水泵與水泵站基本理2重點

1、水泵與水泵站基本理論水泵的分類和定義水泵：是一種水力機械，是把外界的能量傳給被抽送的液體，使液體能量增加，以達到提升和輸送液體的目的。分類：葉片泵、容積泵、其他類型的泵離心泵、混流泵、軸流泵 三種為葉片泵水泵的主要構(gòu)件：1、泵軸：是帶動葉輪旋轉(zhuǎn)的主要零件，必須有足夠的強度，用以傳遞扭據(jù)。2、葉輪：離心泵葉輪分為封閉式、半封閉式、開敞式；軸流泵葉輪 根據(jù)葉片在葉輪上能否調(diào)節(jié)安裝角度可分為固定式、半調(diào)節(jié)式、全調(diào)節(jié)式；混流泵葉輪介于離心泵、軸流泵之間。3、口環(huán)：又叫減漏環(huán)、密封環(huán)，作用是防止泄漏。4、軸封裝置：填料密封函：是由填料函、填料盒、調(diào)料壓蓋、填料等組成。填料、填料壓蓋、水封環(huán)組成填料函。水

2、封環(huán)（填料環(huán)）作用：水封、冷卻、潤滑。機械密封：分靜環(huán)、動環(huán)。5、軸承：離心泵：軸承的作用是支承轉(zhuǎn)動部分的重量，以及承受泵在運行中的軸向力和徑向力。軸流泵：導軸承的作用是引導機組的轉(zhuǎn)動部件準確地繞軸線轉(zhuǎn)動，承受轉(zhuǎn)動部件的徑向力。6、壓水室：用來安裝葉輪。種類：導葉式、軸流式兩種。泵殼：有蝸殼式、導葉式兩種。導葉體作用：擴散水流、回收部分動能、改變出水流方向。水泵的結(jié)構(gòu)1、 離心泵 （見書P3） 特點：揚程高、流量小2、混流泵 （見書P15） 3、軸流泵 （見書P15） 特點：大流量、低揚程4、貫流泵 ：是臥式軸流泵的一種，由電動機、減速裝置和水泵組成一整體，裝設在水下堤壩內(nèi)部的機坑內(nèi)，近似直圓

3、筒形，水力損失小，提水效率高。分為：軸伸貫流式、豎井式、燈泡式、全貫流式一、離心泵定義：離心泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力的作用來輸送和提升液體的。特點：揚程高、流量小原理：當電動機通過泵軸帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，葉輪中的水由于受到慣性離心力的作用，由葉輪中心甩向葉輪外緣，并匯集到泵體內(nèi)，獲得勢能和動能的水便被導向出水口，沿出水管送至出水池。結(jié)構(gòu)、型式特征分為：1、單級單吸離心泵（B/BA）2、單級雙吸離心泵（S/SH）3、多級泵（一）單級單吸離心泵：特點：僅有一個葉輪，葉輪僅一側(cè)有吸入口。結(jié)構(gòu)：由葉輪、泵體、泵軸與軸承、軸封等組成。1、葉輪：把能量傳給液體的具有葉片的旋轉(zhuǎn)體稱葉輪。水泵的葉輪可以

4、分為：封閉式、半封閉式、開敞式。2、 泵體：泵體分進水接管、螺旋型壓水室和出水接管，它們與葉輪一起組成了水泵的過水流道。3、 泵軸與軸承：泵軸：是帶動葉輪旋轉(zhuǎn)的主要零件，必須有足夠的強度。它的一端固定葉輪，另一端裝聯(lián)軸器或皮帶輪，組成泵的轉(zhuǎn)動部件。軸承：是支承泵轉(zhuǎn)子的部件，承受軸向力和徑向力。4、 軸封：填料密封是最常見的一種軸封形式。它由填料、填料壓蓋、水封環(huán)（填料環(huán)）、填料盒等組成。單級單吸離心泵特點：揚程較高、流量較小、結(jié)構(gòu)簡單、維修容易，體積小、移動方便。（二）單級雙吸離心泵（SH型）定義：雙吸泵的葉輪形狀是對稱的，好像由兩個相同的單吸式葉輪背靠背地連接在一起，水從兩面進入葉輪。（三）

5、多級泵（DA）定義：水泵運行時，水流從第一級葉輪排出后，經(jīng)導葉進入第二級葉輪，再從第二級葉輪排出，后經(jīng)導葉進入第三級葉輪，依次類推。葉輪級數(shù)愈多，水流得到的能量愈大，揚程就愈高。二、軸流泵 分為：立式（ZL）臥式（ZW）斜式（ZX）定義：是利用葉輪再水中旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的推力將水推擠上升的。特點：大流量、低揚程。原理：立式軸流泵葉片安裝再進水池最低水面以下，當電動機通過泵軸帶動葉片旋轉(zhuǎn)時，葉片對水產(chǎn)生推力（又稱升力），使水得以提升，水流經(jīng)導葉后沿軸向流出，然后通過出水彎管、出水管輸送至出水池。結(jié)構(gòu)：由進水喇叭、葉輪、導葉體、出水彎管、泵軸、橡膠軸承、密封裝置、葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)等部分組成。1、進水喇叭：

6、進水喇叭為一流線型呈喇叭狀的進水管，其作用是使水流以最小損失均勻平順地引向葉輪，多用鑄鐵制成。2、葉輪：是軸流泵的主要工作部件，通常由葉片、輪轂體和導葉錐組成。根據(jù)葉片在葉輪上能否調(diào)節(jié)安裝角度，可分為：固定式、半調(diào)節(jié)式（B）、全調(diào)節(jié)式（Q）三種。輪轂體：是用來安裝葉片和葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)等零件的。有圓柱形、圓錐形、球形三種。3、導葉體：是由導葉、導葉轂和葉輪外殼共同組成，大型軸流泵的導葉體和葉輪外殼是分開的，裝在葉輪上方，為圓錐形。作用：是把從葉輪中流出的水流的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向運動。4、出水彎管：是用以改變出流方向。大型泵站的出水彎管是以鋼筋混凝土澆筑的出水流道截面為扁圓形，靠近出口有隔舌。5、泵

7、軸：是用優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛成，用以傳遞扭矩。軸的下端與輪轂體連接，上端與電動機用聯(lián)軸連接。在泵軸與導軸承接觸的軸頸處，一般都包有一層不銹鋼和噴鍍不銹鋼，以提高光潔度及耐磨、耐腐蝕性。6、軸承：有導軸承（橡膠軸承）、推力軸承兩種。導軸承：作用是引導機組的轉(zhuǎn)動不見準確地饒軸線轉(zhuǎn)動，承受轉(zhuǎn)動部件的徑向力。導軸承可分為：水潤滑軸承和油潤滑軸承。最常見的是橡膠軸承。推力抽承：是用以承受水流作用在葉片上的軸向壓力以及水泵、電動機轉(zhuǎn)動部件的重量，維持轉(zhuǎn)動不見的軸向位置，并將軸向壓力穿到基礎(chǔ)上去。7、密封裝置：由填料函、填料盒、填料壓蓋、填料等組成。8、葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)：有液壓式和機械式兩種。三、混流泵（HB）混流泵是

8、介于離心泵和軸流泵之間的一種泵，其工作原理是既利用離心力作用又利用推力使水上升，而達到提水目的?；炝鞅玫臉?gòu)造：以導流結(jié)構(gòu)不同可分為蝸殼式和導葉式兩種。四、貫流泵抽水裝置有哪些零部件組成？由水泵、動力機、傳動機構(gòu)、管道和各種附件組成。水泵的性能參數(shù)：（1）流量；（2）揚程；（3）轉(zhuǎn)速；（4）功率；（5）效率（6）允許吸上真空或汽蝕余量。（1）流量：又稱出水量、排水量。是指單位時間內(nèi)（1秒種或1小時）從水泵出口排出進入管路的液體體積或質(zhì)量。液體體積為體積流量用Q表示。液體質(zhì)量為質(zhì)量流量用G表示體積流量單位：L/S，M3/n質(zhì)量流量單位:kg/s t/h 換算1L/S=0.001m3/s=3.6m3

9、/h,1kg/s=3.6t/h體積流量與質(zhì)量流量的關(guān)系：Q=G/ -液體的密度，單位kg/m3從原出口實際流出的流量稱實際流量。水泵銘牌上所標出的流量是這臺水泵的設計流量，又稱額定流量。（2）揚程：泵的揚程是能量的概念，它指單位重量的液體流過水泵后能量的增加。用“H”表示，單位：米H=Hx+Hy；Hx：吸水揚程；Hy：出水揚程。H=H需=H實+h損 h損=h壓損h吸損， h損損失水頭水泵能把水吸上來的高度，叫做吸水揚程。水泵能把水壓出來的高度，叫做壓水揚程。計算高度的基準面：離心泵是以泵軸中心線為界。 立式軸流泵以進水池水面為基準面。（3）轉(zhuǎn)速：是指水泵葉輪每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)。用n表示，單位：r

10、/min。水泵銘牌上的轉(zhuǎn)速，稱為“額定轉(zhuǎn)速”。當轉(zhuǎn)速變化時，水泵的其他五個性能參數(shù)都相應地發(fā)生變化。（4）功率：是指水泵在單位時間（秒）內(nèi)做功的大小。用N表示，單位：kw，(HP) 1馬力(HP)=0.736kw 1kw=1.36馬力(HP)分為：軸功率，有效功率，配套功率。輸入功率：即原動機傳給泵軸的功率，又稱軸功率。用N軸泵的性能表上或銘牌上所注的功率，就是軸功率。N軸=N效+N損泵內(nèi)損失功率N損主要包括：機械損失、容積損失、水力損失。機械損失：泵轉(zhuǎn)動時，泵軸和軸承、填料等，葉輪轉(zhuǎn)動與水，等摩擦。容積損失：葉輪與泵體之間的間隙能使少量水回流到葉輪進口及填料函處等。水力損失：水流在進出口流道

11、、葉片中的摩擦損失，水流流速、流向引起損失。輸出功率：是水流從水系那里得到的凈功率。也叫有效功率。用N效N效=RQH/102（KW） N效=gQH/1000（KW）：水的密度Kg/m3 g：重力加速度m/s2 Q：流量m3/sH：揚程m r：密度Kg/L輸入功率與輸出功率之差為泵內(nèi)損失功率。配套功率：是指一臺水泵應是配動力機的功率數(shù)位。用N配配套功率一般取軸功率的1.11.3倍。N配=（1.11.3）N軸（5）效率：是水泵有效功率與軸功率的比值。用表示，大小用%表示。是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標。=N效/N軸×100%=rQH/102N軸×100%水泵銘牌上的效率是對應于通過設

12、計流量時的效率。為最高效率。水泵總效率為三個效率，即容積效率，水力效率，機械效率的乘積。目前我國國產(chǎn)水泵中：中，小型水泵效率為70%-85%，大型水泵的效率為85%-90%。（6）允許吸上真空度：是指水泵不發(fā)生氣蝕時泵進口處允許的最低壓力。用Hs表示，單位：米水柱氣蝕余量：是指泵進口處單位體積的液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。用h單位：米水柱。水泵的允許吸上真空度越大（或氣蝕余量越小），則水泵的氣蝕性能越好。水泵的工作參數(shù)數(shù)字 漢語拼音 數(shù)字 數(shù)字 字母表示水泵進口 表示泵的種類 泵的流量 泵的揚程或1/10比轉(zhuǎn)數(shù) ABC表示葉輪或出口直徑 的加工程度1 離心泵： B或BA表示單級單吸懸臂

13、式 S或SH表示單級雙吸臥式 D-表示多級2 軸流泵： ZLB ZWB ZXB Z軸流式 L立式 W臥式 X斜式B葉片為半調(diào)節(jié) Q葉片為全調(diào)節(jié)3 混流泵： HB HL HWH混流泵 B臥式 L立式水泵速度三角形：V絕=V圓+V相絕對速度與圓周速度的夾角稱為絕對液角。相對速度與圓周速度相反方向的夾角稱為相對液角。水泵相似律是兩臺水泵在滿足幾何相似、運動相似和動力相似的前提下，它們的流量、揚程、軸功率遵循一定的變化規(guī)律。第一相似律：Qp/Qm=(Dp/Dm)3·np/nm第二相似律：Hp/Hm=( Dpnp /Dmnm)2第三相似律：Np/Nm=(Dp/Dm)5·(np/nm)

14、 3 水泵的比例律：Q1/Q2=n1/n2 H1/H2= (n1/n2)2 N1/N2=(n1/n2)3比轉(zhuǎn)速：比轉(zhuǎn)速是對水泵性能進行比較的一個綜合數(shù)據(jù)。是特指揚程為1m，功率為1馬力（HP）（0.735KW）,流量為0.75m3/s時，模型泵的葉輪的轉(zhuǎn)速。ns3.65nQ/H3/4n：水泵的額定轉(zhuǎn)速，r/min；H：水泵的額定揚程，m；H/Z：Z指泵的級數(shù)；Q：水泵的額定流量，m3/s，雙吸泵應取Q/2。比轉(zhuǎn)速與出水條件有關(guān)。水泵的實際性能水泵的流量和揚程關(guān)系曲線是一條隨著流量增加而下降的曲線。揚程曲線離心泵的揚程曲線下降較平緩，軸流泵的揚程曲線下降較陡。功率曲線：離心泵的功率曲線是一上升的

15、曲線，即功率隨著流量的增加而增加。 軸流泵的功率曲線是一下降的曲線，即功率隨著流量的增加而減小。效率曲線：在某一流量下對應的效率最高，稱之為最高效率點。將最高效率點下降58%的兩點所對應的流量點之間的范圍稱“高效區(qū)”，水泵運行希望在此高效區(qū)內(nèi)，以發(fā)揮更大的效益。離心泵的功率流量曲線，是一條隨著流量的增加而增加的曲線，在小流量時，水泵的功率較小，因此離心泵在起動時，可以關(guān)閥起動，使得動力機在小功率時，平穩(wěn)啟動，然后逐步開閥，進行正常運行。軸流泵在小流量時，軸功率很大，可以達到額定功率的2倍左右，對軸流泵不能關(guān)閥起動，必須開閥起動，以減少起動功率。水泵的氣蝕與防護氣蝕：又叫空化，是液體的特殊物理現(xiàn)

16、象。氣蝕對水泵性能的影響：1、 性能曲線下降；2、過流部件遭到剝蝕；3、氣蝕產(chǎn)生振動和噪音；氣蝕類型分四種：I類氣蝕；II類氣蝕；III類氣蝕；IV類氣蝕。I類、II類氣蝕刻稱為“無危害性氣蝕”，III類氣蝕稱“有害氣蝕”，IV類氣蝕稱為“間隙氣蝕”。必需氣蝕余量（臨界氣蝕余量）：在氣蝕臨態(tài)時，水泵吸水裝置能量扣除吸上高度和吸水管損失超過當時當?shù)貧饣瘔毫λ５母挥嗄芰?，用h臨表示。 h臨=V²/2g+W²/2g ：動能系數(shù)，通常=1.01.2； ：氣蝕系數(shù)。有效氣蝕余量（裝置氣蝕余量）：是指水泵進口處液體所具有的超過當時溫度下氣化壓力的富裕能量，用表示。h裝=Pa/g H吸

17、 h吸 Pv/g允許氣蝕余量：是指適當加大保證水泵工作不發(fā)生氣蝕的情況下的氣蝕余量。用h允表示。允許氣蝕余量越小，水泵的氣蝕性能越好。當h裝h允時，水泵不發(fā)生氣蝕，反之水泵發(fā)生氣蝕。允許吸上真空高度：保證水泵壓力最低點不產(chǎn)生（或產(chǎn)生較微弱的對水泵工作無危害）氣蝕時在水泵進口處允許的最大真空度。氣蝕相似律：是反映幾何形狀相似、運動工況相似的水泵其氣蝕性能之間的關(guān)系。兩臺相似的水泵，根據(jù)水泵的相似理論可推得它們的氣蝕余量之間的關(guān)系。h臨/h臨M=(nD/nMDM)2 比尺效應 hr1/hr2=(n1/n2)2氣蝕比轉(zhuǎn)速是表明水泵氣蝕性能的重要參數(shù)，也是氣蝕相似性的重要判斷依據(jù)。與推求水泵比轉(zhuǎn)速相類

18、似，可由水泵的相似理論推求出水泵的氣蝕比轉(zhuǎn)速。C3.65nQ/h臨3/4Q：最高效率點流量，m3/s，雙吸泵Q/2； n：r/min； h臨：氣蝕余量，m。氣蝕比轉(zhuǎn)速越大，抗氣蝕性能越好。水泵安裝高度的確定：根絕水泵的允許吸上真空高度Hs 計算：Hx=Hs - hx - v²/2g v²/2g：速度水頭，hx：吸水管的損失水頭m，Hx：水泵安裝高度m水泵氣蝕的防治與改善1、提高水泵抗氣蝕能力：從設計和制造工藝兩方面保證；滿足在使用地點，運行工況和使用條件下不發(fā)生氣蝕的要求，最好購買用抗氣蝕能力好的材料制成的水泵。2、在水泵裝置上和水泵運行中采取一些措施：要盡量減少不必要的管

19、路附件，如：底閥，彎頭，閘閥等。管路不要太長，進口管徑大一些。合理設計進水池，引水建筑物，使水流平順地進入水泵，以改善進口水流狀態(tài)。運行中要及時清理攔污柵，避免在水泵站進水中產(chǎn)生過大的水位落差。必要時，在滿足運行要求的前提下，可適當降低水泵轉(zhuǎn)速。對已經(jīng)被氣蝕損壞的過流部件，可采用表面保護技術(shù)加以修護。對重要水泵，采用不銹鋼等抗氣蝕材料制作水泵。水泵工況調(diào)節(jié)：1、 變速調(diào)節(jié)；2、變徑調(diào)節(jié)；3、變角調(diào)節(jié)。變角調(diào)節(jié)方式：1固定式，2半調(diào)節(jié)，3全調(diào)節(jié)。全調(diào)節(jié)：分為油壓式調(diào)節(jié)和機械式調(diào)節(jié)。全調(diào)節(jié)特點：1、在較大流量范圍內(nèi)，保持水泵運行效率不變，是比較經(jīng)濟的工況調(diào)節(jié)方法。2、根據(jù)需要可以使動力機始終在滿載

20、的情況下運行。效率高，抽水多，長期保持滿載，提高電機效率和功率因數(shù)。3、泵小角度起動，阻力矩小，減小動力機的起動負荷，便于機組起動，在停車前先把葉片安裝角度減小，可以減低停車時的倒流速度。泵房： 泵船 移動式 泵車泵房分基型干室型 固定式 濕室型塊基型 一、 分基型泵房特點：房屋基礎(chǔ)與機組基礎(chǔ)分開。形式：斜坡式擋土墻式混合式，使用于水源水位變幅小，水源側(cè)岸坡穩(wěn)定，安裝臥式機組的場合。二、干室型泵房特點：將泵房底板和側(cè)墻用鋼筋混凝土整體澆筑形成一個不透水的泵室。適用于進水池水位變幅較大或水泵吸程較低。形成：矩形圓形。分為上下兩層：上層安裝電氣設備，下層安裝水泵動力機管道。三、 濕室型泵房采用開敞

21、式進水池，進水池位于泵房的下部，水泵置于池內(nèi)，形成一個具有自由水面的泵室。分為上層電機層；下層水泵層。形式：墩墻式、排架式、圓筒式、開敞出流式。四、 塊基型泵房特點：將水泵的基礎(chǔ)、進水流道和泵房地板用鋼筋混凝土澆筑成一塊整體，構(gòu)成整個泵房的基礎(chǔ)。分為整體式、分建式兩種。泵房分為四層：自上而下為電機層（電動機和配電設備）、聯(lián)軸層（聯(lián)軸器、電纜、油氣水管道）、水泵層（供排水泵）、進水流道層（進水流道、排水廊道）。泵房內(nèi)部布置：臥式機組：分一列式和雙列式。配電設備布置：集中布置（一端式、一側(cè)式）、分散布置。進水建筑物：主要包括：進水涵閘、引渠、前池和進水池等。引渠的作用：是連通水源和泵房的明渠，保證

22、進水能力，水流平衡穩(wěn)定，水力損失小。引渠的設計要求：1 要有足夠的輸水能力，以滿足引水流量的要求。2 應盡量避開地質(zhì)構(gòu)造復雜。滲透性大和有崩塌可能的地段，渠身宜坐落在挖方地基上，并應少占耕地。3 要有攔污、沉沙、沖沙、攔冰等設施，防止污物，有害泥沙、冰塊進入前池。4 應為前池、進水池提供良好的水流條件，動能損失要小。渠中流速要小于不沖流速，而不大于不淤流速，以防止沖刷和淤積。引渠的幾何參數(shù)：1 盡量采用正向進水，即引水渠的中心線和前池、進水池的中心線在一條直線上。2 上渠彎道半徑不宜小于渠道水面寬的5倍，左渠道彎道半徑不宜小于渠道水面寬的2.5倍.彎道終點與前池進口之間宜有直線段,其長度為渠道寬度的10倍左右.3 引水渠中心線與河道中心線的交角(引水角)應控制在30º-50º之間.前池的作用: 平順的擴散水流,將引渠的水流均勻的輸送給進水池,為水泵提供良好的吸水條件;當水泵流量改變時,前池的容積起一定的調(diào)節(jié)作用,從而減小前池和引水渠的水位波動.前池的設計要求: 同