给排水《水泵及水泵站》

水泵水泵及水泵站及水泵站 水泵及水泵站水泵及水泵站 叶片式水泵基本常识叶片式水泵基本常识1 离心泵基本方程式离心泵基本方程式3 离心泵实验特性曲线离心泵实验特性曲线4工作点确定工作点确定5 叶轮相似定律和变速调节叶轮相似定律和变速调节6 切削调节切削调节7 离心泵并联运行工况离心泵并联运行工况8水泵装置扬程水泵装置扬程2 水泵选型水泵选型12 水泵基本操作和常用水泵水泵基本操作和常用水泵10 水泵安装高程水泵安装高程9 水泵机组布置辅助设备选型水泵机组布置辅助设备选型 13管管 路路 设设 计计14给水泵站工程设计概论给水泵站工程设计概论11泵站水锤泵站水锤15泵房工艺设计泵房工艺设计16第二章第二章 叶片式水泵叶片式水泵 第一讲第一讲 基本常识基本常识1 1 水泵及水泵站水泵及水泵站（1 1）水泵）水泵:把原动机的机械能转化为液体的能量的一类机械。把原动机的机械能转化为液体的能量的一类机械。（2 2）叶片泵）叶片泵:依靠叶轮的高速旋转把原动机的机械能转化为液依靠叶轮的高速旋转把原动机的机械能转化为液体能量的一种机械。叶片泵是水泵种类中最大的一类，最常用。体能量的一种机械。叶片泵是水泵种类中最大的一类，最常用。（3 3）水泵与水泵站的作用：水泵作为一种通用机械用途很广，）水泵与水泵站的作用：水泵作为一种通用机械用途很广，如采矿、冶金、电力、石化、房地产等行业，特别是农业灌溉排如采矿、冶金、电力、石化、房地产等行业，特别是农业灌溉排水，市政给排水发挥重要作用。水泵是水泵站的主要设备；泵站水，市政给排水发挥重要作用。水泵是水泵站的主要设备；泵站是给水排水工程的重要组成部分，为水泵和其它设备运行、管理是给水排水工程的重要组成部分，为水泵和其它设备运行、管理提供良好环境的场所，是整个工程的动力源泉。提供良好环境的场所，是整个工程的动力源泉。2 2 叶片泵的分类叶片泵的分类依据叶片的形状和叶轮出水方向的不同划分为三大类。依据叶片的形状和叶轮出水方向的不同划分为三大类。离心泵离心泵:径向出流径向出流,水流质点主要受离心力作用。水流质点主要受离心力作用。轴流泵轴流泵:轴向出流轴向出流,水流质点主要受轴向升力的作用。水流质点主要受轴向升力的作用。混流泵混流泵:斜向出流斜向出流,水流质点既受离心力又受轴向力作用。水流质点既受离心力又受轴向力作用。3 3 离心泵的主要零件及其部位离心泵的主要零件及其部位,作用作用 (1)(1)叶轮：最主要部件，通过叶轮旋转给水体施加能量。叶轮：最主要部件，通过叶轮旋转给水体施加能量。单吸式叶轮单吸式叶轮:叶轮有一个进水口。叶轮有一个进水口。双吸式叶轮双吸式叶轮:叶轮有两个进水口。叶轮有两个进水口。(2)(2)泵轴：固定叶轮，带动叶轮旋转，传递能量。泵轴：固定叶轮，带动叶轮旋转，传递能量。(3)(3)泵壳泵壳:蜗壳形蜗壳形,底部有放水孔。底部有放水孔。汇集水流、导流。汇集水流、导流。(4)(4)泵座：固定泵壳。泵座：固定泵壳。(5)(5)填料盒填料盒:泵轴穿出泵壳地方安装泵轴穿出泵壳地方安装,防止漏水漏气。防止漏水漏气。单吸离心泵填料盒主要作用防止漏水（叶轮背面附近）单吸离心泵填料盒主要作用防止漏水（叶轮背面附近）双吸离心泵填料盒主要作用防止漏气（叶轮进口附近）双吸离心泵填料盒主要作用防止漏气（叶轮进口附近）(6)(6)减漏环减漏环:叶轮进口与泵壳之间安装叶轮进口与泵壳之间安装,防止高压水回流。防止高压水回流。(7)(7)轴承座：支承泵轴。轴承座：支承泵轴。(8)(8)联轴器：将电机轴与水泵轴连接联轴器：将电机轴与水泵轴连接 4 离心泵的工作原理离心泵起动前泵壳及进水管灌满水，起动后叶轮作高速旋转,水受到离心力的作用被甩出叶轮，由泵壳汇集流出出水管；而叶轮进口处，由于水被甩出形成真空，吸水池的水在大气压的作用下进入吸水管流入叶轮,如此循环。如同雨伞旋转雨滴被甩出一样。5 5 水泵的性能参数水泵的性能参数 (1)(1)流量流量Q:Q:单位时间内通过泵出口的水体体积。单位时间内通过泵出口的水体体积。m m/s/s。(2)(2)扬程扬程H:H:单位重量液体通过水泵后获得的能量。单位重量液体通过水泵后获得的能量。mHmH2 2O O 反映水泵做功本领大小的参数。反映水泵做功本领大小的参数。(3)(3)轴功率轴功率N N：原动机传给泵轴上的功率。：原动机传给泵轴上的功率。KWKW 有效功率：有效功率：Nu NuQHQH (4)(4)效率效率:反映水泵对能量的有效利用程度。反映水泵对能量的有效利用程度。Nu/NNu/NQH/NQH/N KN/mKN/m ，Q Qm m/s/s，H Hm m，N NKWKW (5)(5)转速转速n:r/minn:r/min (6)(6)允许吸上真空高度允许吸上真空高度HsHs及允许气蚀余量及允许气蚀余量第二讲 水泵装置扬程与离心泵基本方程式 一一 装置需要扬程装置需要扬程 1 1、水泵装置、水泵装置:水泵及其配套的管路和附件构成的系统。水泵及其配套的管路和附件构成的系统。2 2、水泵装置需要扬程、水泵装置需要扬程:对于水泵装置，单位重量水体从进水池到达出水池对于水泵装置，单位重量水体从进水池到达出水池,经过经过管路所需要的能量。包括提水高度和进、出水管路水力损失。管路所需要的能量。包括提水高度和进、出水管路水力损失。H HHstHsth h Hst Hst静扬程静扬程mHmH2 2O O，Hst HstZ2Z2Z1Z1 h h进、出水管路水力损失进、出水管路水力损失mHmH2 2O O。二二 离心泵基本方程式离心泵基本方程式 水泵是能量转换的机械。离心泵是依靠叶轮旋转来抽水的，水泵是能量转换的机械。离心泵是依靠叶轮旋转来抽水的，那么水流在旋转的叶轮中究竟如何运动？旋转的叶轮能够产生那么水流在旋转的叶轮中究竟如何运动？旋转的叶轮能够产生多大扬程？扬程与叶轮构造和旋转运动有何关系？如何计算？多大扬程？扬程与叶轮构造和旋转运动有何关系？如何计算？本节借助于离心泵基本方程的推导和分析阐述上述问题。本节借助于离心泵基本方程的推导和分析阐述上述问题。1 1、叶轮中液体的运动分析、叶轮中液体的运动分析A A、坐标系：静坐标取地球，动坐标取叶轮。、坐标系：静坐标取地球，动坐标取叶轮。B B、运动分解、运动分解 相对运动相对运动:液体质点相对叶轮流出液体质点相对叶轮流出W W 牵连运动牵连运动:叶轮对地球转动叶轮对地球转动U U 绝对运动绝对运动:液体质点对地球的运动液体质点对地球的运动C C C C、运动与速度合成、运动与速度合成 叶片进口速度三角形叶片进口速度三角形C1C1W1W1U1 U1 叶片出口速度三角形叶片出口速度三角形C2C2W2W2U2U2 2 2、基本方程式、基本方程式 水泵叶轮将原动机的机械能转换为液体能量，反映旋水泵叶轮将原动机的机械能转换为液体能量，反映旋转机械进行能量转换的定理只有动量矩定理。转机械进行能量转换的定理只有动量矩定理。（1 1）动量矩定理）动量矩定理 质点系对转轴的的动量矩对时间的变化率，等于作用质点系对转轴的的动量矩对时间的变化率，等于作用在质点系的外力对转轴的力矩之和。在质点系的外力对转轴的力矩之和。（2 2）三点假定）三点假定 A:A:液体是恒定流液体是恒定流 B:B:叶片无限多，严格约束每个叶槽叶片无限多，严格约束每个叶槽水流为均匀流水流为均匀流 C:C:理想液体理想液体,不可压缩不可压缩,不计水力损失。不计水力损失。（3 3）研究对象）研究对象 微元为一个叶槽水体；叶轮中所有叶槽水体。微元为一个叶槽水体；叶轮中所有叶槽水体。（4 4）微元水体动量矩定理：）微元水体动量矩定理：一个叶槽水体动量矩的变化，即一个叶槽水体动量矩的变化，即dtdt时间内流入和流出时间内流入和流出水体水体dmdm的动量矩变化。的动量矩变化。利用动量矩定理则利用动量矩定理则:dm/dt(C dm/dt(C2 2COSCOS2 2R R2 2C C1 1COSCOS1 1R R1 1)M M （5 5）叶轮整个水体动量矩定理）叶轮整个水体动量矩定理 对整个叶轮积分并引入流量对整个叶轮积分并引入流量Q QT T dV/dt dV/dtQQT T Q QT T(C(C2 2COSCOS2 2R R2 2C C1 1COSCOS1 1R R1 1)MM 引入功率引入功率:方程两端同乘旋转角速度方程两端同乘旋转角速度 Q QT T(C(C2 2COSCOS2 2R R2 2C C1 1COSCOS1 1R R1 1)NtNt 引入水功率引入水功率:NT:NTQQT TH HT T Q QT T(C2COS2R2(C2COS2R2C1COS1R1)C1COS1R1)QQT TH HT T(C(C2 2COSCOS2 2R R2 2C C1 1COSCOS1 1R R1 1)/g)/gH HT T引入圆周速度引入圆周速度U URR(C(C2 2COSCOS2 2U U2 2C C1 1COSCOS1 1U U1 1)/g)/gH HT T引入轴面分速引入轴面分速C CU UC CCOS COS H HT T(U(U2 2C C2U2UU U1 1C C1U1U)/g)/g 3 3、基本方程讨论及修正、基本方程讨论及修正 （1 1）一般离心泵）一般离心泵1 19090,以提高水泵的杨程以提高水泵的杨程,改善吸改善吸水性能。水性能。H HT TU U2 2C C2U2U/g/g，2 26 61515 （2 2）基本方程（理论扬程）与液体种类无关）基本方程（理论扬程）与液体种类无关 （3 3）增大叶轮直径和提高转速可以提高扬程）增大叶轮直径和提高转速可以提高扬程 （4 4）基本方程适用于一切叶片泵）基本方程适用于一切叶片泵 （理论扬程只与叶轮进出口速度有关，与叶片形状无关）（理论扬程只与叶轮进出口速度有关，与叶片形状无关）（5 5）修正）修正:H:HT TH HT T/(1/(1P)P)T T水力效率水力效率 P P修正叶片无限多修正叶片无限多第三讲 离心泵实验特性曲线与工作点确定一一 离心泵实验特性曲线离心泵实验特性曲线 1 1、定义与用途、定义与用途 水泵性能参数及其曲线很难计算水泵性能参数及其曲线很难计算,一般用实验测定有关一般用实验测定有关参数并绘制实验特性曲线，用以反映参数之间的内在联系及参数并绘制实验特性曲线，用以反映参数之间的内在联系及变化规律。它是合理选择水泵变化规律。它是合理选择水泵,使用水泵和分析解决水泵运使用水泵和分析解决水泵运行过程中实际问题的重要依据。行过程中实际问题的重要依据。2 2、设计工况点（额定工作点、设计工况点（额定工作点,最高效率点）：最高效率点）：设计水泵时采用的一组参数。设计水泵时采用的一组参数。3 3、高效区、高效区 在最高效率点两侧一个范围水泵的效率比较高在最高效率点两侧一个范围水泵的效率比较高,要求选要求选泵和水泵运行工况在此范围内泵和水泵运行工况在此范围内,两个端点的效率约为最高效两个端点的效率约为最高效率点的率点的90%90%。4、离心泵关阀起动 当Q0时,功率N最小，符合电动机轻载起动要求,也容易很快把水压出去。另外，水泵启动之前抽真空引水灌泵，也必须把出水闸阀关闭。5、选配电动机 NPKN N泵实际运行时可能出现的最大轴功率（单泵运行，水源水位最高时）。K根据水泵功率不同选用,1.11.6 二 水泵工作点确定1、装置需要扬程曲线 HHstSQ 管路阻力参数 S(L/D)/2g(D/4)2 2、图解法确定水泵工作点、图解法确定水泵工作点 装置需要扬程曲线与水泵扬程曲线的交点，实质为供、装置需要扬程曲线与水泵扬程曲线的交点，实质为供、需能量平衡点。需能量平衡点。3 3、数解法确定水泵工作点、数解法确定水泵工作点 H HHstHstSQSQ (1)(1)H HHxHxSxQSxQ (2)(2)离心泵高效区曲线一般用二次方程拟合。高效区内选离心泵高效区曲线一般用二次方程拟合。高效区内选两点代入方程可求虚扬程两点代入方程可求虚扬程HxHx和虚参和虚