礦井排水學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1礦井礦井(kungjng)排水排水第一頁，共90頁。第四節(jié)第四節(jié) 離心式水泵在管路上離心式水泵在管路上(l shng)工作工作第五節(jié) 刮板輸送機的安裝、運轉(zhuǎn)、維護(hù)(wih)及故障處理第三節(jié)第三節(jié) 離心式水泵的工作理論離心式水泵的工作理論第二節(jié)第二節(jié) 離心式水泵主要結(jié)構(gòu)離心式水泵主要結(jié)構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 礦井排水設(shè)備概述礦井排水設(shè)備概述第五節(jié)第五節(jié) 離心式水泵的調(diào)節(jié)離心式水泵的調(diào)節(jié) 第六節(jié)第六節(jié) 礦井排水設(shè)備的選型計算礦井排水設(shè)備的選型計算 第七節(jié) 礦井排水設(shè)備的操作與運行、維護(hù)及故障處理 第1頁/共90頁第二頁，共90頁。24sqKT第一節(jié)第一節(jié) 礦井礦井(kungjng)排水設(shè)備排水設(shè)

2、備概述概述第2頁/共90頁第三頁，共90頁。礦礦水水大氣降大氣降水水地表水地表水含水層水含水層水?dāng)鄬铀當(dāng)鄬铀煽諈^(qū)水采空區(qū)水水力采煤和水砂充填后的廢水水力采煤和水砂充填后的廢水大氣降水可能從地表低洼地通過塌陷區(qū)裂隙或大氣降水可能從地表低洼地通過塌陷區(qū)裂隙或井口灌入井巷，造成災(zāi)害井口灌入井巷，造成災(zāi)害。地表水指河、湖、塘、溝及水庫的積水地表水指河、湖、塘、溝及水庫的積水。 含水層水如砂礫層含水、石灰?guī)r溶洞水，兩含水層水如砂礫層含水、石灰?guī)r溶洞水，兩者可能通過裂隙、斷層、舊巷等通道進(jìn)入井者可能通過裂隙、斷層、舊巷等通道進(jìn)入井巷。巷。斷層破碎帶常大量積水，特別是斷層與含水層斷層破碎帶常大量積水，特別

3、是斷層與含水層或地表水溝通時，補給豐富，威脅更大?；虻乇硭疁贤〞r，補給豐富，威脅更大。舊巷或采空區(qū)積水，往往靜水壓力大，來勢舊巷或采空區(qū)積水，往往靜水壓力大，來勢猛，且常含有害氣體，易造成人身事故。猛，且常含有害氣體，易造成人身事故。涌入礦井的水第3頁/共90頁第四頁，共90頁。礦井排水設(shè)備礦井排水設(shè)備(shbi)的任務(wù)的任務(wù) 將礦水及時地排到地面，為井下生產(chǎn)創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，保證人員的安全(nqun)工作和機械、電氣設(shè)備的良好運轉(zhuǎn)。涌水量涌水量最大涌水量：雨季和溶雪期涌水多，稱這時的涌水量最大涌水量：雨季和溶雪期涌水多，稱這時的涌水量為最大涌水量，用為最大涌水量，用qmaxqmax表示，所

4、對應(yīng)表示，所對應(yīng)(duyng)(duyng)的涌的涌水時間為最大涌水時間，用水時間為最大涌水時間，用tmaxtmax表示。表示。礦井涌水量：礦井涌水量：在單位時間內(nèi)涌入礦井的總水量稱為礦井涌量用在單位時間內(nèi)涌入礦井的總水量稱為礦井涌量用q q表示，其單位是表示，其單位是m m3 3/h/h。第4頁/共90頁第五頁，共90頁。絕對涌水量：單位絕對涌水量：單位(dnwi)(dnwi)時間內(nèi)涌入礦井的水的時間內(nèi)涌入礦井的水的體積量（體積量（q q），單位），單位(dnwi)(dnwi)是是m3/hm3/h正常涌水量：其它時間涌水量大致均勻正常涌水量：其它時間涌水量大致均勻(jnyn)(jnyn)，稱

5、，稱這時的涌水量為正常涌水量，用這時的涌水量為正常涌水量，用qzqz表示，所對應(yīng)的涌水表示，所對應(yīng)的涌水時間為正常涌水時間，用時間為正常涌水時間，用tztz表示。表示。相對涌水量：同時期內(nèi)相對于單位煤炭相對涌水量：同時期內(nèi)相對于單位煤炭(mitn)(mitn)產(chǎn)量產(chǎn)量的涌水量，也稱含水系數(shù)。以的涌水量，也稱含水系數(shù)。以“Ks”“Ks”表示。表示。 tmTqKs/243TT同時期內(nèi)煤炭日產(chǎn)量（同時期內(nèi)煤炭日產(chǎn)量（t t）第5頁/共90頁第六頁，共90頁。礦水性質(zhì)礦水性質(zhì)1 1）溫度）溫度 隨井深增高。隨井深增高。2 2）密度）密度(md) (md) 比清水大。比清水大。=1015-=1015-1

6、025kg/m31025kg/m33 3）化學(xué)性質(zhì)）化學(xué)性質(zhì) 礦水略帶酸性，當(dāng)?shù)V水略帶酸性，當(dāng)PH5PH5時，應(yīng)采時，應(yīng)采取措施。取措施。礦井涌水量等級礦井涌水量等級1 1）涌水量小的礦井：）涌水量小的礦井：Q2m3/minQ15m3/minQ15m3/min第6頁/共90頁第七頁，共90頁。涌入礦井中的水根據(jù)巷道標(biāo)高不同涌入礦井中的水根據(jù)巷道標(biāo)高不同(b tn)(b tn)有兩種排水方式。有兩種排水方式。巷道巷道(hng do)(hng do)高于地面的礦井高于地面的礦井礦井涌水可沿巷道礦井涌水可沿巷道(hng do)(hng do)(平硐平硐) )一側(cè)水溝自行流出礦外一側(cè)水溝自行流出礦外巷

7、道低于地面的礦井巷道低于地面的礦井可用排水設(shè)備將水排到地面。可用排水設(shè)備將水排到地面。 目前，根據(jù)礦井深度、開拓方式、涌水時間以及各水目前，根據(jù)礦井深度、開拓方式、涌水時間以及各水平涌水量的大小，可采用不同的排水系統(tǒng)。平涌水量的大小，可采用不同的排水系統(tǒng)。 ( (一一) ) 單水平開采的排水系統(tǒng)單水平開采的排水系統(tǒng)（二）多水平同時開采的排水系統(tǒng)（二）多水平同時開采的排水系統(tǒng)二、礦井排水系統(tǒng)二、礦井排水系統(tǒng)第7頁/共90頁第八頁，共90頁。(一一) 單水平單水平(shupng)開采的排水系統(tǒng)開采的排水系統(tǒng)直接直接(zhji)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)（a）豎井單水平）豎井單水平(shupng)開采開采（b

8、）斜井單水平開采）斜井單水平開采o全部礦水聚集于水全部礦水聚集于水倉中，并用排水設(shè)倉中，并用排水設(shè)備直接排至地面。備直接排至地面。o排水管可沿井排水管可沿井筒敷設(shè)或敷設(shè)筒敷設(shè)或敷設(shè)在專用鉆孔中在專用鉆孔中，系統(tǒng)簡單系統(tǒng)簡單開拓量小開拓量小基建費用基建費用低低管理方便管理方便第8頁/共90頁第九頁，共90頁。(一一) 單水平單水平(shupng)開采的排水系統(tǒng)開采的排水系統(tǒng)分段分段(fn dun)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)（c）井筒）井筒(jn tn)中部開拓中部開拓泵房和水倉泵房和水倉（d）只開中間泵房，不開水倉）只開中間泵房，不開水倉o優(yōu)點是上、下設(shè)備互不影響，可靠性高，但開拓工程量大；o不開拓中間水

9、倉，但因要求上、下任意兩臺水泵都能串聯(lián)工作，而使管路布置十分復(fù)雜，并且下部的排水設(shè)備可能受到全井深的水頭壓力。優(yōu)先采用第9頁/共90頁第十頁，共90頁。(二二) 多水平多水平(shupng)同時開采的排水系統(tǒng)同時開采的排水系統(tǒng)1 1、獨立、獨立(dl)(dl)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)o當(dāng)各水平涌水量都較大時，在各水當(dāng)各水平涌水量都較大時，在各水平分別設(shè)置平分別設(shè)置(shzh)(shzh)水倉、泵房水倉、泵房和排水設(shè)備，以便將各自水平的水和排水設(shè)備，以便將各自水平的水直接排至地面。直接排至地面。優(yōu)點是上、下水平互不干擾；優(yōu)點是上、下水平互不干擾；缺點是設(shè)備多，管路多。缺點是設(shè)備多，管路多。第10頁/共9

10、0頁第十一頁，共90頁。(二二) 多水平同時多水平同時(tngsh)開采的排水系統(tǒng)開采的排水系統(tǒng)2.2.集中集中(jzhng)(jzhng)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng) o當(dāng)上水平的涌水量較小，沒有必要單獨設(shè)當(dāng)上水平的涌水量較小，沒有必要單獨設(shè)置排水設(shè)備時，可將上水平的水下放到下置排水設(shè)備時，可將上水平的水下放到下水平，而后水平，而后(r hu)(r hu)由下水平的水泵排由下水平的水泵排至地面。至地面。優(yōu)點是只需一套排水設(shè)備；優(yōu)點是只需一套排水設(shè)備；缺點是上水平的水下放后再上排缺點是上水平的水下放后再上排，損失了水的位能，增加了電耗，損失了水的位能，增加了電耗。第11頁/共90頁第十二頁，共90頁。(二

11、二) 多水平同時多水平同時(tngsh)開采的排水系統(tǒng)開采的排水系統(tǒng)3.3.分段分段(fn dun)(fn dun)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng) o將下水平將下水平(shupng)(shupng)的水用輔助排的水用輔助排水設(shè)備排至上水平水設(shè)備排至上水平(shupng)(shupng)的水的水倉中，然后集中排至地面。倉中，然后集中排至地面。缺點一旦上水平的排水設(shè)備發(fā)生故障，兩水平都有被淹沒的危險。o常用于具有下山的緩傾斜煤層礦井、且涌水量較小的情況第12頁/共90頁第十三頁，共90頁。礦井排水設(shè)備由水泵、電動機、啟動礦井排水設(shè)備由水泵、電動機、啟動(qdng)(qdng)設(shè)備、管路及管路附件、儀表等組成。設(shè)

12、備、管路及管路附件、儀表等組成。 礦山(kungshn)排水設(shè)備示意圖 1-離心式水泵；2-電動機；3-啟動設(shè)備；4-吸水管；5-濾水器；6-底閥；7-排水管；8-調(diào)節(jié)閘閥；9-逆止閥；10-旁通管；11-引水漏斗；12-放水管；13-防水閘閥；14-真空表；15-壓力表；16-放氣栓；17-吸水井 第13頁/共90頁第十四頁，共90頁。1.D1.D型離心式水泵型離心式水泵(shubng)(shubng)第二節(jié)第二節(jié) 離心式水泵離心式水泵(shubng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型泵是單吸、多級、分段式離心泵。型泵是單吸、多級、分段式離心泵。o它可輸送水溫低于0的清水或物理性能類似于水的液體。o其流量范圍和

13、揚程范圍大。o目前礦井主排水泵多采用D型泵。D型水泵經(jīng)多年的發(fā)展已形成系列，其結(jié)構(gòu)形式基本相同，只是尺寸大小不同。第14頁/共90頁第十五頁，共90頁。1. D型離心式水泵主要部件(bjin)(組裝)第15頁/共90頁第十六頁，共90頁。一、D型泵的構(gòu)造(guzo)轉(zhuǎn)動(zhun dng)部分泵軸聯(lián)軸器軸套葉輪(yln)平衡盤固定部分泵體導(dǎo)葉軸承部分密封部分第16頁/共90頁第十七頁，共90頁。第17頁/共90頁第十八頁，共90頁。D D型泵的構(gòu)造型泵的構(gòu)造(guzo)(guzo)（1 1）葉輪）葉輪(yln(yln) )鑄成一個(y )整體第18頁/共90頁第十九頁，共90頁。（2 2）泵軸

14、）泵軸材材 料料傳遞扭矩和支承套裝在它上面的其它傳遞扭矩和支承套裝在它上面的其它(qt)(qt)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動部件。動部件。4545號鋼鍛造號鋼鍛造(dunzo)(dunzo)加工加工作作 用用 軸軸 套套 防止防止(fngzh)(fngzh)泵軸銹蝕泵軸銹蝕（3 3）軸向推力及平衡裝置）軸向推力及平衡裝置產(chǎn)生軸向推力的原因：產(chǎn)生軸向推力的原因：(1)(1)由于作用在葉輪前，后輪盤上的壓力不平衡；由于作用在葉輪前，后輪盤上的壓力不平衡；(2)(2)由于葉輪內(nèi)水流動量發(fā)生變化；由于葉輪內(nèi)水流動量發(fā)生變化；(3)(3)由于大小口環(huán)磨損嚴(yán)重，泄漏量增加，使葉輪前后輪由于大小口環(huán)磨損嚴(yán)重，泄漏量增加，使葉輪前

15、后輪盤上的壓力分布規(guī)律發(fā)生變化盤上的壓力分布規(guī)律發(fā)生變化 第19頁/共90頁第二十頁，共90頁。第20頁/共90頁第二十一頁，共90頁。平衡(pnghng)裝置示意圖A-平衡(pnghng)盤；B-平衡(pnghng)盤室；C-平衡(pnghng)盤襯環(huán)（平衡(pnghng)座）；D-末級葉輪 D平衡平衡(pnghng)(pnghng)盤盤第21頁/共90頁第二十二頁，共90頁。第22頁/共90頁第二十三頁，共90頁。平衡平衡(pnghng)(pnghng)孔孔第23頁/共90頁第二十四頁，共90頁。采用平衡采用平衡(pnghng)(pnghng)葉輪葉輪第24頁/共90頁第二十五頁，共90頁

16、。第25頁/共90頁第二十六頁，共90頁。第26頁/共90頁第二十七頁，共90頁。進(jìn)水段進(jìn)水段出水出水(ch(ch shushu)段段中間段中間段吸水口，水平吸水口，水平(shup(shupng)ng)出水口，垂直出水口，垂直(chuzh)(chuzh)向上向上(4) (4) 固定部分固定部分第27頁/共90頁第二十八頁，共90頁。固定部分主要包括固定部分主要包括(boku)(boku)進(jìn)水段、中段和出水段等部件，進(jìn)水段、中段和出水段等部件，用拉緊螺栓連接。用拉緊螺栓連接。吸水口為水平方向并位于進(jìn)水段，出水口為垂直方向并位于出吸水口為水平方向并位于進(jìn)水段，出水口為垂直方向并位于出水段。水段。

17、（1 1）進(jìn)水段）進(jìn)水段 將吸水管中的水均勻地引向第一級葉輪入口，降低流動損失將吸水管中的水均勻地引向第一級葉輪入口，降低流動損失。 （2 2）中段）中段(zhn dun)(zhn dun)導(dǎo)水圖導(dǎo)水圖1-1-導(dǎo)水葉片導(dǎo)水葉片(ypin)(ypin)；2-2-返水（反導(dǎo)）葉片返水（反導(dǎo)）葉片(ypin)(ypin)第28頁/共90頁第二十九頁，共90頁。(3)(3)出水出水(ch shu)(ch shu)段段收集最后一級葉輪流出的高壓水，并以最小的損失把水均勻地引至出收集最后一級葉輪流出的高壓水，并以最小的損失把水均勻地引至出口。同時在擴(kuò)散管中將水的一部分動能（動壓）轉(zhuǎn)化口。同時在擴(kuò)散管中將水

18、的一部分動能（動壓）轉(zhuǎn)化(zhunhu)(zhunhu)為為壓力能（靜壓）。壓力能（靜壓）。 第29頁/共90頁第三十頁，共90頁。(5)(5)密封密封(mfng)(mfng)部分部分（1 1）葉輪）葉輪(yln)(yln)密封密封 密封環(huán)密封環(huán)1-葉輪；葉輪；2-大口大口(d ku)環(huán)；環(huán)；3-小口環(huán)；小口環(huán)；4-泵殼泵殼 第30頁/共90頁第三十一頁，共90頁。（2 2）吸水側(cè)和排水側(cè)密封）吸水側(cè)和排水側(cè)密封(mfng)(mfng)吸水側(cè)填料吸水側(cè)填料(tinlio)(tinlio)密封結(jié)構(gòu)密封結(jié)構(gòu)1-1-填料填料(tinlio)(tinlio)壓蓋；壓蓋；2-2-進(jìn)水段；進(jìn)水段；3-3-

19、軸套；軸套；4-4-壓蓋螺栓；壓蓋螺栓；5-5-水封環(huán)；水封環(huán)；6-6-填料填料(tinlio) (tinlio) 第31頁/共90頁第三十二頁，共90頁。D D型泵型號型泵型號(xngho)(xngho)意義意義第32頁/共90頁第三十三頁，共90頁。字母字母意義意義字母字母意義意義D分段式多級泵分段式多級泵KD中開式多級泵中開式多級泵DG分段式多級鍋爐給水泵分段式多級鍋爐給水泵QJ井用潛水泵井用潛水泵DL立軸多級泵立軸多級泵S單級雙吸式離心泵單級雙吸式離心泵DS首級用雙吸葉輪的分段式首級用雙吸葉輪的分段式多級泵多級泵M耐磨泵耐磨泵F耐腐蝕泵耐腐蝕泵WB微型離心泵微型離心泵JC長軸深井泵長軸

20、深井泵WG高揚程橫軸污水泵高揚程橫軸污水泵部分離心泵型號中某些漢語拼音字母通常所代表部分離心泵型號中某些漢語拼音字母通常所代表(dibio)的意義的意義 第33頁/共90頁第三十四頁，共90頁。2. IS2. IS（B B）型離心式水泵）型離心式水泵(shubng)(shubng)IS型水泵(shubng)是單吸、單級、懸臂式離心泵。輸送清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體，液溫不得起過80。其流量范圍為4.5360m3/h，揚程為898m，可供小型礦井或采區(qū)局部排水及井底水窩排水等使用。IS型離心泵構(gòu)造(guzo)簡圖 特點：特點：體積小，重量輕，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，工作結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠

21、，零部件少，可靠，零部件少，易于加工和維護(hù)。易于加工和維護(hù)。 第34頁/共90頁第三十五頁，共90頁。離心式水泵簡圖離心式水泵簡圖1-1-葉輪；葉輪；2-2-葉片；葉片；3-3-泵軸；泵軸；4-4-外殼外殼(wi k)(wi k)；5-5-吸水管；吸水管；6-6-濾水器底閥；濾水器底閥；7-7-排水管；排水管；8-8-漏斗；漏斗；9-9-閘閥閘閥 優(yōu)點優(yōu)點(yudin)(yudin)：轉(zhuǎn)數(shù)高、轉(zhuǎn)數(shù)高、體積小、體積小、質(zhì)量輕、質(zhì)量輕、效率高效率高 第三節(jié)第三節(jié) 離心式水泵的工作原理離心式水泵的工作原理第35頁/共90頁第三十六頁，共90頁。同時，葉輪中心由于流體被甩出而形成同時，葉輪中心由于流體

22、被甩出而形成真空真空(zhnkng)(zhnkng)，外界的流體在大氣，外界的流體在大氣壓的作用下，沿泵或風(fēng)機的進(jìn)口吸入葉壓的作用下，沿泵或風(fēng)機的進(jìn)口吸入葉輪，如此源源不斷地輸送流體。輪，如此源源不斷地輸送流體。第36頁/共90頁第三十七頁，共90頁。主要性能參數(shù)有：流量、揚程、功率、效率、轉(zhuǎn)速和允許吸上主要性能參數(shù)有：流量、揚程、功率、效率、轉(zhuǎn)速和允許吸上真空度等。真空度等。流量指單位時間內(nèi)水泵流量指單位時間內(nèi)水泵(shubng)(shubng)排出液體的體積。用排出液體的體積。用Q Q表表示，單位為示，單位為m3/sm3/s或或m3/hm3/h。 揚程指單位重量液體獲得的能量。用揚程指單位

23、重量液體獲得的能量。用H H表示，單位為表示，單位為m m。 H= H=（P1-P2P1-P2）/第37頁/共90頁第三十八頁，共90頁。功率水泵在單位時間內(nèi)所做功的大小。用N表示(biosh)，單位為kW。 效率指水泵有效功率與軸功率的比值。用表示(biosh)。轉(zhuǎn)速指水泵軸和葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，用n表示(biosh)，單位為r/min。 允許吸上真空度指水泵在不發(fā)生汽蝕的條件下，水泵吸水口所允許的真空度。用Hs表示(biosh)，單位為m。 %1001000NrQHNNx1000rQHNx第38頁/共90頁第三十九頁，共90頁。0D1D2D1b2b，葉片(ypin)的進(jìn)口直徑為葉輪的外徑葉輪

24、的外徑(wi jn)(wi jn)也就是葉片的出口直徑為也就是葉片的出口直徑為葉片的進(jìn)口葉片的進(jìn)口(jn ku)(jn ku)寬度為寬度為出口寬度為出口寬度為葉輪的進(jìn)口直徑為葉輪的進(jìn)口直徑為速度三角形速度三角形第39頁/共90頁第四十頁，共90頁。第40頁/共90頁第四十一頁，共90頁。幾個(j )概念sincosrucccc第41頁/共90頁第四十二頁，共90頁。第42頁/共90頁第四十三頁，共90頁。（1 1）葉片的數(shù)目無限）葉片的數(shù)目無限(wxin)(wxin)多，葉片無限多，葉片無限(wxin)(wxin)薄，流薄，流動的每條流線都具有與葉片相同的形狀。動的每條流線都具有與葉片相同的形

25、狀。（2 2）流動是軸對稱的相對定常流動，即在同一半徑的圓柱面）流動是軸對稱的相對定常流動，即在同一半徑的圓柱面上，各運動參數(shù)均相同，而且不隨時間變化。上，各運動參數(shù)均相同，而且不隨時間變化。（3 3）流經(jīng)葉輪的是理想流體，粘度為零，因此無流動阻力）流經(jīng)葉輪的是理想流體，粘度為零，因此無流動阻力損失產(chǎn)生。損失產(chǎn)生。第43頁/共90頁第四十四頁，共90頁。第44頁/共90頁第四十五頁，共90頁。能量能量(nngling)(nngling)方程式的推導(dǎo)方程式的推導(dǎo)控制控制(kngzh)體和坐標(biāo)系（相對）體和坐標(biāo)系（相對） 第45頁/共90頁第四十六頁，共90頁。 3、動量矩定理(dngl)及其分析

26、 在穩(wěn)定流動在穩(wěn)定流動(lidng)(lidng)中，中，M=M=K K。且，單位時間內(nèi)流出、流。且，單位時間內(nèi)流出、流進(jìn)控制體的流體對轉(zhuǎn)軸的動量矩進(jìn)控制體的流體對轉(zhuǎn)軸的動量矩K K 分別為：分別為：K2= qVT 2 l2= qVT 2 r2cos 2 ，K1= qVT 1 l1= qVT 1 r1cos 1 作用作用(zuyng)在控制體內(nèi)流體上的外力有質(zhì)量力和表面力。其對轉(zhuǎn)在控制體內(nèi)流體上的外力有質(zhì)量力和表面力。其對轉(zhuǎn)軸的力矩軸的力矩M由假設(shè)可知：該力矩只有轉(zhuǎn)軸通過葉片傳給流體的力矩。則由假設(shè)可知：該力矩只有轉(zhuǎn)軸通過葉片傳給流體的力矩。則M= qVT( 2 r2cos 2 - - 1 r

27、1cos 1 )第46頁/共90頁第四十七頁，共90頁。當(dāng)葉輪以等角速度旋轉(zhuǎn)時，則原動機通過轉(zhuǎn)軸傳給流體當(dāng)葉輪以等角速度旋轉(zhuǎn)時，則原動機通過轉(zhuǎn)軸傳給流體(lit)(lit)的功率為：的功率為： 由于由于(yuy)u2=r2、u1=r1、2u=2cos2、1u=1cos1，代入上式得，代入上式得 ：P=M= qVT ( 2 r2cos 2 - - 1 r1cos 1 )P= qVT(u2 2u - - u1 1u ) 3、動量矩定理(dngl)及其分析 第47頁/共90頁第四十八頁，共90頁。 上兩式對軸流式葉輪也成立，故稱其為葉片式泵與風(fēng)機上兩式對軸流式葉輪也成立，故稱其為葉片式泵與風(fēng)機(fn

28、 j)的能量方程式，又稱歐拉方程式（的能量方程式，又稱歐拉方程式（Euler.L ，1756.）。）。 3、動量矩定理(dngl)及其分析 （）pT = gHT = (u2 2u - - u1 1u )而單位體積流體流經(jīng)葉輪時所獲得的能量，即無限多葉而單位體積流體流經(jīng)葉輪時所獲得的能量，即無限多葉片時的理論能頭片時的理論能頭 pT 為：為： 則單位重力流體流經(jīng)葉輪時所獲得的能量，即無限多葉則單位重力流體流經(jīng)葉輪時所獲得的能量，即無限多葉片時的理論能頭片時的理論能頭 HT 為：為： )(g1gu11u22TT uuqPHV（） 第48頁/共90頁第四十九頁，共90頁。221 11TuuHu cu

29、 cg第49頁/共90頁第五十頁，共90頁。3 3、提高無限多葉片時理論、提高無限多葉片時理論(lln)(lln)能頭的幾能頭的幾項措施：項措施：)(g1u11u22T uuH （2）增大）增大(zn d)葉輪外徑和提高葉輪轉(zhuǎn)速。因葉輪外徑和提高葉輪轉(zhuǎn)速。因u2=2D2n/60，故，故D2和和n HT。 目前火力發(fā)電廠大型給水泵的轉(zhuǎn)速已高達(dá)目前火力發(fā)電廠大型給水泵的轉(zhuǎn)速已高達(dá)7500r/min。第50頁/共90頁第五十一頁，共90頁。后向式（后向式（ 2y 90 ）徑向徑向(jn xin)式（式（ 2y 90 ）前向式（前向式（ 2y 90 ）葉片出口葉片出口(ch ku)安裝角：安裝角： 2

30、y = （葉片出口（葉片出口(ch ku)切向，切向，- u2）離心式葉輪離心式葉輪(yln)的三的三種型式種型式 第51頁/共90頁第五十二頁，共90頁。 2y 對對HT 的影響的影響(yngxing)為提高理論揚程為提高理論揚程HT，設(shè)計上使，設(shè)計上使190。則在轉(zhuǎn)速。則在轉(zhuǎn)速n、流量、流量qV、葉輪葉片、葉輪葉片(ypin)一定的情況下，有：一定的情況下，有： 2y2y2r222u2Tctgctgg1g1 bauuuH第52頁/共90頁第五十三頁，共90頁。第53頁/共90頁第五十四頁，共90頁。討論討論(toln)1從結(jié)構(gòu)角度：當(dāng)從結(jié)構(gòu)角度：當(dāng)HT=const.，前向式葉輪，前向式葉輪

31、(yln)結(jié)構(gòu)小結(jié)構(gòu)小，重量輕，投資少。，重量輕，投資少。2從能量轉(zhuǎn)化從能量轉(zhuǎn)化(zhunhu)和效率角度：前向式葉輪流道擴(kuò)散度和效率角度：前向式葉輪流道擴(kuò)散度大且壓出室能頭轉(zhuǎn)化大且壓出室能頭轉(zhuǎn)化(zhunhu)損失也大；而后向式則反之，故其克損失也大；而后向式則反之，故其克服管路阻力的能力相對較好。服管路阻力的能力相對較好。3從防磨損和積垢角度：徑向式葉輪較好，前向式葉輪較差，從防磨損和積垢角度：徑向式葉輪較好，前向式葉輪較差，而后向式居中。而后向式居中。4從功率特性角度：當(dāng)從功率特性角度：當(dāng)qV 時，前向式葉輪時，前向式葉輪Psh ，易發(fā)生過，易發(fā)生過載問題。載問題。第54頁/共90頁第五

32、十五頁，共90頁。 1 1、無限葉片數(shù)的理解、無限葉片數(shù)的理解 葉片型線嚴(yán)格控制流體流動。葉片型線嚴(yán)格控制流體流動。2 2、有限葉片數(shù)的理解葉片型線不能完全控制流體流動。有限葉片數(shù)的理解葉片型線不能完全控制流體流動。 AA軸向渦流軸向渦流(wli)試驗試驗3、軸向渦流流體、軸向渦流流體(理想理想)相對于旋轉(zhuǎn)的容器，由于其慣性相對于旋轉(zhuǎn)的容器，由于其慣性產(chǎn)生產(chǎn)生(chnshng)一個與旋轉(zhuǎn)容器反向的旋轉(zhuǎn)運動。一個與旋轉(zhuǎn)容器反向的旋轉(zhuǎn)運動。流體在葉輪流流體在葉輪流(lnli)道中的道中的流動流動A 離心葉輪實際壓頭特性離心葉輪實際壓頭特性第55頁/共90頁第五十六頁，共90頁。1、流線和速度、流線

33、和速度(sd)三角形發(fā)生變化，分布不均三角形發(fā)生變化，分布不均； 葉片數(shù)有限葉片數(shù)有限(yuxin)(yuxin)時對理論能時對理論能頭的影響頭的影響 軸向渦流對進(jìn)、出口軸向渦流對進(jìn)、出口(ch ku)速度三角速度三角形的影響形的影響 pwpw，非非工工作作面面，工工作作面面 p形成形成阻力矩阻力矩； 2 2、第56頁/共90頁第五十七頁，共90頁。3 3、使理論、使理論(lln)(lln)能頭能頭降低：降低： 不是效率，不是由損失造成的；不是效率，不是由損失造成的；流體慣性流體慣性有限葉片有限葉片軸向滑移；軸向滑移； T1u12u2T1KHuugH a. HT (pT ) HT (pT) ，

34、即：即： T1u12u2TKpuup 第57頁/共90頁第五十八頁，共90頁。第58頁/共90頁第五十九頁，共90頁。離 心 式 葉 輪 的 損 失離 心 式 葉 輪 的 損 失(snsh)(snsh)和效率和效率1、機械(jxi)損失和機械(jxi)效率 2、容積損失、容積損失(snsh)和容和容積效率積效率3 3、流動損失和流動效率、流動損失和流動效率 第59頁/共90頁第六十頁，共90頁。機械損失（用功率機械損失（用功率 Pm表示）包括：表示）包括：軸與軸封、軸與軸與軸封、軸與軸承軸承及葉輪及葉輪圓盤摩擦圓盤摩擦所損失的功率，一般分別用所損失的功率，一般分別用 Pm1和和 Pm2表示。表

35、示。1 1、什么是機械損失、什么是機械損失 2 2、機械、機械(jxi)(jxi)損失的定性分損失的定性分析析 1、機械損失(snsh)和機械效率 ，與軸承、軸封的結(jié)構(gòu)形式、填料種類、軸頸的加，與軸承、軸封的結(jié)構(gòu)形式、填料種類、軸頸的加工工藝以及流體密度有關(guān)，約為工工藝以及流體密度有關(guān)，約為1%3%Psh第60頁/共90頁第六十一頁，共90頁。3 3、機械效率、機械效率(jxi xiol)(jxi xiol)機械損失功率的大小，用機械效率機械損失功率的大小，用機械效率 m來衡量。機械效率來衡量。機械效率等于軸功率克服機械損失后所剩余的功率（即流動功率等于軸功率克服機械損失后所剩余的功率（即流動

36、功率Ph）與軸功率與軸功率Psh之比：之比：shhshmshmPPPPP 機械效率和比轉(zhuǎn)速機械效率和比轉(zhuǎn)速(zhun s)(zhun s)有關(guān)，表有關(guān)，表1-31-3可用來粗略估算泵的機械效率?？捎脕泶致怨浪惚玫臋C械效率。 表表1-3 m與與ns的關(guān)系的關(guān)系(gun x)（泵）（泵）比轉(zhuǎn)速 ns5060708090100機械效率m（%）848789919293第61頁/共90頁第六十二頁，共90頁。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，在動、靜部件間隙兩側(cè)壓強差的作用下，部分流體當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，在動、靜部件間隙兩側(cè)壓強差的作用下，部分流體從高壓側(cè)通過從高壓側(cè)通過(tnggu)間隙流向低壓側(cè)所造成的能量損失稱為容積（泄間

37、隙流向低壓側(cè)所造成的能量損失稱為容積（泄漏）損失，用功率漏）損失，用功率PV 表示。表示。 2、容積、容積(rngj)損失和容積損失和容積(rngj)效率效率泵的容積損失主要發(fā)生泵的容積損失主要發(fā)生(fshng)在以下幾個部位在以下幾個部位多級泵的級間間隙處；多級泵的級間間隙處；葉輪入口與外殼之間的間隙處；葉輪入口與外殼之間的間隙處；平衡軸向力裝置與外殼之間的平衡軸向力裝置與外殼之間的間隙間隙處以及軸封間隙處等。處以及軸封間隙處等。第62頁/共90頁第六十三頁，共90頁。 容積容積(rngj)效率效率 容積損失的大小用容積效率容積損失的大小用容積效率V 來衡量。容積效率為考慮來衡量。容積效率為

38、考慮容積損失后的功率與未考慮容積損失前的功率之比：容積損失后的功率與未考慮容積損失前的功率之比：qqqqqHqHqPPVVVVVVV TTTThgg ns=5060708090100qV90m3/hqV145m3/h0.800.900.8350.9200.860.940.8750.9500.8900.9550.900.96表表1-4 1-4 給水泵的容積給水泵的容積(rngj)(rngj)效率效率比轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速 V流量流量第63頁/共90頁第六十四頁，共90頁。1 1、什么、什么(shn me)(shn me)是流是流動損失動損失 流動流動(lidng)(lidng)損失和損失和流動流動(lid

39、ng)(lidng)效率效率 流動損失是指：泵與風(fēng)機工作時，由于流體和流道壁面流動損失是指：泵與風(fēng)機工作時，由于流體和流道壁面發(fā)生摩擦、流道幾何形狀改變使流速發(fā)生摩擦、流道幾何形狀改變使流速(li s)變化而產(chǎn)生旋渦、變化而產(chǎn)生旋渦、以及偏離設(shè)計工況時產(chǎn)生的沖擊等所造成的損失。以及偏離設(shè)計工況時產(chǎn)生的沖擊等所造成的損失。2 2、流動損失的定性分析、流動損失的定性分析 流動損失和過流部件的幾何形狀，壁面粗糙度、流體的流動損失和過流部件的幾何形狀，壁面粗糙度、流體的粘性及流速、運行工況等因素密切相關(guān)。粘性及流速、運行工況等因素密切相關(guān)。沖擊損失沖擊損失 摩擦損失和局部損失摩擦損失和局部損失分分類類

40、第64頁/共90頁第六十五頁，共90頁。2 2、流動、流動(lidng)(lidng)損失的定性分析損失的定性分析 1）摩擦損失和局部損失）摩擦損失和局部損失 當(dāng)流動當(dāng)流動(lidng)處于阻力平方區(qū)時，處于阻力平方區(qū)時，這部分損失與流量的平方成正比，可定性地用下式表示：這部分損失與流量的平方成正比，可定性地用下式表示：232221jfVVVqKqKqKhh 2）沖擊損失）沖擊損失 當(dāng)流量偏離設(shè)計流量時，在葉片入口和出口當(dāng)流量偏離設(shè)計流量時，在葉片入口和出口處，流速變化使流動處，流速變化使流動(lidng)角不等于葉片的安裝角，從而產(chǎn)生沖角不等于葉片的安裝角，從而產(chǎn)生沖擊損失。擊損失。 沖擊損

41、失可用下式估算，即沖擊損失可用下式估算，即 2d4s)(VVqqKh 第65頁/共90頁第六十六頁，共90頁。2 2、流動損失、流動損失(snsh)(snsh)的定性分析的定性分析 2）沖擊）沖擊(chngj)損失損失當(dāng)流量大于設(shè)計當(dāng)流量大于設(shè)計流量時，流量時， 1y 1，則，則 = 1y 10，稱為負(fù)，稱為負(fù)沖角。沖角。第66頁/共90頁第六十七頁，共90頁。2 2、流動損失、流動損失(snsh)(snsh)的定性分析的定性分析 實踐證明：正沖角時，由于渦流發(fā)生在吸力邊，能量實踐證明：正沖角時，由于渦流發(fā)生在吸力邊，能量損失比負(fù)沖角（渦流發(fā)生在壓力邊）時為小。因此損失比負(fù)沖角（渦流發(fā)生在壓力

42、邊）時為小。因此(ync)，設(shè)計時，一般取正沖角設(shè)計時，一般取正沖角=35。若全部流動若全部流動(lidng)損失損失用用hw表示，則：表示，則： hw= hf+ hj+ hs 正沖角的存在，對改善正沖角的存在，對改善泵的汽蝕性能也有好處。泵的汽蝕性能也有好處。 流動損失曲線流動損失曲線存在存在流動損失最小工況。流動損失最小工況。流動損失和流動效率流動損失和流動效率 第67頁/共90頁第六十八頁，共90頁。3 3、流動、流動(lidng)(lidng)效率效率 流動損失的大小用流動效率流動損失的大小用流動效率(xio l)h來衡量。流動效率來衡量。流動效率(xio l)等于考慮流動損失后的功率

43、（即有效功率）與未考慮流動損失前的功等于考慮流動損失后的功率（即有效功率）與未考慮流動損失前的功率之比率之比 ，即，即TTTehppHHHgqHgqPPVV 泵與風(fēng)機的總效率泵與風(fēng)機的總效率 泵與風(fēng)機的總效率等于有效功率和軸功率之比。即：泵與風(fēng)機的總效率等于有效功率和軸功率之比。即： hmehshhshe VPPPPPPPP 第68頁/共90頁第六十九頁，共90頁。1 1、泵與風(fēng)機的性能、泵與風(fēng)機的性能(xngnng)(xngnng)及性能及性能(xngnng)(xngnng)曲線曲線Vq 3 3、性能曲線的繪制方法（試驗方法及借助、性能曲線的繪制方法（試驗方法及借助(jizh)(jizh)比

44、比例定律）例定律）2 2、性能、性能(xngnng)(xngnng)曲線曲線的作用的作用能直觀地反映能直觀地反映泵與風(fēng)機泵與風(fēng)機的總體性能，對其所在系統(tǒng)的安的總體性能，對其所在系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行意義重大；全和經(jīng)濟(jì)運行意義重大；作為設(shè)計及修改新、老產(chǎn)品的依據(jù)；相似設(shè)計的基礎(chǔ)；作為設(shè)計及修改新、老產(chǎn)品的依據(jù)；相似設(shè)計的基礎(chǔ)；工作狀態(tài)工作狀態(tài)工況（運行、設(shè)計、最佳）工況（運行、設(shè)計、最佳）n=const.主要的主要的H- -qV 或或 p- -qVPsh- -qV - -qVNPSH- -qVn=const.其次其次Hs- -qV 離心式泵與風(fēng)機的性能曲線離心式泵與風(fēng)機的性能曲線第69頁/共90頁

45、第七十頁，共90頁。TT222y2222y22T222u2T-gctgg)ctg(gg1VVVBqAqbDuubDquuuH )(g1u11u22T uuH第70頁/共90頁第七十一頁，共90頁。qVHTT222y2222y22T222u2T-gctgg)ctg(gg1VVVBqAqbDuubDquuuH 2）H-qV曲曲線線(qxin)能頭與流量性能能頭與流量性能(xngnng)曲曲線（線（H-qV）1）HT-qVT曲線曲線(qxin) 由無限多葉片時的理論能由無限多葉片時的理論能頭可得：頭可得：HT=KHT ，qVT- -q =qVH=HT- -hw ，HT - -qVTHT- -qVTh

46、f+ +hjhsH- -qVTH- -qVqqVd后向式后向式徑向式徑向式前向式前向式第71頁/共90頁第七十二頁，共90頁。qVPshOPh-qVT功率與流量性能功率與流量性能(xngnng)曲線曲線（Psh-qV ） 2TTTTTThmmhsh1000/ )(g1000/gVVVVVqBqABqAKqHqPPPPP 與與流流量量無無關(guān)關(guān)，且且，若，若現(xiàn)場的凝結(jié)泵和給水泵閉閥啟現(xiàn)場的凝結(jié)泵和給水泵閉閥啟動動，則則這部分功率將導(dǎo)致泵內(nèi)水溫有較大的溫升，易產(chǎn)生泵內(nèi)汽蝕這部分功率將導(dǎo)致泵內(nèi)水溫有較大的溫升，易產(chǎn)生泵內(nèi)汽蝕，故，故。后向式后向式徑向徑向(jn xin)式式前向式前向式q理論的理論的P

47、sh-qV曲線曲線Psh-qVT Pm PV實際的實際的Psh-qV 曲線曲線第72頁/共90頁第七十三頁，共90頁。效率效率(xio l)與流量性能曲線（與流量性能曲線（ -qV） shshshe10001000gPpqPHqPPVV 泵的泵的 - -qV性能曲線性能曲線由下式計由下式計算可得，即算可得，即并隨性能表一起附于制造廠并隨性能表一起附于制造廠家的產(chǎn)品說明書或產(chǎn)品樣本家的產(chǎn)品說明書或產(chǎn)品樣本中。中。 右圖為與右圖為與300MW300MW、600 MW600 MW機組配套機組配套(pi to)(pi to)用的鍋爐用的鍋爐給水泵的性能曲線。給水泵的性能曲線。 第73頁/共90頁第七十四頁，共90頁。三種不同形式三種不同形式(xngsh)(xngsh)葉輪性能曲線葉輪性能曲線的比較的比較 三種三種(sn zhn)不同型式葉輪的性能曲線不同型式葉輪的性能曲線 對前向式和徑向式葉輪對前向式和徑向式葉輪，能頭性能曲線為一具有駝峰的或能頭性能曲線為一具有駝峰的或呈呈型的曲線，且隨型的曲線，且隨 2y 曲線曲線彎曲程度彎曲程度 。 K點左側(cè)為不穩(wěn)定工作區(qū)。點左側(cè)為不穩(wěn)定工作區(qū)。，能頭曲線總，能頭曲線總的趨勢的趨勢一般一般是隨著流量的增加能是隨著流量的增加能頭逐漸降低，頭逐漸降低，不會出現(xiàn)不會出現(xiàn)型型。 1、H-qV 性能性能(xngnng)