水泵與水泵站345章思考題與習(xí)題和總復(fù)習(xí)知識

1、思考題與習(xí)題3-1 水泵的基本性能參數(shù)有哪幾個？它們是如何定義的？3-2 一離心泵裝置，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，運行揚程h=25m，流量q=180m3/h，泄露量q為5.2m3/h時，軸功率n=14.67kw，機械效率m=95.2%，試求： 水泵的有效功率；水泵效率；水泵的容積效率v；水泵的水力效率h。3-3 簡述高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉槽內(nèi)液流質(zhì)點的運動情況。3-4 試討論葉片泵基本方程式的物理意義。3-5 水泵效率包括那三種？它們的意義是什么？根據(jù)其能量損失的原因，試述提高水泵效率的途徑。3-6 現(xiàn)有離心泵一臺，量測其葉輪外徑d2=280mm，寬度b2=40mm，出水角2=30。假設(shè)此泵轉(zhuǎn)速n

2、=1450r/min，試繪制其qtht理論特性曲線。3-7 什么是泵的性能曲線？軸流泵的性能曲線與離心泵的性能曲線相比有何差異？使用時應(yīng)注意什么問題？3-8 什么是工況相似泵，工況相似泵性能參數(shù)之間有何關(guān)系？3-9 試述比轉(zhuǎn)數(shù)ns的物理意義和實用意義？為什么它可以用來對泵進行分類？計算ns時應(yīng)遵循哪些規(guī)定？3-10 同一臺泵，在運行中轉(zhuǎn)速由n1變?yōu)閚2，試問其比轉(zhuǎn)數(shù)ns值是否發(fā)生相應(yīng)的變化？為什么？1)不發(fā)生變化2）比轉(zhuǎn)速ns是水泵在高校段內(nèi)的綜合特征數(shù)，即有效功率nu=735.6w，揚程hm=1mh2o時，與它相似的模型泵轉(zhuǎn)數(shù)，是由葉輪的形式尺寸所決定的，它只是描述水泵在高效段范圍內(nèi)其性能的

3、特征數(shù)，因此不隨轉(zhuǎn)數(shù)變化而改變。、證明：轉(zhuǎn)速有n1變?yōu)閚2，令：，由比例律 3-11 在產(chǎn)品的試制中，一臺模型離心泵的尺寸為實際泵的1/4倍，并在轉(zhuǎn)速n=730r/min時進行試驗。此時，量出模型泵的設(shè)計工況出水量qm=11l/s，揚程hm=0.8m。如果模型泵與實際泵的效率相等。試求：實際泵在n=960r/min時的設(shè)計工況流量和揚程。3-12 試求12sh離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns =？由該泵銘牌上已知，額定轉(zhuǎn)速n=1450r/min，流量q=684m3/h，揚程h=10m。3-13 清理倉庫時，找出一臺舊的ba泵從其模糊的銘牌上，可看出：q=32l/s，h=50m，n=2900r/min，n=2

4、2.9kw，=68.5%。試繪制其qh，qn，q性能曲線。比轉(zhuǎn)數(shù)思考題與習(xí)題4-1泵站設(shè)計時如何計算總揚程？4-2試在圖4-36所示的諸水泵裝置中標出水泵的靜揚程，寫出其設(shè)計揚程的表達式圖4-36 水泵裝置圖4-3 如圖4-37所示的泵裝置。泵從一個密閉水箱抽水，輸入另一個密閉水箱，水箱內(nèi)的水面與泵軸齊平，試問：（1）該泵裝置的靜揚程hst=？(m)（2）泵的吸水地形高度hss=？(m)（3）泵的壓水地形高度hsd=？(m)圖4-37 密閉式離心泵裝置 hst=22 mh2ohss=2 mh2ohst=20 mh2o4-4 三臺泵三種抽水裝置如圖4-38(a)、(b)、(c)所示。三臺泵的泵軸

5、都在同一標高上，其中(b)、(c)裝置的吸水箱是密閉的，(a)裝置吸水井是敞開的。 圖4-38 三種抽水裝置要使三個泵的吸水地形高度相同ha2 mpc1.2atm4-5什么叫水泵的工況點？工況點與哪些因素有關(guān)？當發(fā)生如下情況時，水泵的工況點如何變化？（1）管道的直徑變粗和變細時。（2）當管路上閘閥的開度變小時。（3）水源水位或出水池水位升高或降低時。（4）水泵的轉(zhuǎn)速增加或減少時。（5）水泵減漏環(huán)嚴重磨損，葉片和減漏環(huán)間隙增大時。（6）管路年久失修，嚴重銹蝕時。4-6現(xiàn)有一臺離心泵裝置如圖4-39所示，試證：圖4-39 離心泵裝置該離心泵裝置的揚程公式應(yīng)為：4-7一臺輸送清水的離心泵，現(xiàn)用來輸送

6、密度為水的1.3倍的液體，該液體的其他物理量性質(zhì)可視為與水相同，泵裝置均同。試問：(1) 該泵在工作時，其流量與揚程的關(guān)系曲線有無改變？在相同的工作情況下，泵所需的功率有無改變？在相同工作情況下（理解為相同的水泵裝置）所需功率為輸水的1.3倍(2) 泵出口處的壓力表讀數(shù)（mpa）有無改變？如果輸送清水時，泵的壓水地形高度hsd=0.5 mpa，此時壓力表讀數(shù)應(yīng)為多少mpa？(3) 如果泵將液體輸送往高地密閉水箱時，密閉水箱的壓力為2atm，試問此時該泵的靜揚程hst應(yīng)為多少？4-8某取水泵站從水源取水，將水輸送至凈水池。已知水泵流量q=1800m3/h，吸、壓水管道均為鋼管，吸水管長l1=15

7、.5m，管徑d1=500mm，壓水管長l2=450m，管徑d2=400mm。局部水頭損失按沿程水頭損失的15%計算。水源設(shè)計水位76.83m，蓄水池最高水位為89.45m，水泵泵軸標高為78.83m。水泵的效率在q=1800m3/h時為75%。試計算該水泵裝置所需揚程h及軸功率n。4-9試從概念上區(qū)分水箱自由出流時，測壓管水頭線與管路水頭損失特性曲線間的不同。4-10在圖4-40所示的泵裝置上，在出水閘閥前后裝a、b兩只壓力表，在進水口出裝上一只真空表c，并均相應(yīng)地接上測壓管。現(xiàn)問：(1) 閘閥全開時，a、b壓力表的讀數(shù)及a、b兩根測壓管的水面高度是否一樣？閘閥局部水頭損失不可忽略，測壓管高度

8、ab，壓力表讀數(shù)ab(2) 閘閥逐漸關(guān)小時，a、b壓力表的讀數(shù)以及a、b兩根測壓管的水面高度有何變化？閘閥關(guān)小，管阻增大，（hhst+sq2）s增大，所以，水泵流量下降，h增加，a表讀數(shù)增大，測壓管上升。水泵流量下降b點以上的管段水頭損失減小，所以b表減小，b測壓管下降。 (3) 在閘閥逐漸關(guān)小時，真空表c的讀數(shù)以及它的測壓管內(nèi)水面高度如何變化？閘閥關(guān)小，流量變小，吸水管水頭損失減小，所以真空度減小，比壓管水面上升。圖4-40 閘閥調(diào)節(jié)時的壓力變化 4-11如圖4-41所示，a點為該泵裝置的極限工況點，其相應(yīng)的效率為a。當閘閥關(guān)小時，工作點由a點移至點b，相應(yīng)的效率為b。由圖可知ab，現(xiàn)問：(

9、1) 關(guān)小閘閥是否可以提高效率？此現(xiàn)象如何解釋？(2) 如何推求關(guān)小閘閥后該泵裝置的效率變化公式？圖4-41 閘閥調(diào)節(jié)時離心泵裝置工況點的變化 4-12某泵站裝有一臺6sh-9型泵，其性能參數(shù)見表4-9所示。管道阻力系數(shù)s=1850.0s2/m5，靜揚程hst=38.6m。試用數(shù)解法求此時水泵的出水量、揚程、軸功率和效率。表4-9 6sh-9型泵的性能參數(shù)流量（l/s）揚程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）軸功率（kw）效率（%）3652295024.874504628.679613830.6744-13什么叫工況調(diào)節(jié)？在那些情況下需要進行工況調(diào)節(jié)？工況調(diào)節(jié)的方法有那幾種？各適用于什么場合？4-14在什

10、么情況下需要兩臺或兩臺以上的水泵的并聯(lián)運行？水泵并聯(lián)運行有什么優(yōu)缺點？是否水泵并聯(lián)的臺數(shù)越多，管路越省，運行越經(jīng)濟？4-15某取水泵站，設(shè)置20sh-28型泵3臺（兩用一備），20sh-28型泵的性能參數(shù)見表4-10。已知：吸水井設(shè)計水位11.4m，出水池設(shè)計水位為20.30m，吸水管阻力系數(shù)s1=1.04 s2/m5，壓水管阻力系數(shù)s2=3.78 s2/m5，并聯(lián)節(jié)點前管道對稱。試用圖解法和數(shù)解法求水泵并聯(lián)工況點。表4-10 20sh-28型泵的性能參數(shù)流量q（l/s）揚程h（m）轉(zhuǎn)速n（r/min）軸功率n（kw）效率（%）450279701488056022148826501513770

11、4-16某水泵轉(zhuǎn)速n1=970r/min時的(qh)1曲線高效段方程為h=45-4583q2，管道系統(tǒng)特性曲線方程為h=12+17500q，試求：(1) 該水泵裝置的工況點；(2) 若需水泵的工況點流量減少10%，為節(jié)電，水泵轉(zhuǎn)速應(yīng)降為多少？4-17某循環(huán)泵站，夏季為一臺12sh-9型泵工作d2=290mm，qh曲線高效段方程為h=28.33-184.6q2，管道阻力系數(shù)s=225 s2/m5，靜揚程hst=15m，到了冬季需減少12%的供水量，為節(jié)電、擬將一備用葉輪切削后裝上使用。試問切削后葉輪外徑應(yīng)為多少？切削百分之幾？4-18已知某離心泵的葉輪外徑為d2=316mm、d1=160mm，該

12、泵的基本性能如表4-11所示。(1) 試繪出該泵的基本性能曲線qh、qn、q。(2) 轉(zhuǎn)速恒定，葉輪外徑切削使d2=285mm，換算葉輪切削后的性能曲線。(3) 求水泵的比轉(zhuǎn)速ns。表4-11 離心泵性能試驗數(shù)據(jù)(n=1450r/min)流量q（l/s）020406080100120揚程h（m）32333332282417軸功率n（kw）12.114.3918.5023.8427.8032.9238.52思考題5-1 什么是水泵汽蝕？有哪些危害？如何采取措施進行防止？5-2 汽蝕余量與吸上真空度有何區(qū)別？有什么關(guān)系？5-3 允許吸上真空高度受海拔和水溫影響時，如何進行修正？5-4 24sh-9

13、型離心泵的銘牌上注明：在抽升20水溫的水時，hs2.5mh2o。試問：（1）該泵在實際使用中，是否其吸入口的真空值表值hv，只要不大于2.5mh2o，就能夠保證該泵在運行中不產(chǎn)生汽蝕？銘牌上標注的數(shù)值是在標準情況下的數(shù)據(jù)，若水溫或當?shù)卮髿鈮旱陀诒葮藴蕳l件，應(yīng)先進行修正。（2）銘牌上hs2.5mh2o是否意味著該泵在葉輪中的絕對壓力最低不能低于10.33 mh2o2.5mh2o7.83mh2o高，為什么？不對，銘牌上的hs是指泵在最高效率流量下其吸入口處最大的允許吸上真空高度，由泵吸入口至葉輪內(nèi)壓力最低點還有壓降。另外，該數(shù)值指的是標準情況下的清水，溫度改變，飽和蒸氣壓也改變。葉輪中壓力最低點不

14、能低于當時水溫下的飽和蒸汽壓。5-5 一臺泵吸入口徑為200mm，流量為77.8l/s，樣本給定hs3.6mh2o，估計吸水管路損失為0.5m，分別求在標準狀況下和在拉薩地區(qū)從開式容器中抽送40清水時的安裝高度。水泵站：有抽水機（水泵，動力機，傳動設(shè)備），機房，管道，進出水構(gòu)筑物，電力系統(tǒng)等所組成的多功能，多目標的綜合水利樞紐。 泵按照工作原理可分為：葉片式泵，容積式泵，其他類型泵根據(jù)葉輪出水的水流方向（徑向流，軸向流，斜向流）徑向流的葉輪稱為離心泵。（軸向流的葉輪稱為軸流泵；斜向流的葉輪稱為混流泵,即受到離心力作用又受到軸向升力的作用）。葉片泵按其葉片的彎曲形狀可分為：后彎式，前彎式，徑向式

15、。大多采用后彎式。離心泵的主要零件：葉輪，泵軸，泵殼，吸水口，出水口，吸水管，壓水管，底閥，壓閥，泵座，灌水漏斗葉輪材料：鑄鐵，鋼，青銅（機械強度強，耐磨和耐腐蝕性能好）；一般可分為：單吸式葉輪，雙吸式葉輪（吸水量較大）；按其蓋板情況可分為：封閉式葉輪（輸送較潔凈的液體），敞開式葉輪(輸送含有一定懸浮物、雜質(zhì)的液體)，半開式葉輪；泵軸材料：碳素鋼、不銹鋼（要有足夠的抗扭強度和剛度）；作用：用來旋轉(zhuǎn)葉輪；泵軸和葉輪的連接：采用鍵連接，平鍵只能傳遞扭矩不能固定葉輪軸向位置；葉輪軸向位置的固定：大中型泵常用軸套和并緊軸套的螺母來定位。泵殼特點：1蝸殼形（保持良好的水力條件，沿蝸殼斷面的水流速度為常數(shù)

16、），2錐形漸擴管（降低水流速度，速度水頭轉(zhuǎn)化為壓力水頭）泵座，作用：固定泵體，連接水泵與基礎(chǔ)；3個孔：1測壓螺孔：吸水管法蘭上，安裝真空表；壓水椎管法蘭上，安裝壓力表.2放水螺孔：泵殼底部，作用為泵停車檢修時放空積水。3泄水螺孔：泵座橫向槽底，作用為排填料盒滲漏的水滴軸封裝置：泵軸和泵殼的間隙處設(shè)置的密封裝置；軸封裝置應(yīng)用較多的為填料密封和機械密封其他泵軸流泵的特點：1.揚程隨流量的減小而劇烈增大，q-h曲線陡降，并沒有轉(zhuǎn)折點。2.q-n曲線也是陡降曲線，當q=0（出水閘關(guān)閉）軸功率no=(1.2-1.4)nd(設(shè)計工況軸功率)，因此啟動時，應(yīng)當在閘閥全開情況下。3.q-曲線呈駝峰形，高效率工

17、作范圍很小。4.軸流泵的吸水性能用氣蝕余量表示。管道泵特點：1.泵的體積小，重量輕，進出水口均在統(tǒng)一直線上，可以直接安裝在管路上。2.采用機械密封，密封性能好。3.泵運行效率相對較高，耗電少，噪聲低。4.常用管道泵有g(shù)型,bg型污水泵，雜質(zhì)泵：葉輪的葉片少，流道寬，泵殼上設(shè)有檢查，清掃孔。射流泵，基本結(jié)構(gòu)：噴嘴，吸入室，混合管，擴散管。 優(yōu)點：1.構(gòu)造簡單，重量輕，尺寸小，價格便宜。2.便于就地加工，安裝容易，維修簡單。3.無運動部件，啟閉方便，斷流時無危險。4.可以抽升污泥或其他顆粒液體。5.可以與離心泵聯(lián)合串聯(lián)工作從大口井或深井取水。缺點：效率低。一般用于：1.離心泵的抽氣引水裝置，2.抽

18、取液氯和礬液。3.運用在地下水除鐵曝氣的充氧工藝中，利用其作為帶氣，充氣裝置。4.作為污泥消化池中攪拌和混合污泥用泵。5.與離心泵聯(lián)合工作以增加離心泵裝置的吸水高度。6用于井點來降低基坑的地下水位。氣升泵,基本構(gòu)造：揚水管，輸氣管，噴嘴，氣水分離箱。 優(yōu)點：井孔內(nèi)無運動部件，構(gòu)造簡單，工作可靠。缺點：效率很低往復(fù)泵，基本結(jié)構(gòu)：泵缸，活塞（或柱塞），和吸，壓水閥。 特點：1揚程與流量無關(guān)，是高揚程小流量的容積式泵。2必須開閘下啟動。3不能用閘閥調(diào)節(jié)流量。4必須有調(diào)節(jié)流量的設(shè)施。5具有自吸能力。6出水不均勻，嚴重時可能造成運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生振動和沖擊現(xiàn)象。螺旋泵，構(gòu)造：電機，變速裝置，泵軸，葉片，軸承座，

19、泵外殼 優(yōu)點：1提升流量大，省電。2螺旋泵只要葉片接觸到水面就能把水提升上來。3不必設(shè)置集水井以及封閉管道，泵站設(shè)施簡單。4可直接提升污物。5結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。6對絨絮破壞小。 缺點：1揚程很小。2出水量直接與進水水位有關(guān)。3螺旋泵必須斜裝，占地面積大。一級泵站（取水泵站）：（水源）-吸水井-一泵房-閘閥井-（凈化廠）- qr=a*qd/t (m/h)二級泵站（送水泵站，清水泵站）：（清水池）-吸水井-泵房-官網(wǎng)-水塔 qr=qd/t (m/h)加壓泵站。循環(huán)泵站 (qr設(shè)計流量，qd供水對象最高日流量,a輸水管漏損及凈水構(gòu)筑物自身用水而加的系數(shù)a=1.05-1.1，給水系統(tǒng)中自身用水系數(shù)=

20、1.01-1.02，t一級泵站工作小時數(shù))、選泵要點：1在滿足最大工況要求條件下，應(yīng)盡量減少能量的浪費。2合理地利用各泵的高效段3盡可能的選用同型號泵，使型號整齊，互為備用。4盡量選擇大泵，但也按實際情況考慮大小兼顧5h之變化大時，則可選不同型號泵搭配運行 6 保證吸水條件，照顧基礎(chǔ)平齊，減少泵站埋深。7考慮必要的備用機組8進行消防用水時的校核9考慮泵站的發(fā)展，實行近遠期相結(jié)合10選盡量選用當?shù)爻膳a(chǎn)的泵型。備用泵的要點：1再不允許減少供水量的情況下，2套備用泵。2允許短時間減少供水量的，備用泵只保證供應(yīng)事故用水量。3允許短時間內(nèi)中斷供水時，可設(shè)1臺備用泵。負荷等級，根據(jù)用電設(shè)備對供電可靠性

21、的要求：一級負荷，突然停電將造成人身傷亡危險，或重大設(shè)備損壞且長期難以修復(fù)，因而給國民經(jīng)濟帶來重大損失的電力負荷。二級負荷，突然停電產(chǎn)生大量廢品，大量原材料報廢或?qū)l(fā)生主要設(shè)備破壞事故，但采用適當措施后能夠避免的電力負荷。三級負荷，不屬于一級二級的所有電力負荷。泵機組的基礎(chǔ)要求：1堅實牢固，除能承受機組的靜荷載外，還能承受機械振動荷載。2要澆制在較堅實的地基上，不宜澆制在松軟地基或新填土上，以免發(fā)生下沉或不均勻沉陷。吸水管路的要求：1不漏氣2不積氣3不吸氣。 吸水管路應(yīng)遵守：1吸水管進口高于井底不小于0.8d。2吸水管喇叭口邊緣距離井壁不小于（0.75-1.0）d。3在同一井中安裝有幾根吸水管

22、時，吸水喇叭口之間的距離不小于（1.5-2.0）d。5當泵從壓水管路引水啟動時，吸水管路上應(yīng)裝有底閥。壓水管路的要求：堅固而不漏氣，通常采用鋼管，并盡量采用焊接接口，但為便于拆裝與檢修，在適當?shù)攸c可設(shè)法蘭接口。一般在以下情況應(yīng)設(shè)置止回閥：1井群給水系統(tǒng)。2輸水管路較長，突然停電后，無法立即關(guān)閉操作閘閥的二級或一級泵站。3吸入式啟動的泵站，管道方空以后，再抽真空比較困難。4遙控泵站無法關(guān)閘。5多水源，多泵站系統(tǒng)。6官網(wǎng)布置位置高于泵站，如無止回閥時，在官網(wǎng)內(nèi)可能出現(xiàn)負壓。供水安全要求較高的泵站，布置壓水管路時，必須滿足：1能使任何一臺泵及閘閥停用檢修而不影響其他泵的工作。2每臺泵能輸水至任何一條

23、輸水管。水錘：在壓力管道中，由于流速的劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象。停泵水錘是指泵機組因突然失電或其他原因，造成開閥停車時，在泵及管路中水流速度發(fā)生遞變而引起的壓力遞變現(xiàn)象。停泵水錘防護措施：1防止水柱分離。2防止升壓過高的措施。（1）設(shè)置水錘消除器（2）設(shè)空氣缸（3）采用緩閉閥（4）取消泵出口處的止回閥工業(yè)噪音可分為空氣動力性，機械性，電磁性噪聲3種。泵站中的噪音源有：電機噪聲，泵和液力噪聲，風機噪聲，閥件噪聲，變壓器噪聲。排水泵站基本組成包括：機器間，集水池，格柵，輔助間，有時還附有變電所。按排水性質(zhì)可分為污水泵站，雨水泵站，合流泵站和污泥泵站。按作用可分為：中途泵

24、站（避免排水干管埋設(shè)太深而設(shè)置），終點泵站(將整個城市的污水抽送到污水處理廠或?qū)⑻幚砗蟮奈鬯M行農(nóng)田灌溉或直接排入水體)水泵的6個基本性能參數(shù)：1流量q（m3/h或l/s）2揚程h（kg*m/kg或m;pa）3軸功率n（kw） 4效率 轉(zhuǎn)速n（r/min） 5允許吸上真空高度hs(泵在標準狀況下運轉(zhuǎn)時，泵所允許的最大的吸上真空高度，單位mh2o。用來反映離心泵的吸水性能) 6氣蝕余量hsv(泵進口處，單位重量液體所具有超過飽和蒸汽壓力的富裕能量。單位mh2o.反映軸流泵，鍋爐給水泵的吸水性能)對葉輪的構(gòu)造和液流性質(zhì)的3個假定：1液流是恒定流；2葉槽中，也留均勻一致，葉輪半徑處液流的同名速度相等；3液流為理想液體，業(yè)績不顯示黏滯性，不存在水頭損失，這時揚程為理論揚程ht，而且密度不變。理論揚程ht=1/g * (u2*c2u-u1c1u) ; 有效功率nu=pgqh (w) ;u2=(n*3.14*d2)/60 ; c2u=c2*cosa2 ; 軸功率n=pgqh/(1000) (kw) ; 效率=nu/n ; 電耗值w=（pgqh/10001*2）*t ; 實際揚程