水泵與水泵站課程教學(xué)大綱

水泵與水泵站課程教學(xué)大綱

課程名稱：水泵與水泵站

英文名稱：PumpandPumpingStation

課程編號(hào)：x4030851

學(xué)時(shí)數(shù):32學(xué)時(shí)

其中實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）學(xué)時(shí)數(shù)：0課外學(xué)時(shí)數(shù)：0

學(xué)分?jǐn)?shù)：2

適用專業(yè)：環(huán)境工程

一、課程的性質(zhì)和任務(wù)

《水泵及水泵站》為環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，總計(jì)32學(xué)時(shí)。主要講述水泵的工作原理、基本性能參數(shù)、水泵機(jī)組配置、泵站對(duì)土建的要求和特點(diǎn)、泵站噪聲消除及維護(hù)管理方法。

本課程是環(huán)境工程專業(yè)選修課，是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課和從事本專業(yè)的工程設(shè)計(jì)、科研、和工作的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常用葉片泵（離心泵及軸流泵）的基本構(gòu)造、工作原理、主要性能、運(yùn)行工況的圖解法原理和數(shù)解法、水泵機(jī)組的調(diào)速運(yùn)行與節(jié)能原理；給水排水泵站的機(jī)組選擇、管道布置、輔助設(shè)施、安全環(huán)保設(shè)施以及變配電設(shè)施和自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)等內(nèi)容與要求。

本課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)要求在掌握有關(guān)水泵的基本概念和基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，能夠熟練運(yùn)用圖解法求解水泵裝置的各種運(yùn)行工況，并對(duì)數(shù)解法的求解工況過(guò)程有所了解。要求學(xué)生掌握給水泵站、排水泵站和雨水泵站的設(shè)計(jì)。

二、課程教學(xué)內(nèi)容的基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)

第一章緒論

（一）目的與要求

1．掌握水泵的定義

2．了解合理設(shè)計(jì)泵站具有重要的經(jīng)濟(jì)意義

3．按工作原理對(duì)水泵分類

4．了解水泵的適應(yīng)范圍及發(fā)展趨勢(shì)

（二）教學(xué)內(nèi)容

第一節(jié)作用和地位

1．主要內(nèi)容：水泵及水泵站的作用和地位；水泵的定義和分類（葉片式水泵、容積式水泵及其它類型水泵）；水泵發(fā)展的趨勢(shì)；合理設(shè)計(jì)泵站具有重要的經(jīng)濟(jì)意義

2．本概念和知識(shí)點(diǎn)：水泵的定義；水泵的分類；葉片式水泵；容積式水泵及其它類型水泵；水泵的工作原理

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：調(diào)查給水廠和污水廠中泵站的運(yùn)行費(fèi)占該廠總運(yùn)行費(fèi)的比例，得出結(jié)論：合理設(shè)計(jì)泵站具有重要的經(jīng)濟(jì)意義

第二節(jié)水泵定義及分類

1．主要內(nèi)容：水泵的定義和分類（葉片式水泵、容積式水泵及其它類型水泵）；水泵的適應(yīng)范圍；水泵發(fā)展的趨勢(shì)；合理設(shè)計(jì)泵站具有重要的經(jīng)濟(jì)意義

2．本概念和知識(shí)點(diǎn)：水泵的定義；水泵的分類；葉片式水泵；容積式水泵及其它類型水泵；水泵的工作原理

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：理解水泵的工作原理并能簡(jiǎn)要敘述；調(diào)查給水泵站、污水提升泵站、污水處理廠泵站和雨水泵站所用水泵的類型，了解到離心式水泵在日常生活和工程中已普遍應(yīng)用

第二章葉片式水泵

（一）目的與要求

1．了解離心泵的工作原理及其機(jī)組的基木構(gòu)造

2．了解工程中常用的葉片泵及其使用、維護(hù)管理方法

3．學(xué)會(huì)推導(dǎo)葉片泵基本方程式，推導(dǎo)離心泵裝置的三個(gè)揚(yáng)程公式

4．理解水泵基本性能參數(shù)及葉片泵基本方程式的意義??????

5．重點(diǎn)掌握繪制水泵特性曲線和繪圖求離心泵機(jī)組工況點(diǎn)的方法

6．理解氣蝕對(duì)水泵的危害性

7．根據(jù)水泵允許的吸上真空高度準(zhǔn)確計(jì)算水泵的安裝高度

（二）教學(xué)內(nèi)容

第一節(jié)離心泵的工作原理

1．主要內(nèi)容：根據(jù)葉輪出水的水流方向，葉片式水泵分為：離心泵、軸流泵、混流泵；離心泵應(yīng)用最廣泛；離心泵的工作原理

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：離心泵、軸流泵、混流泵、離心泵的工作原理

3．問(wèn)題與應(yīng)用

課后自做一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)：裝半桶水，用木片沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)，觀察水面沿水桶邊上升，上升的高度與轉(zhuǎn)速是否成正比。

第二節(jié)離心泵的主要零件

1．主要內(nèi)容：葉片泵構(gòu)造及零部件作用

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：葉輪（又稱工作輪，屬轉(zhuǎn)動(dòng)件）、單吸式葉輪、雙吸式葉輪、封閉式葉輪、敞開(kāi)式葉輪、半敞開(kāi)式葉輪；泵軸（屬轉(zhuǎn)動(dòng)件）；泵殼（屬固定件）；泵座（屬固定件）；填料盒（屬連接件）；減漏環(huán)（屬連接件）；軸承座（屬連接件）；聯(lián)軸器（屬連接件）

3．問(wèn)題與應(yīng)用

識(shí)讀水泵構(gòu)造圖，能準(zhǔn)確說(shuō)出離心泵各部件的構(gòu)造特點(diǎn)和作用。

第三節(jié)葉片泵的基本性能參數(shù)

1．主要內(nèi)容：掌握葉片泵工作參數(shù)的意義、計(jì)算方法

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：水泵流量（Q）、水泵揚(yáng)程（H）、比能（E）、總水頭（Z）、軸功率（N）、有效功率（Nu）、效率（η）、轉(zhuǎn)速（n）、允許吸上真空高度（Hs）及氣蝕余量（Hsv）、水泵銘牌。

3．問(wèn)題與應(yīng)用：

如何計(jì)算水泵配套電機(jī)的耗電量和電費(fèi)。

第四節(jié)離心泵的基本方程式

1.主要內(nèi)容：了解葉片泵基本方程的推導(dǎo)

2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)：徑向分速、切向分速、葉片進(jìn)水角（與反向延長(zhǎng)線夾角）、葉片出水角（與反向延長(zhǎng)線夾角）、理論揚(yáng)程、動(dòng)揚(yáng)程H?、勢(shì)揚(yáng)程H?

3.問(wèn)題與應(yīng)用：說(shuō)出葉片泵基本方程式的意義。

第五節(jié)離心泵裝置的總揚(yáng)程

1．主要內(nèi)容：推導(dǎo)水泵揚(yáng)程公式H＝Hd＋Hv和H＝HST＋∑h

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：水泵的吸水方式（吸入式、自灌式）、水泵靜揚(yáng)程、吸水地形高度、壓水地形高度、水泵揚(yáng)程公式H＝Hd＋Hv和H＝HST＋∑h

3．問(wèn)題與應(yīng)用：理解水泵揚(yáng)程公式H＝Hd＋Hv和H＝HST＋∑h，各項(xiàng)的物理意義及其使用條件

第六節(jié)離心泵的特性曲線

1．主要內(nèi)容：葉片泵性能曲線的實(shí)用意義以及離心泵、混流泵、軸流泵等性能曲線的特點(diǎn)；試驗(yàn)性能曲線和實(shí)際工程使用的性能曲線的繪制及其應(yīng)用。

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：葉片泵性能曲線、葉片泵試驗(yàn)性能曲線、實(shí)測(cè)離心泵特性曲線、高效段、水泵裝置的工況點(diǎn)、閉閘啟動(dòng)

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：掌握綜合性能曲線圖的使用

第七節(jié)離心泵裝置定速運(yùn)行

1．主要內(nèi)容：用圖解法確定離心泵裝置的工況點(diǎn)，了解水泵串聯(lián)關(guān)聯(lián)等特殊情況下工作點(diǎn)的確定方法，用拋物線法、最小二乘法求水泵特性曲線方程

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：水頭損失特性曲線、水泵裝置的管道系統(tǒng)特性曲線、圖解法、折引法、水泵調(diào)節(jié)（水泵裝置的工況點(diǎn)調(diào)節(jié)）、閘閥節(jié)流、水位調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)、切削葉輪、水泵并聯(lián)、串聯(lián)、摘段法調(diào)節(jié)、變角調(diào)節(jié)（軸流泵采用）、拋物線法、最小二乘法

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：掌握葉片泵工況點(diǎn)確定的方法和實(shí)用意義，知道葉片泵常用的幾種調(diào)節(jié)方法，并能說(shuō)出其原理、特點(diǎn)及適用條件，離心泵串聯(lián)、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)工況特點(diǎn)，串聯(lián)及并聯(lián)水泵特性曲線繪制。

第八節(jié)離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況

1．主要內(nèi)容：用圖解法確定離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行的特性曲線，確定離心泵裝置的調(diào)速運(yùn)行工況點(diǎn)，了解葉片泵相似律和比轉(zhuǎn)數(shù)概念及應(yīng)用

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：葉輪相似定律、幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、調(diào)頻器、比例律、相似工況拋物線(也稱等效率曲線)、比轉(zhuǎn)數(shù)(ns)

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：比較離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行與水位調(diào)節(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)

第九節(jié)離心泵裝置換輪運(yùn)行工況

1．主要內(nèi)容：用圖解法確定離心泵裝置換輪運(yùn)行的特性曲線，確定離心泵裝置的換輪運(yùn)行工況點(diǎn)

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：換能運(yùn)行（變徑調(diào)節(jié)）、切削律、切削拋物線、水泵性能曲線型譜圖

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解水泵性能曲線型譜圖及其應(yīng)用

第十節(jié)離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況

1．主要內(nèi)容：同用作圖法確定同水位的兩臺(tái)水泵并聯(lián)工作工況點(diǎn)；同用作圖法確定不同型號(hào)兩臺(tái)水泵相同水位并聯(lián)工作；兩臺(tái)同型號(hào)的水泵并聯(lián)運(yùn)行其中一臺(tái)為調(diào)速泵，另一臺(tái)為定速泵，確定工況點(diǎn)；已知調(diào)速后兩臺(tái)水泵的總供水量Qp，求調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速n1值。了解水泵串聯(lián)運(yùn)行

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：水泵并聯(lián)、水泵串聯(lián)、橫加法原理、豎加法原理

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：如何確定離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況

第十一節(jié)離心泵吸水性能

1．主要內(nèi)容：水泵最大安裝高度計(jì)算，對(duì)允許吸上真空高度Hs的修正

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：飽和蒸氣壓力（Pva）、氣穴、氣蝕、水泵最大安裝高度（Hss（max））、水泵吸水性能曲線

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：準(zhǔn)確計(jì)算水泵最大安裝高度

第十二節(jié)離心泵機(jī)組的使用及維護(hù)

1．主要內(nèi)容：?jiǎn)?dòng)前的準(zhǔn)備工作、水泵的啟動(dòng)程序、水泵的停車程序

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：盤車、灌泵、轉(zhuǎn)向檢查

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：歸納總結(jié)水泵運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題

第十三節(jié)軸流泵及混流泵

1．主要內(nèi)容：軸流泵、混流泵的構(gòu)造特點(diǎn)、工作原理及其應(yīng)用

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：軸流泵、混流泵

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：弄懂軸流泵、混流泵的適應(yīng)范圍及使用條件。

第十四節(jié)給排水工程中常用的葉片泵

1．主要內(nèi)容：從不同角度將水泵進(jìn)行分類；了解幾種水泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其型號(hào)意義、工作原理和安裝使用方法；

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：IS泵、Sh(SA)泵、D(DA)泵、深井泵、潛水泵、污水泵

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解水泵的使用和安裝特點(diǎn)，能合理選泵

第三章其它水泵

（一）目的與要求

1．射流泵構(gòu)造

2．射流泵工作原理

3．射流泵的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用

4．往復(fù)泵的構(gòu)造

5．往復(fù)泵的工作原理

6．螺旋泵的構(gòu)造

7．螺旋泵的工作原理及應(yīng)用

（二）教學(xué)內(nèi)容

第一節(jié)射流泵

1．主要內(nèi)容：射流泵構(gòu)造、射流泵工作原理、射流泵的優(yōu)點(diǎn)；

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：射流泵、射流泵工作原理；

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：射流泵的應(yīng)用。

第三節(jié)往復(fù)泵

1．主要內(nèi)容：往復(fù)泵的構(gòu)造、往復(fù)泵的工作原理；

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：往復(fù)泵、往復(fù)泵的工作原理；

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解往復(fù)泵的性能特點(diǎn)和應(yīng)用條件。

第四節(jié)螺旋泵

1．主要內(nèi)容：螺旋泵的構(gòu)造、螺旋泵的工作原理；

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：螺旋泵、螺旋泵的工作原理、螺旋泵裝置、螺旋泵的優(yōu)缺點(diǎn)；

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解螺旋泵的性能特點(diǎn)和應(yīng)用條件，能根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用螺旋泵。

第四章給水泵站

（一）目的與要求

1．給水泵站的分類與特點(diǎn)

2．了解水泵站的基本構(gòu)造形式和選泵的主要依據(jù)

3．學(xué)會(huì)計(jì)算水泵設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程的方法

4．合理選用水泵機(jī)組

5．學(xué)會(huì)布置水泵機(jī)組的方法

6．設(shè)計(jì)水泵機(jī)組的基礎(chǔ)

7．布置水泵吸壓水管路的基本要求及設(shè)計(jì)計(jì)算

8．泵站變配電設(shè)施與自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)

9．學(xué)會(huì)防護(hù)泵站水錘和消除泵站噪音的方法

10．給水泵站的土建要求

11．泵房起重設(shè)備的設(shè)計(jì)

12．泵房排水設(shè)計(jì)

13．泵房通風(fēng)設(shè)計(jì)

（二）教學(xué)內(nèi)容

第一節(jié)泵站分類及特點(diǎn)

1．主要內(nèi)容：按機(jī)組和地面的相對(duì)標(biāo)高、按操作方式及泵房作用對(duì)泵房分類及各類泵站的基本特征和用途。

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：地面式、地下式、半地下式、人工手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制、全自動(dòng)控制、遙控、取水泵站（稱一級(jí)泵房）、送水泵站（稱二級(jí)泵站）、加壓泵站、循環(huán)泵站。

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解各類泵站的基本特征、用途和適用條件及設(shè)計(jì)原理。

第二節(jié)水泵選擇

1.主要內(nèi)容：選泵的主要依據(jù)、設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程的計(jì)算、選泵要點(diǎn)。

2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)：泵抽送水量計(jì)算公式，揚(yáng)程（H）計(jì)算公式；泵輸送水量計(jì)算公式；泵的揚(yáng)程（H）計(jì)算公式；選泵要點(diǎn)。

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：準(zhǔn)確計(jì)算水泵的設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程，參考選泵要點(diǎn)學(xué)會(huì)合理選用水泵

第四節(jié)水泵機(jī)組的布置及基礎(chǔ)

1．主要內(nèi)容：機(jī)組的布置原則、目的、機(jī)組排列形式、水泵機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：橫向排列、縱向排列、橫向雙行排列、機(jī)組的布置

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：學(xué)會(huì)水泵機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算

第五節(jié)吸水管路與壓水管路

1．主要內(nèi)容：布置水泵吸壓水管路的基本要求及設(shè)計(jì)計(jì)算

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：吸水管路、壓水管路、水上式底閥、水下式底閥

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求：學(xué)會(huì)水泵吸壓水管路的設(shè)計(jì)計(jì)算

第六節(jié)泵站水錘及其防護(hù)

1．主要內(nèi)容：水錘產(chǎn)生原因及避免方法

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：水錘

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解泵站水錘的防護(hù)措施，學(xué)會(huì)減少泵站水錘的設(shè)計(jì)原理。

第七節(jié)泵站噪聲及其消除

1．主要內(nèi)容：噪聲的定義、泵站中的噪聲源、噪聲的危害、泵站內(nèi)噪聲的防治

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：噪聲、噪聲源、吸音、消音、隔音、隔震

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解吸音、消音材料，能進(jìn)行隔音、隔震設(shè)計(jì)

第八節(jié)泵站中的輔助設(shè)施

1．主要內(nèi)容：計(jì)量設(shè)備、引水裝置、起重設(shè)備、泵站排水和通信設(shè)計(jì)

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、插入式渦輪流量計(jì)、插入式渦街流量計(jì)、引水、真空泵、單軌吊車、雙軌吊車

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：學(xué)會(huì)泵站中計(jì)量、引水、起重、排水、通風(fēng)等輔助設(shè)施的設(shè)計(jì)

第九節(jié)給水泵站中的土建要求

1．主要內(nèi)容：泵站墻體、門窗、排水溝設(shè)計(jì)

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：地下式、半地下式、地面式

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解泵站土建設(shè)計(jì)的一般要求。

第十節(jié)深井泵站

1．主要內(nèi)容：深井泵站設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：深井泵站

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解深井泵站的設(shè)計(jì)原理。

第五章排水泵站

（一）目的與要求

1．污水泵站的工藝特點(diǎn)

2．雨水泵站的工藝特點(diǎn)

（二）教學(xué)內(nèi)容

第一節(jié)概述

1．主要內(nèi)容：排水泵站的工作特點(diǎn)、排水泵站的基本組成；排水泵站按其排水的性質(zhì)分類，排水泵站按其在排水系統(tǒng)中的作用分類，按水泵啟動(dòng)前能否自流充水分類，按泵房的平面形狀分類，按集水池與機(jī)器間的組合情況分類，按照控制的方式分類；了解幾種典型的排水泵站及其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件

2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)：(生活污水、生產(chǎn)污水)泵站、雨水泵站、合流泵站和污泥泵站、中途泵站(或叫區(qū)域泵站)、終點(diǎn)泵站(又叫總泵站)、自灌式泵站、非自灌式泵站、合建式泵站、分建式泵站

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：了解排水泵站的工作特點(diǎn)、排水泵站的基本組成和分類.

第二節(jié)污水泵站的工藝特點(diǎn)

1.主要內(nèi)容：污水泵站設(shè)計(jì)流量的確定，污水泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程的確定，確定集水池容積，污水泵站機(jī)組布置的特點(diǎn)，污水泵站管道的布置與設(shè)計(jì)特點(diǎn)；對(duì)于水泵是非自灌式工作的，應(yīng)利用真空泵或水射器引水啟動(dòng)，設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng)

2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)：污水泵站設(shè)計(jì)流量計(jì)算，污水泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算，集水池容積計(jì)算，污水泵站管道的布置與設(shè)計(jì)計(jì)算；對(duì)于水泵是非自灌式工作的，應(yīng)利用真空泵或水射器引水啟動(dòng)。

3．問(wèn)題與應(yīng)用（能力要求）：學(xué)會(huì)污水泵站的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程的計(jì)算方法，能設(shè)計(jì)小型的污水泵站。

第三節(jié)雨水泵站的工藝特點(diǎn)

1.主要內(nèi)容：雨水泵站的基本類型及其特點(diǎn)；雨水泵站設(shè)計(jì)流量的確定，雨水泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程的確定，確定集水池容