空表读数（m m）（2

18、 2）公式推导）公式推导:n2.5.32.5.3水泵装置的设计扬程水泵装置的设计扬程（1 1）基本计算公式）基本计算公式:H HSTST：水泵的静扬程（水泵的静扬程（mHmH2 2O O）hh：水泵装置管路中水头损失之总水泵装置管路中水头损失之总和（和（mHmH2 2O O）（2 2）公式推导）公式推导:同理：同理：n思考：思考：对于公式对于公式有没有简便的方法进行公式有没有简便的方法进行公式推导？推导？n注注：本本节节中中所所介介绍绍的的求求水水泵泵扬扬程程公公式式，对对于于其其它它各各种种布布置置形形式式的的水水泵泵装装置置也也都都适适用用，包括自灌式。包括自灌式。自灌式水泵的公式推求，请

19、大家自学。自灌式水泵的公式推求，请大家自学。n例：水泵流量例：水泵流量Q=120 Q=120 l/s/s，吸水管管路长度吸水管管路长度l1 1=20m=20m；压水管管路长度压水管管路长度l2 2=300m=300m；吸水管径吸水管径D Ds s=350mm=350mm，压水管径压水管径D Dd d=300mm=300mm；吸水水面标高吸水水面标高58.0m58.0m；泵轴泵轴标高标高60.0m 60.0m；水厂混合池水面标高水厂混合池水面标高90.0m 90.0m。求水泵扬程。求水泵扬程。n注：注：i1 1=0.0065,=0.0065,i2 2 =0.0148=0.0148；吸水进口采用滤

20、水网，吸水进口采用滤水网，9090弯头一个，弯头一个，DN=350*300mmDN=350*300mm渐缩管一个；渐缩管一个；压水管按长压水管按长管计，局部水头损失占沿管计，局部水头损失占沿程程10%10%。2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线n2.6.12.6.1离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 特特性性曲曲线线：在在一一定定转转速速下下，离离心心泵泵的的扬扬程程、功功率率、效效率率等等随随流流量量的的变变化化关关系系称称为为特特性性曲曲线线。它它反反映映泵泵的的基基本本性性能能的的变变化化规规律律，可可做做为为选选泵泵和和用用泵泵的的依依据据。各各种种型型号号离离心心泵泵的的特

21、特性性曲曲线线不不同，但都有共同的变化趋势。同，但都有共同的变化趋势。n2.6.22.6.2理论特性曲线的定性分析理论特性曲线的定性分析Q QT T泵理论流量泵理论流量(m(m3 3s)s)。也即不考虑泵体内容积损失。也即不考虑泵体内容积损失(如漏泄量、回流量等如漏泄量、回流量等)的水泵流量；的水泵流量；F F2 2叶轮的出口面积叶轮的出口面积(m(m2 2)；C C2r2r叶轮出口处水流绝对速度的径向分速叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(m(ms)s)。1 1、9090(1)(1)直线直线Q QT T-H-HT T(2)(2)直线直线I I (3)(3)扣除水头损失扣除水头损失()()摩阻、

22、冲击摩阻、冲击(4)(4)扣除容积损失扣除容积损失(Q-H(Q-H线线)n(1)(1)水力效率水力效率h h：泵体内两部分水力损失必然要泵体内两部分水力损失必然要消耗一部分功率，使水泵的总效率下降。消耗一部分功率，使水泵的总效率下降。n(2)(2)容积效率容积效率v v：在水泵工作过程中存在着泄漏在水泵工作过程中存在着泄漏和回流问题，存在容积损失。和回流问题，存在容积损失。n(3)(3)机械效率机械效率M M：机械性的摩擦损失机械性的摩擦损失n总效率总效率n2、(90)90)从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而增大，从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而增大，并且，它的轴功率也将随之增大

23、。对于这样的离并且，它的轴功率也将随之增大。对于这样的离心泵，如使用于城市给水管网中，将发现它对电心泵，如使用于城市给水管网中，将发现它对电动机的工作是不利的。动机的工作是不利的。n结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片(20-3020-30左右左右)。这种形式叶片的特点是随扬。这种形式叶片的特点是随扬程增大，水泵的流量减小，因此，其相应的流量程增大，水泵的流量减小，因此，其相应的流量Q Q与与轴功率轴功率N N关系曲线关系曲线(Q-H(Q-H曲线曲线)，也将是一条比较平缓上，也将是一条比较平缓上升的曲线，这对电动机来讲，可以稳定在一个功率变升

24、的曲线，这对电动机来讲，可以稳定在一个功率变化不大的范围内有效地工作。化不大的范围内有效地工作。n2.6.22.6.2实测特性曲线的讨论实测特性曲线的讨论(1)(1)扬程扬程H H是随流量是随流量Q Q的增大而下降。的增大而下降。(2)(2)水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的一定范率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的一定范围内围内(一般不低于最高效率点的一般不低于最高效率点的1010左右左右)都是属于效都是属于效率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线“

25、”标出。标出。(3)(3)轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。(“(“闭闸启动闭闸启动”)(4)(4)在在QHQH曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量量Q Q时的轴功率值。时的轴功率值。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。(5)(5)水泵的实际吸水真空值必须小于水泵的实际吸水真空值必须小于QHQHS S曲线上的相曲线上的相应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。(6)(6)水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损失愈大，水泵的扬程失愈大，水泵的扬程(H)(H)和流量和流量(Q)(Q)都要减小，效率都要减小，效率要下降，而轴功率却增大，也即水泵特性曲线将发要下降，而轴功率却增大，也即水泵特性曲线将发生改变。生改变。