泵與泵站設(shè)計資料(高質(zhì)量)ppt課件

1、INFORE | 3,泵與泵站,目 錄,泵的定義及分類,離心泵的設(shè)計選型,排水泵站的節(jié)能及SCADA系統(tǒng),污水泵站工藝設(shè)計,3,1.1 泵的定義,把機(jī)器的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被輸送流體的能量，使其獲得相對于機(jī)器本身的動能和勢能。,抽取液體并輸送和提升液體的機(jī)器,1.2 泵的分類,離心泵 特 點(diǎn)：高揚(yáng)程，流量較小 工作原理：離心泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)而使水產(chǎn)生的離心力來工作的。泵軸帶動葉輪和水做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，水在離心力的作用下，被甩向葉輪外緣，經(jīng)蝸形泵殼的流道流入水泵的壓水管路。葉輪中心處，水在離心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力的作用下被壓進(jìn)泵殼內(nèi)。,軸流泵 特 點(diǎn)：中、大流量，中底揚(yáng)程

2、，揚(yáng)程一般4-15m 工作原理：將機(jī)翼形的槳葉固定在轉(zhuǎn)軸上，形成螺旋槳，并使之不能沿軸向移動，則當(dāng)轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)時，翼面（螺旋槳下側(cè)）因負(fù)壓而有吸流作用，翼背因正壓而有排流作用，如此一吸一排造成了液體的流動。,壓水管,外 輪,葉 片,吸水口,內(nèi) 輪,蝸 殼,吸水管,聯(lián)軸器,飲水管,出水彎管,泵 軸,導(dǎo) 葉,葉片,喇叭管,往復(fù)泵（活塞泵） 特 點(diǎn)：適用于高壓、小流量的場合。吸入性能好，能抽吸各種不同介質(zhì)、不同粘度的液體。 原 理：活塞往復(fù)運(yùn)動，在泵缸中造成容積的變化并形成負(fù)壓和正壓，完成一次吸入和排出。,隔膜泵 特 點(diǎn)：無軸封、無泄漏、流道寬敞, 輸送含顆粒，高粘度，易揮發(fā)和腐蝕性介質(zhì)時，不會造成

3、環(huán)境污染和危害人身安全。 原 理：容積泵中較為特殊的一種形式。依靠夾緊在泵缸之間的平隔膜和筒形隔膜，在柱塞通過液壓油的推動下使泵缸工作容積交替發(fā)生變化，并通過排出閥和吸入閥的啟閉來輸送液體的。,泵缸,排出口,吸入口,活 塞,活塞桿,活 柱,隔 膜,氣 缸,閥 門,螺桿泵 特 點(diǎn)：流量平穩(wěn)、壓力脈動小、有自吸能力、噪聲低、效率高、壽命長、工作可靠；而其突出的優(yōu)點(diǎn)是輸送介質(zhì)時不形成渦流、對介質(zhì)的粘性不敏感，可輸送高粘度介質(zhì)。 工作原理：螺桿泵是容積式轉(zhuǎn)子泵，它是依靠由螺桿和襯套形成的密封腔的容積變化來吸入和排出液體的。,IS系列單級單吸式離心泵 適合輸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)相類似的其它液體，主要用于

4、工業(yè)和城市給水、排水，亦可用于農(nóng)業(yè)排灌，互換性強(qiáng)、高效節(jié)能。其特點(diǎn)是：性能分布合理（流量：6.3400m3/h，揚(yáng)程5125m）；其次是標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，泵的效率較高。,1.3 幾種常見的離心泵,Sh(SA)系列單級雙吸式離心泵 在城鎮(zhèn)給水、工礦企業(yè)的循環(huán)用水、農(nóng)田排灌、防洪排澇等方面應(yīng)用十分廣泛，是給水排水工程中最常用的一種水泵。目前，常見的流量為90-20000m3/h，揚(yáng)程為10l00m。按泵軸的安裝位置不同，有臥式和立式兩種。 D(DA)系列分段多級式離心泵: 這類泵揚(yáng)程在100650m高范圍內(nèi)，流量在5720m3/h范圍內(nèi)。,污水泵、雜質(zhì)泵 它與清水泵的不同處在于:葉輪葉片少，流道寬，

5、便于輸送帶有纖維或其它懸浮雜質(zhì)的污水。另外，在泵體的外殼上開設(shè)有檢查、清掃孔，便于在停車后清除泵殼內(nèi)部的污濁雜質(zhì)。,潛水泵 潛水泵的特點(diǎn)是機(jī)泵一體化，潛水給水泵常用的型號為QXG，其流量范圍為200-400m3/h，揚(yáng)程范圍為6.5-60mH2O，功率范圍為11-150kW。 按葉輪形式分，離心式、軸流式及混流式潛水泵等。,立式管道泵 管道泵也稱為管道離心泵，其基本構(gòu)造與離心泵一樣，可以直接安裝在管路上。常用于民用,工業(yè)設(shè)施的暖通空調(diào)系統(tǒng)及給水管道局部加壓和家用熱水循環(huán)系統(tǒng)。一般適宜輸送溫度低于80/無腐蝕性的清水或類似液體揚(yáng)程在420m，流量在2.525m3/h.,不銹鋼離心泵 隨著管道直飲

6、水工程的發(fā)展，輸送直飲水的泵一般采用不銹鋼離心泵，其型號既有臥式的也有立式的，既有單級的也有多級的。一般其揚(yáng)程在070m，流量在030m3/h.,JD(J)系列深井泵 深井泵是用來抽升深井地下水的，主要由三部分組成： 包括濾網(wǎng)在內(nèi)泵的工作部分 包括泵座和傳動軸在內(nèi)的揚(yáng)水管部分 帶電動機(jī)的傳動裝置部分等。 這類泵實(shí)際上是一種立式單吸分段式多級離心水泵。,2 離心泵的設(shè)計選型,2.1 離心泵裝置的總揚(yáng)程,2.2 離心泵特征曲線,2.3 離心泵運(yùn)行工況,2.4 并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況,2.5 離心吸水性能,13,離心泵參數(shù),3.軸功率泵軸得自所傳遞來的功率稱為軸功率，以N表示。 有效功率單位時間內(nèi)流過水

7、泵的液體從水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字 母Nu表示泵的有效功率為,水泵的6個性能參數(shù)：,1.流量(抽水量)水泵在單位時間內(nèi)所輸送的液體數(shù)量。,2.揚(yáng)程(總揚(yáng)程)水泵對單位重量(1kg)液體所作功，也即單位重量液體通過水泵后其 能量的增值。,4.效率水泵的有效功率與軸功率之比值，以表示。,5.轉(zhuǎn)速水泵葉輪的轉(zhuǎn)動速度，通常以每分鐘轉(zhuǎn)動的次數(shù)來表示，以字母n表示常用單位為rmin。,6.允許吸上真空高度(Hs)及氣蝕余量(Hsv) 允許吸上真空高度(Hs)指水泵在標(biāo)準(zhǔn)狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)時，水泵所允許的最大的吸上真空高度 (即水泵吸入口的最大真空度)。 氣蝕余量(Hsv)指水泵進(jìn)口處，單位重量液體所具

8、有超過飽和蒸氣壓力的富裕能量。水泵廠一般常用氣蝕余量來反映軸流泵、鍋爐給水泵等的吸水性能。,水泵的6個性能參數(shù)：,水泵配上管路及一切附件后的“系統(tǒng)”稱為裝置。 水泵的總揚(yáng)程基本計算方法：,2.1 離心泵裝置的總揚(yáng)程,2.1 離心泵裝置的總揚(yáng)程,Q(L/s),特性曲線：在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程、功率、效率等隨流量的變化關(guān)系稱為特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規(guī)律，可做為選泵和用泵的依據(jù)。各種型號離心泵的特性曲線不同，但都有共同的變化趨勢。離心泵的特性曲線是根據(jù)給定的n值，按最高的要求來進(jìn)行設(shè)計的。,14SA-10 n=1450 r/min,2.2 離心泵的實(shí)測性能曲線討論,2.2 實(shí)測特性曲

9、線討論,14SA-10離心泵的特性曲線,水泵所輸送液體的粘度越大，泵體內(nèi)部的能量損失愈大，水泵的揚(yáng)程(H)和流量(Q)都要減小，效率要下降，而軸功率卻增大，也即水泵特性曲線將發(fā)生改變。,水泵的實(shí)際吸水真空值必須小于QHS曲線上的相應(yīng)值，否則，水泵將會產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。,在QN曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵在各不同流量Q時的軸功率值。配套電機(jī)功率選擇應(yīng)比水泵軸率稍大。 ”傳動效率，（撓性聯(lián)軸器大于95%，皮帶傳動在9095%之間） 可能超載的安全系數(shù)，功率越大，安全系數(shù)越小。,2.2 實(shí)測特性曲線討論,水泵瞬時工況點(diǎn)：水泵運(yùn)行時，某一瞬時的出水流量、揚(yáng)程、軸功率、效率及吸上真空高度等稱水泵瞬時工況,把

10、這些值在水泵特性曲線上的位置稱為工況點(diǎn)。 決定離心泵裝置工況點(diǎn)的因素 水泵本身型號； 水泵實(shí)際轉(zhuǎn)速； 管路系統(tǒng)及邊界條件。,工況點(diǎn),2.3 定速運(yùn)行工況,管路總水頭損失,2.3 管路系統(tǒng)的特性曲線,2.3 管路系統(tǒng)的特性曲線,水泵的揚(yáng)程公式,此時H表示流量為QA時將單位質(zhì)量的水提升到HA所需要的能量。,直接法,2.3 圖解法求離心泵裝置的工況點(diǎn),2.3 離心泵裝置工況點(diǎn)的改變,閘閥調(diào)節(jié) 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)流量，簡便易行，可連續(xù)變化 缺點(diǎn)：關(guān)小閥門時增大了流動阻力，額外消耗了部分能量，經(jīng)濟(jì)上不夠合理。,泵的工作點(diǎn)由兩條特性曲線所決定，因而改變其中之一或者同時改變即可實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。 自動調(diào)節(jié) 人工調(diào)節(jié)：

11、調(diào)節(jié)閥門；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)葉輪。,泵葉輪的相似定律是基于幾何相似和運(yùn)動相似的基礎(chǔ)上的，凡是兩臺泵能滿足幾何相似和運(yùn)動相似的條件，稱為工況相似泵。,2.3 離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況,26,在幾何相似的前題下，運(yùn)動相似就是工況相似。,葉輪相似定律: 運(yùn)動相似：兩葉輪對應(yīng)點(diǎn)上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即在相應(yīng)點(diǎn)上水流的速度三角形相似。,U2,W2,C2,D2,27,葉輪相似定律有三個方面：,備注：v、h、m和vm、hm、mm分別是實(shí)際泵和模型泵的容積效率，水力效率和機(jī)械效率。 實(shí)用中，如實(shí)際泵和模型泵的尺寸相差不大，且工況相似時，可近似認(rèn)為三種局部效率都不隨尺寸改變。,28,29,比例律應(yīng)

12、用的圖解方法 (1)已知水泵轉(zhuǎn)速為nl時的(QH)l曲線，但所需的工況點(diǎn)，并不在該特性曲線上，而在坐標(biāo)點(diǎn)A2(Q2，H2)處。現(xiàn)問；如果需要水泵在A2點(diǎn)工作，其轉(zhuǎn)速n2應(yīng)是多少? (2)已知水泵nl時的(QH)l曲線，試用比例律翻畫轉(zhuǎn)速為n2時的(QH)2 曲線。,問題： 求調(diào)速運(yùn)行時的n2 我們采用相似工況拋物線法求解。,30,在(QH)l線上任取a、b、c、d、e、f點(diǎn)； 利用比例律求(QH)2上的a、b 、c 、d 、e 、f 作(QH)2曲線。 同理可求(QN)2曲線。,31,求(Q)2曲線。 在利用比例律時，認(rèn)為相似工況下對應(yīng)點(diǎn)的效率是相等的，將已知圖中a、b、b、d等點(diǎn)的效率點(diǎn)平移

13、即可。,0,32,定速運(yùn)行與調(diào)速運(yùn)行比較： 泵站調(diào)速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)于 (1)省電耗(即NB2NB2)。 (2)保持管網(wǎng)等壓供水(即HST基本不變),33,2.在確定水泵調(diào)速范圍時，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： 調(diào)速水泵安全運(yùn)行的前提是調(diào)速后的轉(zhuǎn)速不能與其臨界轉(zhuǎn)速重合、接近或成倍數(shù)。 水泵的調(diào)速一般不輕易地調(diào)高轉(zhuǎn)速。 合理配置調(diào)速泵與定速泵臺數(shù)的比例。 水泵調(diào)速的合理范圍應(yīng)使調(diào)速泵與定速泵均能運(yùn)行于各自的高效段內(nèi)。,調(diào)速途徑及調(diào)速范圍,1.調(diào)速途徑 電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，通過中間偶合器以達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。 電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速可變。,2.3 調(diào)輪運(yùn)行工況,1.同型號的兩臺(或多臺)泵并聯(lián)后的總和流量，將等于某場程下各臺

14、泵流量之和。,2.4 并聯(lián)工作的圖解法,2.同型號、同水位的兩臺水泵的并聯(lián)工作,如果選泵時是著眼于各泵經(jīng)常并聯(lián)運(yùn)行的，則應(yīng)注意到，各泵單獨(dú)運(yùn)行時，相應(yīng)的流量將會增大，軸功率也會增大。,如果所選的水泵是以經(jīng)常單獨(dú)運(yùn)行為主的，那么，并聯(lián)工作時，要考慮到各單泵的流量會減少，揚(yáng)程會提高。,注意,3.不同型號的2臺水泵在相同水位下的并聯(lián)工作,B,D,A,C,39,各水泵串聯(lián)工作時，其總和（Q-H）性能曲線等于同一流量下?lián)P程的疊加。（等流量揚(yáng)程疊加）,2.4 水泵串聯(lián)工作,2.5 離心泵吸水性能,吸水管中壓力變化及計算,氣穴現(xiàn)象：當(dāng)葉輪進(jìn)口低壓區(qū)的壓力PkPva 時，水就大量汽化，同時，原先溶解在水里的氣

15、體也自動逸出，出現(xiàn)“冷沸”現(xiàn)象，形成的汽泡中充滿蒸汽和逸出的氣體。,氣穴和氣蝕,氣蝕現(xiàn)象：一般氣穴區(qū)域發(fā)生在葉片進(jìn)口的壁面，金屬表面承受著局部水錘作用，經(jīng)過一段時期后，金屬就產(chǎn)生疲勞，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之，應(yīng)力更加集中，葉片出現(xiàn)裂縫和剝落。在這同時，由于水和蜂窩表面間歇接觸之下，蜂窩的側(cè)壁與底之間產(chǎn)生電位差，引起電化腐蝕，使裂縫加寬，最后，幾條裂縫互相貫穿，達(dá)到完全蝕壞的程度。,氣蝕余量即水泵進(jìn)口處單位重量的水所具有的超過汽化壓力的余裕能量加上 。其大小通常換算到泵軸基準(zhǔn)面上,下式為氣蝕基本方程：,氣蝕余量(NPSH),1,P1表示泵進(jìn)口安裝真空表處斷面的絕對壓力； V1表示泵進(jìn)口安裝真

16、空表處斷面水流的速度； Pk表示葉片背水面靠近吸水口的斷面k點(diǎn)處的 絕對壓力；,C0是液體質(zhì)點(diǎn)相對于泵殼的絕對速度； W0是液體質(zhì)點(diǎn)相對于葉片的相對速度； 稱為繞流系數(shù)。,（NPSH）r 和（NPSH）a,發(fā)生氣蝕時Pk = Pva，上式可寫成,Pva,泵氣蝕余量：,NPSHr,（NPSH）r和（NPSH）a (1)必要?dú)馕g余量（NPSH）r 樣本中所提供的氣蝕余量：由h和避免氣蝕的余裕量0.3mH20左右)兩部分所組成。 (2)裝置氣蝕余量（NPSH）a 由氣蝕余量公式計算出的是該水泵裝置的實(shí)際的氣蝕余量。 在工程中（NPSH）a =（NPSH）r+(0.40.6mH20),47,泵站設(shè)計流

17、量的確定：污水泵站的流量應(yīng)按泵站進(jìn)水總管的最高日最高時流量計算確定。 合流制污水泵站設(shè)計流量的確定,b 泵站后設(shè)污水截流裝置,a 泵站前設(shè)污水截流裝置,3.1 泵的流量,Q= Qd +Qm +Qs= Qdr+Qs,式中：Q設(shè)計流量(L/s)； Qd設(shè)計綜合生活污水量(L/s ) ； Qm設(shè)計工業(yè)廢水量(L/s)； Qs雨水設(shè)計流量(L/s)； Qdr截流井以前的旱流污水量(L/s),雨水部分：Qp= Qs -n0Qdr,式子中 Qp泵站設(shè)計流量（m3/s） Qs雨水設(shè)計流量（m3/s） Qdr旱流污水設(shè)計流量（m3/s） n0截流倍數(shù),污水部分：Qp=（n0+1）Qdr,Hss= 集水池與受納

18、水體平均水位差 + 出水水渠水頭損失 + 水泵管路系統(tǒng)的水頭損失,3.2 泵站的設(shè)計揚(yáng)程,集水池的容積，應(yīng)根據(jù)設(shè)計流量、水泵能力和水泵工作情況等因素確定，并應(yīng)復(fù)核一下要求： 污水泵還在那集水池的溶解，不應(yīng)小于最大一臺泵5min的出水量（如輸泵機(jī)組為自動控制，每小時開動水泵不得超過6次）。 合流污水泵站集水池的容積，不應(yīng)小于最大一臺泵30s的出水量。,3.3 水 池,2 污水泵房和合流污水泵房應(yīng)設(shè)置備用泵，當(dāng)工作泵臺數(shù)不大于4臺式，備用泵宜為1臺。工作泵臺數(shù)不小于5臺式，備用泵宜為2臺；潛水泵房備用泵為2臺時，可現(xiàn)場備用1臺，庫存?zhèn)溆?臺。,1 水泵宜選用同一型號，臺數(shù)不應(yīng)少于2臺，不宜大于8臺。當(dāng)水量變化很大時，可配置不同規(guī)格的水泵，但不宜超過兩種，或采用變頻