水泵与水泵站2(1)

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1、第二章 叶片式水泵n2.1 离心泵的工作原理与基本构造n2.2 离心泵的主要零件n2.3 叶片泵的基本性能参数n2.4 离心泵的基本方程式n2.5 离心泵装置的总扬程 n2.6 离心泵的特性曲线n2.7 离心泵装置定速运行工况n2.8 离心泵装置调速运行工况n2.9 离心泵装置换轮运行工况n2.10 离心泵并联及串联运行工况n2.11 离心泵吸水性能n2.12 离心泵机组的使用及维护n2.13 轴流泵及混流泵n2.14 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n 2.1.1两个例子(1)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

2、走，如 图所示。(2)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。n2.1.2 工作原理n离心泵基本构造及工作原理2.2 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 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-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-传动轮单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵n1、叶轮叶轮：单吸式、双吸式l前盖板；2后

3、盖板；3叶片；4叶槽； 5吸水口；6轮毂；7泵轴1吸入口；2轮盖；3叶片 4轮毂；5轴孔n2、泵轴 n3、泵壳n4、泵座铸铁水泵配件、泵轴泵键n5、轴封装置：泵轴与泵壳间(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)机械密封DY101型系列机械密封112型系列机械密封n6、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7、轴承座ZHZ滑动轴承滚动轴承n8、联轴器ZML膜片及连轴器n9、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IS型单级单吸离心泵单级双

4、吸离心泵单级双吸离心泵结构图 1泵体；2 泵盖；3叶轮；4泵轴；5密度封环；6轴套：7填料盒；8填料；9 水封环；10压盖；11轴套螺母：12轴承体；13固定螺钉；14轴承体压盖； 15滚动轴承；16联轴器；17轴承端；18挡水圈；19螺杆；20键2.3 叶片泵的基本性能参数n水泵的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m3h或Ls。 常用的重量流量单位是th。2、扬程(总扬程) 水泵对单位重量(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kgmkg，也可折算成 被送液体的液柱高度(m)；工

5、程中用国际压力单位帕 斯卡(Pa)表示 。n3、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。原动机为电力拖动时，轴功率单位以kw表示。有效功率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 泵的有效功率为n4、效率水泵的有效功率与轴功率之比值，以 表示。t：运行时间h1：水泵的效率2：电机的效率n例：某水厂取水泵站，供水量Q 8.64104m3d，扬程H=30m；水泵及电机 的效率均为70，则该泵站工作10h其电耗 值？n 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rmin。在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示

6、(次 nlin)n6允许吸上真空高度(Hs)及气蚀余量(Hsv)允许吸上真空高度(Hs)指水泵在标准状况下(即 水温为20、表面压力为一个标推大气压)运转时， 水泵所允许的最大的吸上真空高度 (即水泵吸入口的 最大真空度)。单位为mH20。水泵厂一般常用Hs来反映 离心泵的吸水性能。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。 单位为mH20 。气蚀余量在水泵样本中也有以h来表 示的。2.4 离心泵的基本方程式n2.4.1叶轮中液体的流动情况(1)相对速度W；圆周速度u； (牵连速度) 绝对速度C

7、 (2)C与u的夹角；C与W的夹角（a) 后弯式 (90)（b)径向式 ( 90)（b) 前弯式 ( 90)离心泵叶片形状叶轮出口速度三角形n2.4.2 基本方程式的推导三点假定：(1)液流是恒定流；(2)叶槽中，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。n恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元 流的动量矩方程单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化(流出液 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。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

8、； 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 1、对轮心取矩2、叶轮对流体所作功率3、理论扬程C2n2.4.3基本方程式的讨论 （1）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取 90，既u=0则（2）则增加转速(n)相加大轮径(D2)，可以提高水泵之扬 程。(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，一部分为势扬程 (H1)，另一部分为动扬程(H2)，它在流出叶轮时，以 比

9、动能的形式出现。n2.4.4基本方程式的修正假定1 基本满足。 假定2 “反旋现象”。假定3 有水力损耗h水力效率; p修正系数。n2.5.1离心泵装置水泵配上管路及一切附件后的“系统”n2.5.2水泵的总扬程基本计算方法： （1）进出口压力表表示（校核） （2）用扬升液体高度和水头损失表示（设计） 2.5 离心泵装置的总扬程n2.5.2 水泵装置的工作扬程 （1）基本计算公式Hd：以水柱高度表示的压力表读数（m）Hv：以水柱高度表示的真空表读数（m）（2）公式推导:n2.5.3水泵装置的设计扬程 （1）基本计算公式:HST：水泵的静扬程（mH2O） h：水泵装置管路中水头损失之总 和（mH2

10、O）（2）公式推导:同理：n思考：对于公式有没有简便的方法进行公式 推导？n注：本节中所介绍的求水泵扬程公式，对 于其它各种布置形式的水泵装置也都适用 ，包括自灌式。自灌式水泵的公式推求，请大家自学。n例：水泵流量Q=120 l /s，吸水管管路长度l1=20m ；压水管管路长度l2=300m；吸水管径Ds=350mm， 压水管径Dd=300mm ；吸水水面标高58.0m；泵轴 标高60.0m ；水厂混合池水面标高90.0m 。求水泵扬程。 n注：i1=0.0065, i2 =0.0148 ； 吸水进口采用滤水网，90 弯头一个， DN=350*300mm 渐缩管一个； 压水管按长 管计，局部

11、水头损失占沿 程10%。 2.6 离心泵的特性曲线n2.6.1离心泵的特性曲线特性曲线：在一定转速下，离心泵的扬程、 功率、效率等随流量的变化关系称为特性曲线 。它反映泵的基本性能的变化规律，可做为选 泵和用泵的依据。各种型号离心泵的特性曲线 不同，但都有共同的变化趋势。n2.6.2理论特性曲线的定性分析QT泵理论流量(m3s)。也即不考虑泵体内容积损失( 如漏泄量、回流量等)的水泵流量； F2叶轮的出口面积(m2)； C2r叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(ms)。1、 90(1)直线QT-HT (2)直线I (3)扣除水头损失() 摩阻、冲击(4)扣除容积损失(Q-H线)n(1)水力效率h

12、：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。n(2)容积效率v：在水泵工作过程中存在着泄漏 和回流问题，存在容积损失。n(3)机械效率M：机械性的摩擦损失n总效率n2、(90)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。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 (20-30左右)。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Q与 轴功率N关系曲线(Q-H曲线)，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 化

13、不大的范围内有效地工作。n2.6.2 实测特性曲线的讨论(1)扬程H是随流量Q的增大而下降。(2)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 围内(一般不低于最高效率点的10左右)都是属于效 率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线“ ” 标出。(3)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”)(4)在QH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。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。 (5) 水泵的实际吸水真空值必须小于QHS曲线上的相 应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。(6) 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(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。