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1、材料员岗位知识与专业技能 主编 泵与泵站 第六版 目录 第1章绪论第2章叶片式泵第3章其它泵与风机第4章给水泵站第5章排水泵站 第一章绪论 1 1泵与泵站的作用和地位1 2泵的定义及分类1 3泵与泵站运行管理的发展趋势 1 采矿 矿井排水 矿床疏干2 冶金 矿浆输送 渣浆泵 3 电力 高压锅炉 冷凝水 循环泵站4 石油 油料 原油 成品油 输送 循环泵站5 化工 物料 原料及产品 输送6 农林 灌溉7 市政 给水泵站 排水泵站 1 1泵与泵站的作用与地位 城市给排水系统基本流程 取水 泵站 净水 输水 泵站 去用水点 排出污水 回用 入江 1 1泵与泵站的作用与地位 长距离引水 输水 工程 引
2、滦入津工程全线234km 4座泵站 全年引水10亿吨 引大入秦工程甘肃 青海交界处的大通河 秦王川 206km 自流 1976年开工 1994年通水 引黄济青工程山东滨州市黄河 青岛 120km 4座泵站 流量45m3 s 东深供水工程东江 深圳 83km 5座泵站 流量90m3 s 引黄入晋工程黄河干流的万家寨水库 太原 大同 朔州 450km 全年引水12亿吨 南水北调 东线 中线 西线 2014年通水的南水北调中线工程 2003年12月启动 2014年通水 全长1432km 引水量95亿m3 尽管充分利用地形高差自流输水 但工程北京段的惠南泵站 设计流量仍达60m3 s 选用了8台大型离
3、心泵 单泵流量达10m3 s 1 1泵与泵站的作用与地位 泵站电耗 节能 全国泵站电耗全国泵站总电耗约占全国电耗1 4供水企业是用电大户供水企业的用电主要是泵站泵站总用电占企业总用电95 98 供水泵站电费占自来水制水成本40 70 1 1泵与泵站的作用与地位 1 2泵的定义及分类 泵的定义泵是一种转换能量的机械 它把原动机的机械能转化为被抽送液体的能量 使液体使获得动能或势能 电能机械能势能 压能 位能 和动能 泵的分类 1 叶片式泵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 混流泵等 1 2泵的定义及分类 泵的分类 叶片泵IS型单吸离心泵 叶轮 1 2泵的
4、定义及分类 泵的分类 叶片泵S型双吸离心泵 1 2泵的定义及分类 泵的分类 叶片泵ZLB型立式轴流泵 1 2泵的定义及分类 叶轮1 固定式2 半调节 泵的分类 叶片泵混流泵 1 2泵的定义及分类 叶轮1 低比转速2 高比转速 泵的分类 2 容积式泵对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完成的 往复泵 往复运动转子泵 旋转运动 3 其它类型泵螺旋泵 射流泵 又称水射器 水锤泵 水轮泵以及气升泵等 1 2泵的定义及分类 各种泵的特点 1 往复泵 小流量 高扬程 2 轴流泵 混流泵 大流量 低扬程 3 离心泵 介于两者之间 1 2泵的定义及分类 几种常用泵的总型谱图 1 3泵及泵站运行管理的发展趋势
5、 泵的发展趋势1 大型化 大容量化大型轴流泵 国内 直径达5m 流量60m3 s 功率6000KW 排涝泵站内的斜置轴流泵 1 3泵及泵站运行管理的发展趋势 泵的发展趋势 SLOW900 900单级双吸离心泵是专门为深圳水务集团开发的大型泵 该泵泵体重6 3吨 泵盖重2 5吨 泵的总高度2 8m 进出水法兰间距2 8m 轴承档间距2 8m 进水法兰最大外径为1 23m 出水法兰最大外径为1 12m 1 3泵及泵站运行管理的发展趋势 泵的发展趋势 1 3泵及泵站运行管理的发展趋势 泵的发展趋势2 高扬程 高转速单级扬程已经达到1000m 3 系列化 通用化和标准化与国际接轨 现代工业生产的必然要
6、求 泵站运行管理的发展趋势目标 安全 节能 智慧泵站SCADA SupervisoryControlandDataAcquisition 即监控与数据采集系统的建设使得泵站的运行管理 自动化 信息化和智能化 智慧水务 1 3泵及泵站运行管理的发展趋势 1 3泵及泵站运行管理的发展趋势 泵站SCADA系统 第二章叶片式泵 2 1离心泵的工作原理与基本构造2 2离心泵的主要零件2 3叶片泵的基本性能参数2 4离心泵的基本方程式2 5离心泵装置的总扬程2 6离心泵的特性曲线2 7离心泵装置定速运行工况2 8离心泵装置调速运行工况2 9离心泵装置换轮运行工况2 10离心泵并联及串联运行工况2 11离心
7、泵吸水性能2 12离心泵机组的使用及维护2 13轴流泵及混流泵2 14给水排水工程中常用的叶片泵 2 1离心泵的工作原理与基本构造 2 1 1工作原理 当一个敞口圆筒绕中心轴作等角速旋转时 圆筒内的水面便呈抛物线上升的旋转凹面 如右图 2 1离心泵的工作原理与基本构造 2 1 1工作原理 2 1 2离心泵基本构造 1 泵壳 2 泵轴 3 叶轮 4 吸水管 5 压水管 6 底阀 7 闸阀 8 灌水漏斗 9 泵座 2 1离心泵的工作原理与基本构造 2 2离心泵的主要零件 离心泵是由许多零件组成的 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 单级单吸卧式离心泵1
8、 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 接压力表孔 10 泄水孔 11 填料盒 12 减漏环 13 轴承座 14 压盖调节螺栓 15 传动轮 2 2离心泵的主要零件 1 叶轮单吸式 l前盖板 2后盖板 3叶片 4叶槽 5吸水口 6轮毂 7泵轴 2 2离心泵的主要零件 1 叶轮单吸式封闭式敞开式半敞开式 2 2离心泵的主要零件 1 叶轮双吸式 1吸入口 2轮盖 3叶片4轮毂 5轴孔 2 2离心泵的主要零件 1 叶轮双吸式 泵 2 2离心泵的主要零件 1 叶轮材料 耐腐蚀 耐磨 机械强度铸铁 铸钢 不锈钢 青铜 2 2离心泵的主要零件 2 泵轴泵轴
9、是用来旋转泵叶轮的 要求足够的抗扭强度和足够的刚度 材料 常用碳素钢和不锈钢 键 泵轴与叶轮的连接件 2 2离心泵的主要零件 3 泵壳 图中4 离心泵的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的材料选择 除了考虑介质对过流部分的腐蚀和磨损以外 还应使壳体具有作为耐压容器的足够的机械强度 2 2离心泵的主要零件 4 泵座 图中5 泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔 2 2离心泵的主要零件 5轴封装置 泵轴与泵壳间 作用 阻水 单吸泵 阻气 双吸泵 单吸泵 11 12 2 2离心泵的主要零件 双吸泵 12 13 14 15组成填料轴封 5轴封装置 泵轴与泵壳间作用 阻水 单吸泵 阻气
10、 双吸泵 1 填料密封 压盖填料型填料盒1轴封套 2填料 3水封管 4水封环 5压盖 2 2离心泵的主要零件 水封环1 环圈空间 2 水孔 5轴封装置 泵轴与泵壳间 2 机械密封 机械密封又称端面密封 其基本元件与工作原理如右图所示 动环籍密封腔中液体的压力和压紧元件的压力 使其端面贴合在静环的端面上 并在两环端面A上产生适当的比压 单位面积上的压紧力 和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的 而动环和轴之间的间隙B由动环密封圈4密封 静环和压盖之间的间隙C由静环密封圈7密封 如此构成的三道密封 即A B C三个界面之密封 封堵了密封腔中液体向外泄漏的全部可能的途径 2 2离心泵的主要零件 机械
11、密封的基本元件和工作原理1 弹簧座 2 弹簧 3 传动销 4 动环密封圈 5 动环 6 静环 7 静环密封圈 8 防转销 9 压盖 2 机械密封 DY101型系列机械密封 2 2离心泵的主要零件 112型系列机械密封 6 减漏环 承磨环 叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处 1 泵壳 2 镶在泵壳上的减漏环 3 叶轮 4 镶在叶轮上的减漏环 2 2离心泵的主要零件 7 轴承座 ZHZ滑动轴承 滚动轴承 2 2离心泵的主要零件 8 联轴器 联接泵轴与电动机轴 ZML膜片及连轴器 2 2离心泵的主要零件 9 轴向力平衡措施 平衡孔1排出压力 2加装的减漏环3平衡孔 4泵壳上的减漏环 2 2离心泵的主
12、要零件 2 3叶片泵的基本性能参数 叶片泵的6个性能参数 1 流量 抽水量 水泵在单位时间内所输送的液体数量 用字母Q表示 常用的体积流量单位是m3 h m3 s L s 常用的重量流量单位是t h 2 扬程 总扬程 泵对单位重量 1kg 液体所作功 也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值 用字母H表示 其单位为kg m kg 也可折算成被抽送液体的液柱高度 m 工程中用国际压力单位帕斯卡 Pa 表示 2 3叶片泵的基本性能参数 3 轴功率 泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率 以N表示 原动机为电动机时 轴功率单位以kw表示 有效功率 单位时间内通过水泵的液体从泵那里得到的能量叫做有效功率
13、 以字母表示 泵的有效功率为 液体密度 对于清水 一般取值 重力加速度 2 3叶片泵的基本性能参数 4 效率 水泵的有效功率与轴功率之比值 以 表示 耗电量W 耗电量 Kwh Q 流量 m3 s H 扬程 m t 运行时间h 1 水泵的效率 2 电机的效率 2 3叶片泵的基本性能参数 5 转速 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n表示常用单位为r min 在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示 次 min 2 3叶片泵的基本性能参数 6允许吸上真空高度 Hs 及气蚀余量 Hsv 允许吸上真空高度 Hs 指泵在标准状况下 即水温为20 表面压力为一个标推大气压 运转时 泵
14、吸入口所允许的最大的吸上真空高度 即泵吸入口的最大真空度 单位为mH20 气蚀余量 Hsv 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 水泵厂一般常用气蚀余量来反映轴流泵 锅炉给水泵等的吸水性能 单位mH20 上述两个参数均用来反映叶片泵的吸水性能 2 3叶片泵的基本性能参数 性能参数之间的关系 性能曲线泵的铭牌 离心式清水泵型号 12Sh 28A转数 1450r min扬程 10m效率 78 流量 684m3 h轴功率 28KW允许吸上真空高度 4 5m重量 660kg 2 3叶片泵的基本性能参数 2 4离心泵的基本方程式 2 4 1叶轮中液体的流动情况 1 复合运动 相对速
15、度W 牵连速度 圆周速度 u 绝对速度C 2 C与u的夹角 W与负u的夹角 a 后弯式 90 b 径向式 90 b 前弯式 90 离心泵叶片形状 2 4离心泵的基本方程式 2 4 1叶轮中液体的流动情况 叶轮出口速度三角形 2 4离心泵的基本方程式 2 4 1叶轮中液体的流动情况 三点假定 1 液流是恒定流 2 叶槽中有无限多叶片 即液流均匀一致 叶轮同半径处液流的同名速度相等 3 液流为理想液体 也即无粘滞性 2 4离心泵的基本方程式 2 4 2基本方程式的推导 恒定元流的动量矩方程 单位时间内动量矩的变化等于外力矩之和 单位时间里控制面内 两个叶片及进出口轮缘之间 恒定元流的动量矩变化 流
16、出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差 等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和 2 4 2基本方程式的推导 2 4离心泵的基本方程式 取进出口轮缘 两圆柱面 为控制面 组成M的外力有 1 叶片迎水面和背水面作用于水的压力P2及Pl 2 作用叶轮进出口圆柱面上的水压力P3及P4 它们都沿着径向 所以对转轴没有力矩 3 作用于水流的摩擦阻力P5及P6 但由于是理想液体 故不予考虑 4 重力的合力矩等于零 2 4离心泵的基本方程式 2 4 2基本方程式的推导 1 恒定总流动量矩方程 2 叶轮对流体所作功率 4 理论扬程 2 4离心泵的基本方程式 2 4 2基本方程式的推导 3 理论功率 1 为了提高水泵的扬程和改善吸水性能 取 90 即 0 则为了获得正值扬程 0 必须使 90 愈小 泵的理论扬程愈大 在实际应用中 水泵厂一般选用 6 15 左右 2 由于则增加转速 n 加大轮径 D2 可以提高水泵之扬程 2 4离心泵的基本方程式 2 4 3基本方程式的讨论 3 离心泵的理论扬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是不同的 4 水泵的扬程由两部分能量组成 一部
