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1、第七章第七章 水泵及水泵站水泵及水泵站 1本章内容本章内容n第一节第一节 离心泵的构造与基本参数离心泵的构造与基本参数n第二节第二节 离心泵的特性曲线和水泵离心泵的特性曲线和水泵 装置的工作点装置的工作点n第三节第三节 水泵站水泵站2水泵及水泵站的作用和地位水泵及水泵站的作用和地位 1.1.1 1.1.1水泵应用水泵应用: :采矿、冶金、电力、石油、采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以及农林等部门。化工、市政以及农林等部门。 例：航天、火电厂例：航天、火电厂 1.1.21.1.2水泵在城市给排水的应用水泵在城市给排水的应用: : 给水泵站给水泵站 排水泵站排水泵站 3城市给排水系统工艺基本流程
2、：城市给排水系统工艺基本流程：取水取水泵站泵站净水净水输水输水泵站泵站去用水点去用水点排出污水排出污水入田入田入江入江4火力发电站生产系统5机场宾馆机场宾馆浦东国际机场、机场宾馆和外运楼排水等在市政建设中，泵站是给水排水工程必在市政建设中，泵站是给水排水工程必要的组成部分，是给水排水系统正常运要的组成部分，是给水排水系统正常运转的枢纽。转的枢纽。6广州火车东站广场超大型景观瀑布 泵房内共设四台瀑布水泵。开启一台为水膜壁流，开启两台为大型水幕，开启三至四台为大型瀑布。二层水面配水采用多孔管水下出水与涌泉出水相结合，均匀布置。既使溢流堰口配水均匀，也可使水流象巨涛拍击陡壁礁崖，似自然山泉瀑布。还可
3、在出流水面上形成1.5m高涌泉水柱与0.5m高涌泉结合的水景造型，同时又加强池水的充氧作用，防止水质腐蚀。7体育场馆排水上海八万人体育场的比赛场馆排水及其外围奥林匹克宾馆等建筑物排水8典型应用海水泵北京工体富国海底世界21台飞力泵1997年大连老虎滩海洋水族馆90台飞力泵2001年上海海洋馆16台飞力泵2001年厦门鼓浪屿海底世界8台飞力泵1998年9地下水补给改进工程地下水补给改进工程美国加利福尼亚洲橘子城美国加利福尼亚洲橘子城 10进入 / 提升泵站PL-泵/ N-泵污泥处理N-泵回流活性污泥 PL-泵/ N-泵污水处理厂11污水处理昆明第三污水厂昆明第三污水厂鼓风机房鼓风机房12城市供水
4、中95%98%是用来维持水泵的运转;一般城镇水厂中制水成本的40%70%是水泵消耗的电费;全国水泵机组的电能消耗的占全国总电耗的21%；火电厂中各类泵和风机总耗电约占整个厂用电量的70%80%，整个厂用电约占发电量的12%。从用电量角度看水泵站的重要地位从用电量角度看水泵站的重要地位131.2 1.2 水泵定义及分类水泵定义及分类n1.2.11.2.1水泵的定义水泵的定义 水泵是一种转换能量的机械，它通过工水泵是一种转换能量的机械，它通过工作体的运动，把外加的能量传给被抽送作体的运动，把外加的能量传给被抽送的液体，使其能量增加。的液体，使其能量增加。电能电能 机械能机械能 压能（势能）压能（势
5、能）14n1.2.21.2.2水泵的分类水泵的分类 (1)(1)叶片式水泵：离心泵、轴流泵、混流叶片式水泵：离心泵、轴流泵、混流泵等。泵等。 (2)(2)容积式水泵：容积式水泵：活塞式往复泵活塞式往复泵、转子泵、转子泵等。等。 (3)(3)其它类型水泵：螺旋泵、射流泵其它类型水泵：螺旋泵、射流泵( (又又称水射器称水射器) )、水锤泵、水轮泵以及气升泵、水锤泵、水轮泵以及气升泵等。等。15水泵分类:16水泵按压力分类:n低压泵：压力在2MPa以下；n中压泵：压力在26MPa；n高压泵：压力在6MPa以上。17各种泵的使用范围:18nIS型单吸离心泵型单吸离心泵 叶轮叶轮19nS S型双吸离心泵
6、型双吸离心泵202122轴流泵23nZLBZLB型立式轴流泵型立式轴流泵 叶轮叶轮1 1、固定式、固定式 2 2、半调节、半调节24轴流管道泵的叶轮设计成轴流式。转速很高，如果电机功率、叶轮直径、管道直径足够大的话，流量可以很大。轴流管道泵的性能特点轴流管道泵的性能特点1、管道泵结构紧凑,机泵一体化,体积小.其立式结构具有安装占地面积小,运行平稳,安装无需调整2、泵进出口设计成规格相同法兰,且位于同一中心在线,可象阀门一样直接安装在管路上,且中心低,便于管道布置,安装方便.3、泵与电机同轴,轴向尺寸短,使泵运行更加平稳,噪音低.4、取消传统轴封方式,避免了输送介质的外泄,因此具有完全无泄漏的显
7、著特点.25叶轮叶轮1、低比速、低比速 2、高比速高比速混流泵混流泵26混流泵，英文为：Mixed flow pump当原动机带动叶轮旋转后，对液体的作用既有离心力又有轴向推力，是离心泵和轴流泵的综合，液体斜向流出叶轮。因此它是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵。混流泵的比转速高于离心泵，低于轴流泵，一般在300-500之间。它的扬程30米比轴流泵高，但流量比轴流泵小，比离心泵大。27n1.2.31.2.3各种水泵特点：各种水泵特点： 1 1、往复泵的特点小流量、高扬程。、往复泵的特点小流量、高扬程。 2 2、轴流泵、混流泵的特点大流量、轴流泵、混流泵的特点大流量、低扬程。低扬程。 3 3、离心泵
8、的特点界于两者之间。、离心泵的特点界于两者之间。28离心泵的类型清水泵DFW 型卧式离心泵IS、IR 型单级单吸离心泵ISG 型管道离心泵29离心泵的类型D系列多级离心泵TSWA 型卧式多级泵TSWA型卧式多级泵T透平式S单吸泵W介质温度低于80A第一次更新DL 型立式多级泵30离心泵的类型 31离心泵的类型 S 型单级双吸离心泵KSY 双吸中开式离心泵S、SA、SH型单级双吸中开式离心泵32活塞泵33往复泵 往复泵的工作原理结构：由泵缸、活塞、活塞杆、吸入和排出单向阀（活门）构成，有电动和汽动两种驱动形式。原理：活塞往复运动，在泵缸中造成容积的变化并形成负压和正压，完成一次吸入和排出。泵缸活
9、塞、活塞杆排出口吸入口3435螺旋泵36真空泵（VacuumPump）水环真空泵水环真空泵水环真空泵属湿式真空泵，结构简单。由于旋转部分没有机械摩擦，使用寿命长，操作可靠。适用于抽吸夹带有液体的气体。但效率低，一般为30%50%，所能造成的真空度还受泵体内水温的限制。由圆形的泵壳和带有辐射状叶片的叶轮组成。叶轮偏心安装。泵内充有一定量的水，当叶轮旋转时，水在离心力作用下形成水环，将叶片间的空隙分隔为大小不等的气室，当气室由小变大时、形成真空吸入气体；当气室由大到小时，气体被压缩排出。3738真空泵（VacuumPump）旋片真空泵旋片真空泵由泵壳、带有两个旋片的偏心转子和排气阀片组成。泵工作时
10、，旋片始终将泵腔分为吸气、排气两个工作室，转子每转一周，完成两次吸、排气过程。特点：干式真空泵，适用于抽除干燥或含有少量可凝性蒸汽的气体。不适宜抽除含尘和对润滑油起化学反应的气体。可达较高的真空度，如能有效控制管路与泵等接口处的空气漏入，且采用高质量的真空油，真空度可达99.99%以上。39旋片式真空泵旋片式真空泵旋片泵的旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分，当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。40真空泵（Vacu
11、umPump）往复式真空泵往复式真空泵工作原理与往复式压缩机相同，只是因抽吸气体压强很小，结构上要求排出和吸入阀门更加轻巧灵活，易于启动。达到较高真空度时，泵的压缩比很高，如95%的真空度，压缩比约为20左右，为减少余隙的不利影响，真空泵气缸设有一连通活塞左、右两端的平衡气道。在排气终了时让平衡气道短时间连通，使余隙中的残留气体从活塞的一侧流至另一侧，从而减少余隙的影响。往复式真空泵属干式真空泵，不适宜抽吸含有较多可凝性蒸汽的气体。41真空泵（VacuumPump）喷射真空泵喷射真空泵利用工作流体通过喷嘴高速射流时产生真空将气体吸入，在泵体内与工作流体混合后排出。工作流体可以是蒸汽或液体；结构
12、简单，无运动部件，但效率低，工作流体消耗大。单级可达90%的真空度，多级喷射泵可获得更高的真空度。W系列水力喷射器CP型系列喷射泵42蒸汽喷射泵工作时蒸汽进入喷嘴后，高速喷出，产生低压，将气体吸入并在混合室混合，经扩大管后，动能转变为压强能。如果吸入的气体来自容器，容器减压，即可称作喷射真空泵。43其它泵计量泵（Meteringpump）：又称比例泵。计量泵的传动装置是通过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。偏心轮的偏心距可调，以此来改变柱塞往复的行程，从而达到调节和控制泵的流量的目的。计量泵一般用于要求输液量十分准确或几种液体要求按一定配比输送的场合。YJH系列隔膜计量泵1、电机2、蜗
13、轮蜗杆3、凸轮4、推杆5、膜片6、调节手轮7、排出阀8、吸入阀9、泵头44其它泵JJM系列计量泵J系列计量泵JKM系列计量泵（液压驱动）45其它泵隔膜泵：用弹性金属薄片或耐腐蚀性橡皮制成的隔膜将活柱与被输送液体隔开，与活柱相通的一侧则充满油或水。当活柱往复运动时，迫使隔膜交替向两侧弯曲，将液体吸入和排出。QBY 型气动隔膜泵隔膜泵因其独特的结构，适宜输送腐蚀性液体或悬浮液。46气动隔膜泵是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类。气动隔膜泵工作时为了使活柱不与腐蚀性料液直接接触，将气缸腔体与液料用隔膜分开，实质也是往复泵的原理。泵不会过热，不会产生电火花，可以空运行，而不会有危险，可以潜水
14、工作47其它泵齿轮泵：旋转类正位移泵。两齿轮在泵吸入口脱离啮合，形成低压区，液体被吸入并随齿轮的转动被强行压向排出端。在排出端两齿轮又相互啮合形成高压区将液体挤压出去。齿轮泵可产生较高的扬程，但流量小。适用于输送高粘度液体或糊状物料，但不宜输送含固体颗粒的悬浮液。KCB 型齿轮油泵4849罗茨真空泵罗茨真空泵罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0
15、中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外50其它泵螺杆泵：按螺杆的数目，有单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵以及五螺杆泵。螺杆泵的工作原理与齿轮泵相似，是借助转动的螺杆与泵壳上的内螺纹、或螺杆与螺杆相互啮合将液体沿轴向推进，最终由排出口排出。螺杆泵压头高、效率高、无噪音、适用于输送高粘度液体。5152其它泵蠕动泵（软管泵）：53其它泵旋涡泵：一种特殊类型的离心泵。叶轮为一圆盘，四周由凹槽构成的叶片成辐射状排列，叶片数目可多达几十片。叶轮旋转过程中泵内液体随之旋转的同时，又在径向环隙的作用下多次进入叶片反复作旋转运动，从而获得较高能量。5455n1.2.41.2.4水泵的发展趋势水泵的
16、发展趋势 1 1、大型化、大容量化、大型化、大容量化特别是取水水泵和排水水泵特别是取水水泵和排水水泵2 2、高扬程、高转速、高扬程、高转速单级扬程已经达到单级扬程已经达到1000m1000m。3 3、系列化、通用化和标准化、系列化、通用化和标准化按照通用标准按照通用标准56 SLOW900-900 SLOW900-900单级双吸离单级双吸离心泵是专门为深圳自来心泵是专门为深圳自来水厂开发的大型泵。水厂开发的大型泵。 该泵泵体重该泵泵体重6.36.3吨，泵盖吨，泵盖重重2.52.5吨，泵的总高度吨，泵的总高度2.8m2.8m，进出水法兰间距，进出水法兰间距2.8m2.8m，轴承档间距，轴承档间距
17、2.8m2.8m，进水法兰最大外径为，进水法兰最大外径为1.23m1.23m，出水法兰最大外，出水法兰最大外径为径为1.12m1.12m。 57魁岐排涝站厂房内的魁岐排涝站厂房内的3 3台斜置轴流大型水泵台斜置轴流大型水泵58水泵种类水泵种类型号举例型号举例型号说明型号说明备注备注离离心心泵泵单级单级单吸单吸离心离心泵泵IS100-65-200IS100-65-200IS -IS -单级单吸离心泵单级单吸离心泵100-100-吸入口直径，吸入口直径，mmmm65-65-排出口直径，排出口直径，mmmm200-200-叶轮直径，叶轮直径，mmmmISIS：国际国际标准标准单级单级双吸双吸离心离心
18、泵泵S500-59AS500-59AS-S-单级单吸离心泵单级单吸离心泵500 -500 -吸入口直径，吸入口直径，mmmm59 -59 -水泵扬程水泵扬程A A 第一次切削第一次切削20Sh-6A20Sh-6A20 - -吸入口直径，吸入口直径，mmmmShSh单级单吸离心泵单级单吸离心泵6-6-比转速的比转速的1 1101059水泵类型分类n水泵包括叶轮泵、容积泵、射流泵、气提泵等等。n根据用途划分：清水泵、排污泵n叶轮泵按照其工作原理的不同划分：1、离心泵2、混流泵、3轴流泵三种。n离心泵包括单吸泵、双吸泵、立式泵、液下泵等等。水泵是提升和输送水及其他液体的机械。60混流泵61第一节离心
19、泵的构造与基本参数6263一、离心泵的构造n叶轮：是离心泵的主要部件n泵轴：用来固定叶轮，同时向叶轮传递能量n泵壳包在叶轮外面的呈蜗壳状的零件。n泵座作用是将泵壳固定n密封装置填料函、减漏环n泵轴的支撑轴承座64二、离心泵的基本参数n1.流量n2.扬程n3.轴功率、有效功率和效率n4.转速n5.允许吸上真空高度及气蚀余量65一、离心泵的特性曲线n水泵特性曲线的意义n水泵特性曲线的形式n实测特性曲线（重点）n二、管路的特性曲线n三、水泵的工作点n四、工作点的改变第二节 离心泵的特性曲线和水泵装置的工作点66工况点工况点 水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的出水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时
20、的出水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等称水泵瞬时工况点。称水泵瞬时工况点。 决定离心泵装置工况点的因素决定离心泵装置工况点的因素（1 1）水泵本身型号；）水泵本身型号；（2 2）水泵实际转速；）水泵实际转速；（3 3）管路系统及边界条件。）管路系统及边界条件。67n管路系统的特性曲线管路系统的特性曲线管路总水头损失管路总水头损失管道水头损失特性曲线管道水头损失特性曲线0Q管道系统特性曲线管道系统特性曲线0Q68M MK KD DH HSTSTH HSTSTQ QQ QM MH HQ-HQ-HQ-HQ-HHH图解法求离心泵装置的工况点图解法求离心
21、泵装置的工况点（）直接法（）直接法离心泵装置的工况点离心泵装置的工况点H HM MK K1 1Q QK KQ QD D阀门全开时，阀门全开时，为极限工况点为极限工况点69M MH HSTSTQ QQ QM MH HQ-hQ-hQ-HQ-H（）折引法（）折引法离心泵装置的工况点离心泵装置的工况点Q Q-H-HM M1 1H HM Mhh70n离心泵装置工况点的改变离心泵装置工况点的改变 泵泵的的工工作作点点由由两两条条特特性性曲曲线线所所决决定定，因因而而改改变变其其中中之之一或者同时改变即可实现流量的调节。一或者同时改变即可实现流量的调节。 (1)(1)自动调节自动调节 A AQ QA AQ
22、QC CC CQ QB BB BQ QH H设有前置水塔时设有前置水塔时设有前置水塔时设有前置水塔时71(2)(2)人工调节人工调节 调节阀门；调节转速；调节阀门；调节转速； 调节叶轮；水泵的联合运行调节叶轮；水泵的联合运行优点：调节流量，简便易行，可连续变化优点：调节流量，简便易行，可连续变化缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能量，经济上不够合理。量，经济上不够合理。Q QA AA AH HQ QQ QB BB B改变阀门开度改变阀门开度B B1 172工况调节的方式1通过改变管路特性来改变工况点，如自动调节，阀门调节等2通过改变水泵特性来改变工况点，如变速调节，切削调节等3多泵并联运行的装置，利用定速泵与调速泵并联工作可改变装置工况；控制并联工作的水泵数可改变装置工况。73第三节水泵站一、水泵的选择1.设计总流量2.扬程3.同时工作水泵台数的确定4.水泵型号的确定74二、水泵房的平面布置n1.水泵房的平面布置形式（1）单排并列式（2）单行顺列式（3）双行交错并列式（4）双行顺列式（5）斜向排列n2.泵房平面尺寸n3.水泵安装高度75三、泵站的辅助建、构筑物n1.吸水井n2.变配电室n3.值班室76P151，3本章作业77
