葉片泵的基本理論和性能

./葉片泵的基本理論和性能本章重點(diǎn)：通過本章的學(xué)習(xí),要求學(xué)員熟練掌握葉片泵的性能參數(shù)及計(jì)算、相似條件、相似定律、比例率、比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)性能曲線、選泵原則；掌握功率的分類及其關(guān)系、效率的組成及其所包含的損失、葉輪進(jìn)出口速度三角形、葉片泵的基本方程式及其分析、基本性能實(shí)驗(yàn)、選泵步驟、選泵中應(yīng)注意的問題、選泵方法、電動(dòng)機(jī)與水泵的配套、傳動(dòng)方式的選擇和管路附件的選擇；了解比轉(zhuǎn)數(shù)的作用、葉片泵汽蝕實(shí)驗(yàn)、理論性能曲線、相對(duì)性能曲線、通用性能曲線、全面性能曲線、系列型譜圖、柴油機(jī)與水泵的配套、水泵的性能方程等。第一節(jié)葉片泵的性能參數(shù)葉片泵的性能是用性能曲線表示的,而性能曲線又是用性能參數(shù)之間的關(guān)系來表達(dá)的。因此,在研究葉片泵性能前,首先必須對(duì)性能參數(shù)的意義有一正確理解。葉片泵的性能參數(shù)主要有流量、揚(yáng)程、功率、效率、轉(zhuǎn)速、允許吸上真空高度或允許汽蝕余量等,分述如下:一、流量單位時(shí)間水泵所抽提的流體體積,符號(hào),其常用單位有、、和等。各單位間的關(guān)系是==。設(shè)計(jì)流量的計(jì)算詳見第六章水泵站規(guī)劃。二、揚(yáng)程〔一揚(yáng)程的定義揚(yáng)程是指單位重量流體從水泵進(jìn)口到出口能量增量,用符號(hào)表示,常用單位是?！捕P(yáng)程的計(jì)算1.實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定時(shí)揚(yáng)程的計(jì)算⑴離心泵及其它臥式水泵〔2—1—1式中：、——真空表、壓力表的讀數(shù)〔；、——進(jìn)、出水管的斷面平均流速〔；——重力加速度〔。⑵立式軸流泵揚(yáng)程其計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：〔2—1—22.設(shè)計(jì)泵站時(shí)揚(yáng)程的計(jì)算≈〔2—1—3圖2圖2—1—1臥式水泵的揚(yáng)程圖2—圖2—1—2臥式水泵在負(fù)值吸水情況下的揚(yáng)程圖2—1—3立式軸流泵的揚(yáng)程式中：——實(shí)際揚(yáng)程〔有效揚(yáng)程、凈揚(yáng)程、提水高度〔；——損失揚(yáng)程〔水頭損失〔；、——設(shè)計(jì)上、下水位〔。水泵揚(yáng)程,低于泵軸線取負(fù)值,高于泵軸線取正值。如圖2—1—1,圖2—1—2,圖2—1—3。三、功率功率是指水泵在單位時(shí)間所作功的大小,常用單位是或。。水泵的功率可分為有效功率、軸功率和配套功率。1.有效功率指水流流經(jīng)水泵時(shí)實(shí)際所得到的功率,用符號(hào)表示?！?—1—42.軸功率是泵的輸入功率,系指動(dòng)力機(jī)傳給泵軸的輸入功率,用符號(hào)來表示,水泵運(yùn)行時(shí),不可避免地有各種損失,要消耗一部分功率。水泵的軸功率可按下式計(jì)算：〔2—1—5式中：——水泵的效率〔%3.配套功率是指水泵所要求的動(dòng)力機(jī)的輸出功率。〔2—1—7式中：——備用系數(shù),見表2—1—1、2—1—2?！獋鲃?dòng)設(shè)備的效率〔%見本章第六節(jié)三。表2—1—1電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)表功率〔＜11～22～55～1010～5050～100＞100備用系數(shù)2．5～2.02.0～1.51．5～1.21.2～1.151.15～1.11.1～1.051.05表2—1—2柴油機(jī)功率備用系數(shù)表功率〔＜22～55～5050～100＞100備用系數(shù)1.7～1.51．5～1.31.15～1.11.08～1.051.05四、效率水泵的效率指水泵對(duì)于其輸入功率的利用程度。水泵的損失主要有三種——機(jī)械損失、容積損失和水力損失。這些損失的大小可分別用機(jī)械效率、容積效率和水力效率來表達(dá)。1.機(jī)械損失和機(jī)械效率葉輪在泵體的水中旋轉(zhuǎn)時(shí),固定部件〔軸封、軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)部件〔泵軸之間、固定部件〔葉輪前后蓋板外表面和蓋板輪圈的圓柱表面與水流之間產(chǎn)生摩擦。這些機(jī)械摩擦引起的能量損失稱為機(jī)械損失,傳給泵軸的軸功率,克服了機(jī)械損失之后,傳給水的功率稱水功率。8〔2—1—8式中：——水泵的理論流量,即通過葉輪的全部流量——實(shí)際流量〔——損失流量〔——水泵的理論揚(yáng)程〔；——實(shí)際揚(yáng)程〔——損失揚(yáng)程〔機(jī)械損失的大小用機(jī)械效率為：〔2—1—92.容積損失和容積效率水流流經(jīng)葉輪之后,有一小部分高壓水經(jīng)過泵體間隙〔如密封環(huán)和軸向力平衡裝置〔如平衡孔、平衡盤回流到葉輪的進(jìn)口,或泄漏泵外,因而損失一部分能量,這部分損失稱為容積損失。所消耗的功率為：〔2—1—10功率減去,剩余的功率為：〔2—1—11容積損失的大小用容積效率表示,〔2—1—123.水力損失和水力效率水流流經(jīng)水泵的吸水室、葉輪、壓水室時(shí),因水力阻力引起摩擦、沖擊等損失,消耗了一部分能量,這部分損失稱為水力損失。其大小為：〔2—1—13綜上所述,泵效率的公式,可變換成下列形式〔2—1—4由上式可見,水泵的效率是三大效率〔容積效率、水力效率、機(jī)械效率的乘積。要提高水泵的效率,必須盡量減小水泵各種損失,特別是水力損失。提高水泵的效率意義很大,除了從設(shè)計(jì)、制造等方面加以改善外,使用單位要注意合理選型,正確運(yùn)行,并加強(qiáng)對(duì)水泵的維護(hù)和檢修,使水泵經(jīng)常在高效率狀態(tài)下工作,從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行之目的。五、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是指泵軸單位時(shí)間旋轉(zhuǎn)的圈數(shù),用符號(hào)表示,單位是。中、小型水泵常用的轉(zhuǎn)速有2900、1450、970、730、485等。一般口徑小的泵轉(zhuǎn)速高,口徑大的泵轉(zhuǎn)速低。轉(zhuǎn)速是影響水泵性能的一個(gè)重要參數(shù),當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí),水泵的其它性能參數(shù)都相應(yīng)地發(fā)生變化。六、允許吸上高度或允許汽蝕余量1.允許吸上真空高度表示離心型泵〔含離心泵和蝸殼式混流泵吸上高度的安全理論上限。符號(hào),單位是。2.允許汽蝕余量也稱為允許汽蝕裕量,表示水力機(jī)械低壓側(cè)〔水泵進(jìn)口側(cè)單位重量水體所具有的超過該溫度下水體汽化壓強(qiáng)的安全理論下限,西方發(fā)達(dá)國(guó)家均采用允許汽蝕余量詳見第四章。符號(hào),單位是。3.允許吸上高度與允許汽蝕余量的關(guān)系〔2—1—16式中：——水泵進(jìn)口斷面的平均流速〔。第二節(jié)葉片泵的基本方程圖2圖2—2—1水流在葉槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)〔圓周運(yùn)動(dòng)〔相對(duì)運(yùn)動(dòng)〔絕對(duì)運(yùn)動(dòng)一、水流在葉片中的運(yùn)動(dòng)為了推導(dǎo)葉片泵的基本方程式,首先要明確葉槽流體的流動(dòng)情況。如圖2—2—1所示,當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),葉槽中每一水流質(zhì)點(diǎn)對(duì)葉輪作相對(duì)運(yùn)動(dòng),而葉輪本身又作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即牽連運(yùn)動(dòng)。水流質(zhì)點(diǎn)對(duì)于不動(dòng)的泵殼或地球的運(yùn)動(dòng)為絕對(duì)運(yùn)動(dòng),它應(yīng)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)與牽連運(yùn)動(dòng)的合成。設(shè)質(zhì)點(diǎn)的絕對(duì)速度為,就等于相對(duì)速度與圓周速度為〔即葉輪的牽連圖2—2—2速度三角形速度的矢量和,圖2—2—2速度三角形〔2—2—1上述關(guān)系可以用速度平行四邊形來表示,如圖2—2—1所示,為了簡(jiǎn)便,通常用速度三角形代替速度平行四邊形,如圖2—2—2所示。圖中是絕對(duì)速度與圓周速度的夾角。和分別表示絕對(duì)速度的圓周分速和軸面〔即通過該點(diǎn)和軸線所組成的一個(gè)平面分速。在離心泵中,就是徑向分速度,在軸流泵中,就是軸向分速度。二、速度三角形1.進(jìn)口速度三角形圖2—2—3葉輪進(jìn)出口速度三角形〔離心泵〔軸流泵如圖2-2-3所示,速度三角形適用于葉槽中任何一點(diǎn),但我們最關(guān)心的是葉輪進(jìn)口〔邊緣和出口〔邊緣處的速度三角形,分別稱為進(jìn)口〔邊緣速度三角形和出口〔邊緣速度三角形,并用下標(biāo)"1”和"2”來表示。其中相對(duì)速度的方向與葉片相切。由于大多數(shù)水泵〔包括軸流泵和單吸式離心泵均具有喇叭形或圓錐形的漸縮進(jìn)水道的構(gòu)造型式,這就使得葉輪進(jìn)口速度三角中的絕對(duì)速度的方向垂直于圓周速度,因此,。也即。唯有在少數(shù)水泵中,例如雙吸式離心泵具有半螺旋形的進(jìn)水道,這種進(jìn)水道在葉輪進(jìn)口處扭轉(zhuǎn)了水流,因此,＜,有。圖2—2—3葉輪進(jìn)出口速度三角形〔離心泵〔軸流泵⑴.進(jìn)口圓周速度只要知道葉輪選口直徑及葉輪轉(zhuǎn)速,則進(jìn)口圓周速度可按下式計(jì)算：〔2—2—2⑵.進(jìn)口絕對(duì)速度的軸面分速：〔2—2—3⑶.進(jìn)口絕對(duì)速度的圓周分速：〔2—2—4式中——葉輪進(jìn)口處的葉槽寬度〔,可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給定；≈～——葉輪進(jìn)口處的葉片排擠系數(shù),其大小需按葉輪具體尺寸通過公式計(jì)算得出,在葉輪尺寸未知的情況下進(jìn)行初步估算,小泵取小值,大泵取大值。2.出口速度三角形⑴出口圓周速度同理出口圓周速度可按下式計(jì)算：〔2—2—5⑵出口絕對(duì)速度的軸面分速：〔2—2—6式中：——葉輪出口處的葉槽寬度〔,可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給定?！珵槿~輪出口處的葉片排擠系數(shù),小泵取小值,大泵取大值。〔3出口絕對(duì)速度的軸面分速：〔2—2—7三、葉片泵的基本方程反映葉片泵理論揚(yáng)程與水流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化關(guān)系的方程式稱為葉片泵的基本方程式,又稱理論揚(yáng)程方程式。它廣泛應(yīng)用在葉片泵的水力設(shè)計(jì)中,并且是表征葉片泵工作過程的關(guān)系式。有了以上各參數(shù)和葉片進(jìn)、出口速度四邊形,就可推導(dǎo)出葉片泵的基本方程。<一>基本方程的推導(dǎo)1.基本假設(shè)⑴.設(shè)水流是理想的液體。即不考慮液體的粘性,也就是忽略水頭損失。⑵.設(shè)水流流態(tài)是均勻一致的。也就是認(rèn)為葉片無限多,每個(gè)葉片無限薄,水流被夾在兩個(gè)無限靠近的葉片之間流動(dòng),總流是由無數(shù)個(gè)微小的流束所組成,所有流束的形狀與葉槽形狀完全一致。圖2—2—圖2—2—4葉槽內(nèi)作用在水流上的力2.基本方程的推導(dǎo)葉片泵基本方程式可用動(dòng)量矩定律某質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)點(diǎn)系對(duì)于某點(diǎn)或某軸的動(dòng)量矩在單位時(shí)間的變化量,就等于作用于該質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)點(diǎn)系的所有外力對(duì)該點(diǎn)或該軸的力矩之和推得,其表達(dá)式為：〔2—2—8把動(dòng)量矩定律應(yīng)用于離心泵一個(gè)葉槽的水流,如圖2—2—4所示。設(shè)在時(shí)間時(shí),水流處在的位置。在時(shí)間時(shí),這部分水流運(yùn)動(dòng)到。于是,這部分水流對(duì)于泵軸的動(dòng)量矩的變化量是兩個(gè)位置動(dòng)量矩之差,即：〔2—2—9在恒定流狀態(tài)下,時(shí)段流出葉槽的水流與流入葉槽的水流具有相等的質(zhì)量,故兩塊水流的動(dòng)量矩之差為〔2—2—10由此可得：〔2—2—11式中：——葉輪出口處質(zhì)量的水流對(duì)泵軸的動(dòng)量矩——葉輪進(jìn)口處質(zhì)量的水流對(duì)泵軸的動(dòng)量矩——葉片作用在葉槽水流上的所有外力矩。外力矩的外力有葉片正面和背面作用的水壓力,葉片正面的壓強(qiáng)大于背面的壓力,作用在與面的水壓里,它們都沿著徑向,對(duì)泵軸沒有力矩,作用于水流的摩擦力,因假設(shè)水流為理想液體,不予考慮。把公式〔2—2—11推廣應(yīng)用到流過葉輪的全部水流時(shí),式中的須換成作用于全部水流的所有力矩之和。在恒定流的假設(shè)下,式中可以換成,再在等式兩端各乘以葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,就得到：〔2—2—12是外力矩在單位時(shí)間所作的功,此功是軸功率克服了機(jī)械損失之后,傳給水的功率,即水功率,而,又∵,,,∴〔2—2—13對(duì)于大多數(shù)葉片泵而言,為了提高總揚(yáng)程和改善水泵的吸水條件,設(shè)計(jì)時(shí)通常使,即,公式〔2—2—13可簡(jiǎn)化為：〔2—2—14四、基本方程式的分析1.從基本方程式可以看出,泵的理論揚(yáng)程僅與流體在葉輪進(jìn)出口處的速度三角形有關(guān),而與流體在葉槽中的流動(dòng)情況無關(guān)。所以,基本方程式不但適用于離心泵,也適用軸流泵和混流泵,故稱為葉片泵基本方程式。2.基本方程式在推導(dǎo)過程中,流體的容重并沒起作用而被消掉的,因此,該方程可適用于各種流體。這表明,離心泵的理論揚(yáng)程與流體的容重?zé)o關(guān),其解釋理由是：流體在一定轉(zhuǎn)速下所受的離心力與流體的質(zhì)量,也就是它的性質(zhì)有關(guān),但流體受離心力作用而獲得的揚(yáng)程,相當(dāng)于離心力所造成的壓強(qiáng),除以流體的容重。這樣,容重對(duì)揚(yáng)程的影響便消除了。雖然同一臺(tái)水泵抽水不同流體的值相等,但其單位不同,揚(yáng)程的單位是該流體的米柱高,所以,實(shí)際上揚(yáng)程也是不同的。這就是離心泵啟動(dòng)前為什么要抽氣充水的原因。然而,當(dāng)輸送不同容重的液體時(shí),水泵所消耗的功率將是不同的。流體容重越大,水泵消耗的功率也越大。因此,當(dāng)輸送液體的不同,而理論揚(yáng)程〔是同種流體的液柱高度,原動(dòng)機(jī)所須供給的功率消耗是完全不相同的。用同一臺(tái)泵輸送水或空氣,所產(chǎn)生的揚(yáng)程數(shù)值相同。但空氣柱折合為水柱,相當(dāng)微小。所以,離心泵在起動(dòng)前必須充水排氣,否則無法把進(jìn)水建筑物的水吸入泵。3.由葉輪的進(jìn)出口速度三角形余弦定理可知：〔2—2—15利用上述關(guān)系式,可將基本方程式變換為下列形式：〔2—2—16由《水力學(xué)》或《流體力學(xué)》可知,理想流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)能量方程式為〔2—2—17移項(xiàng)得〔2—2—18由此可見,公式〔2—2—16右端前兩項(xiàng)表示單位重量流體從葉輪進(jìn)口到出口勢(shì)能的增量,稱為勢(shì)揚(yáng)程,即：〔2—2—19公式〔2—2—16右端第三項(xiàng)表示單位重量流體從葉輪進(jìn)口到出口動(dòng)能的增量,稱為動(dòng)揚(yáng)程,即：〔2—2—20因此,理論揚(yáng)程是由勢(shì)揚(yáng)程和動(dòng)揚(yáng)程所組成,即〔2—2—21圖2—2—5葉輪內(nèi)離心力引起壓強(qiáng)水頭增量圖可見,水泵的揚(yáng)程是由兩部分能量所組成的,一部分為勢(shì)揚(yáng)程<>,另一部分為動(dòng)揚(yáng)程<>,它在流出葉輪時(shí),以單位動(dòng)能的形式出現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中,由于動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能過程中,伴有能量損失,使泵的效率降低。因此,動(dòng)揚(yáng)程在水泵總揚(yáng)程中所占的百分比愈小,泵殼部的水力損失就愈小,水泵的效率就愈提高。總是希望勢(shì)揚(yáng)程大些,動(dòng)揚(yáng)程小些。從圖2—2—6看出,離心泵葉輪葉片出口角大于或等于90°時(shí),出口絕對(duì)速度值大,同時(shí)葉槽曲折。因此,為了使勢(shì)揚(yáng)程在理論揚(yáng)程中占有較大的比例,實(shí)踐中對(duì)離心泵葉輪的葉片幾乎都采用向后彎曲的形式,也就是＜90°,一般條件下=15°～40°,很少超過40°。圖2—2—5葉輪內(nèi)離心力引起壓強(qiáng)水頭增量圖圖2—2—圖2—2—6葉輪內(nèi)水流的脫壁現(xiàn)象〔離心泵〔軸流泵第一部分是,它雖然是以流速水頭差的形式來表示,但實(shí)際上是離心力對(duì)單位重量流體所作之功。它使流體在經(jīng)過泵的葉輪時(shí),壓能增加。證明如下：當(dāng)單位重量的流體沿半徑方向移動(dòng)距離時(shí)〔如圖2—2—5,則離心力對(duì)它所做之功為：。單位重量流體由葉輪進(jìn)口半徑處流到半徑的出口時(shí),離心力所做之總功為：=〔2—2—22假設(shè)流過葉輪的水重量為1,則離心力使1流體獲得的有效壓力用水柱高度來表示時(shí)：〔2—2—23第二部分雖然也是速頭差的形式,但實(shí)際上是葉槽水流相對(duì)速度下降所轉(zhuǎn)化的壓能增值。因?yàn)槿~輪進(jìn)口面積較小,速度就大；出口面積較大,速度就小,因此,由于葉槽斷面擴(kuò)而產(chǎn)生的壓力增高,也可用水柱高度來表示：〔2—2—24所以：〔2—2—254.對(duì)于軸流泵,葉片進(jìn)出口圓周速度相同。即:所以,公式〔2—2—14變?yōu)?〔2—2—26由上式可知,軸流泵的勢(shì)揚(yáng)程受到一定的限制,所以它的揚(yáng)程遠(yuǎn)低于離心泵。為了使流體通過葉輪時(shí)獲得揚(yáng)程,必須使＞,因此,葉片進(jìn)口角必須小于葉片出口角,同時(shí)為了提高水泵效率,葉片應(yīng)有良好的翼型。軸流泵工作時(shí),由于葉輪的旋轉(zhuǎn),在離泵軸距離不等的剖面上,有不同的速度三角形。如果用半徑及的兩個(gè)圓柱面橫剖泵的葉片,成為外兩個(gè)葉片剖。通?！?則兩個(gè)剖面的理論揚(yáng)程分別為：〔2—2—27圖2—2—7內(nèi)外剖面出口速度三角形當(dāng)葉輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),,。由于兩個(gè)剖面的半徑不同,所以＞。設(shè)計(jì)軸流泵時(shí),要求在設(shè)計(jì)工況下,葉片外兩個(gè)剖面產(chǎn)生的揚(yáng)程必須相等,否則會(huì)造成流向混雜,影響泵的性能。為此,必須使＞。從圖2—2—7中可以看出,當(dāng)＞,即葉片剖面的安裝角度大于葉片外的安裝角時(shí),才能滿足上述條件。所以,軸流泵的葉片呈扭曲狀。圖2—2—7內(nèi)外剖面出口速度三角形5.葉片泵的基本方程式把揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速等主要性能參數(shù)聯(lián)系起來,應(yīng)用基本方程式,可以定性地分析水泵運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問題。例如,當(dāng)水泵站進(jìn)水建筑物出現(xiàn)漩渦時(shí),會(huì)使水泵的性能參數(shù)發(fā)生變化。若進(jìn)水建筑物中漩渦的方向與水泵葉輪轉(zhuǎn)向相反,使相對(duì)運(yùn)動(dòng)加劇,在流量不變的條件下,使＞90°,則＜0,水泵理論揚(yáng)程將變?yōu)椋簣D2—2—8葉輪流道內(nèi)相對(duì)軸向漩渦圖圖2—2—8葉輪流道內(nèi)相對(duì)軸向漩渦圖由此可見,水泵的理論揚(yáng)程將增加,水泵的軸功率也相應(yīng)增加,可能使動(dòng)力機(jī)超載。同理,若漩渦旋轉(zhuǎn)方向與葉輪轉(zhuǎn)向相同,使相對(duì)運(yùn)動(dòng)削弱,流量不變的條件下,＜90°,＞0。因而水泵的理論揚(yáng)程將減小,水泵的軸功率也相應(yīng)減小,這樣不能充分發(fā)揮機(jī)組效益〔如圖2—2—8。如果漩渦不穩(wěn)定,或時(shí)生時(shí)滅,時(shí)有時(shí)無,或時(shí)弱時(shí)強(qiáng),還會(huì)引起機(jī)組的震動(dòng),影響機(jī)組的使用壽命。五、有限葉片數(shù)的理論揚(yáng)程前面推導(dǎo)的基本方程式是葉片為無限多時(shí)的理論揚(yáng)程,公式〔2—2—11應(yīng)改寫成：圖2—2—9有限葉片剖面出口速度三角形圖圖2—2—9有限葉片剖面出口速度三角形圖式中：∞——葉片無限多時(shí)的參數(shù)。實(shí)際上葉片數(shù)都是有限的。在有限葉片數(shù)葉輪流道中,由于水流慣性的影響,水流的相對(duì)運(yùn)動(dòng),除均勻流外,還有與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的軸向漩渦運(yùn)動(dòng),如圖2—2—12所示。因此,葉輪出口處的相對(duì)速度偏向旋轉(zhuǎn)的反方向,＞葉輪進(jìn)口處的相對(duì)速度偏向葉輪旋轉(zhuǎn)方向,＞進(jìn)、出口速度三角形的變化如圖2—2—9所示。由公式〔2—2—26可知,有限葉片數(shù)的理論揚(yáng)程,小于無限葉片數(shù)的理論揚(yáng)程可按下列公式計(jì)算：〔2—2—30式中：——修正系數(shù),可用普夫萊德雷爾經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。〔2—2—31式中：——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),對(duì)蝸殼式壓水室離心泵可用下式計(jì)算〔～〔2—2—32式中：——葉片出口處牽連速度與相對(duì)速度之間的夾角〔°,——葉輪的葉片數(shù),、——葉輪進(jìn)出口半徑〔。水泵的相似理論一、相似性理論的的作用水流在水泵運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的,僅從理論上還不能準(zhǔn)確地算出葉片泵的性能。要研制一臺(tái)高效率的泵,除了要利用前人的經(jīng)驗(yàn)和資料以外,還需做大量的試驗(yàn)研究工作。但對(duì)于大型泵,在一般的試驗(yàn)室條件下進(jìn)行試驗(yàn)是很困難的,也是不經(jīng)濟(jì)的。只能根據(jù)相似理論,將原型泵縮小為模型泵進(jìn)行試驗(yàn),再將模型泵數(shù)據(jù)換算為原型泵數(shù)據(jù)。應(yīng)用相似理論,可以解決以下幾個(gè)問題：1.根據(jù)模型試驗(yàn),進(jìn)行新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造；2.對(duì)兩臺(tái)幾何相似的水泵的性能進(jìn)行換算；3.根據(jù)同一臺(tái)泵在某一轉(zhuǎn)速〔或葉輪直徑、或葉片安裝角下的性能參數(shù),換算它在其它轉(zhuǎn)速〔或葉輪直徑、或葉片安裝角下的性能參數(shù),也就是進(jìn)行性能曲線的轉(zhuǎn)繪。圖2—3—圖2—3—1原型與模型泵的幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似〔原型泵〔模型泵二、相似條件根據(jù)相似原理,兩臺(tái)水泵相似,必須滿足以下條件：1.幾何相似兩臺(tái)水泵過流部分相應(yīng)點(diǎn)的同名角相等,同名尺寸比值相等。也就是模型泵與原型泵的所有幾何尺寸對(duì)應(yīng)成比例,所有夾角對(duì)應(yīng)相等〔圖2—1—4。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：<2—3—1>式中：——葉槽寬度〔；下標(biāo)為模型；無此下標(biāo)為原形。2.運(yùn)動(dòng)相似兩臺(tái)水泵相應(yīng)點(diǎn)處水流的同名速度比值相等,方向相同。即在相應(yīng)點(diǎn)處水流的速度三角形相似。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：<2—3—2>3.動(dòng)力相似兩臺(tái)水泵相應(yīng)點(diǎn)處所受的同名力的比值相等,方向相同。也即在相應(yīng)點(diǎn)處所受的力多角形相似。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：<2—3—3>式中：——重力〔；——粘性力〔；——表面力〔；另外還有——彈性力〔；——慣性力〔；——定位慣性力〔；——變位慣性力〔；——外力〔；——壓力〔根據(jù)流體力學(xué)原理,在紊流阻力平方區(qū),只要兩者雷諾數(shù)相等就有動(dòng)力相似。一般水泵中水流的雷諾數(shù)都大于105,水流的流動(dòng)狀態(tài)處于紊流阻力平方區(qū)——自模區(qū),實(shí)際上即使它們的雷諾數(shù)不相等,也能自動(dòng)滿足動(dòng)力相似的要求。如果兩臺(tái)水泵能滿足相似條件,稱為工況相似水泵。由上可知：在模擬水力機(jī)械的工作過程中,力學(xué)相似條件是:⑴.保證流態(tài)處于阻力平方區(qū),即＞105；⑵.模型和原形過流部分〔包括壁面祖糙度在的幾何相似；⑶.水泵進(jìn)出口流動(dòng)斷面的水流速度場(chǎng)相似。三、相似率1.第一相似定律確定兩臺(tái)工況相似水泵的流量之間關(guān)系?！?,,∴∴<2—3—4>在幾何相似的情況下,,所以<2—4—4>式可簡(jiǎn)化為：〔2—3—5上式表示兩臺(tái)工況相似水泵的流量與轉(zhuǎn)速及容積效率的—次方成正比,與線性比例尺的三次方成正比。這個(gè)關(guān)系稱為水泵的第一相似定律。2.第二相似定律確定兩臺(tái)工況相似水泵的揚(yáng)程之間關(guān)系?！?,∴<2—3—6>上式表示兩臺(tái)工況相似水泵的揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速及線性比例尺的二次方成正比,與水力效率的一次方成正比。3.第三相似定律確定兩臺(tái)工況相似水泵的軸功率之間關(guān)系?！?,,∴<2—3—7>當(dāng)水泵的尺寸增加時(shí),由于水泵轉(zhuǎn)動(dòng)部分和固定部分的間隙相對(duì)增加得較少,所以原型泵的容積效率大于模型泵的容積效率；由于填料函和軸承的功率損失比水泵的功率增加得慢些,所以原型泵的機(jī)械效率大于模型泵的機(jī)械效率；由于水泵過流部分壁面的相對(duì)粗糙度隨著泵尺寸的增大而減小,所以原型泵的水力效率大于模型泵的水力效率。因比,水泵越大,其總效率越高。<2—3—7>可簡(jiǎn)化為：<2—3—8>四、比例率對(duì)于同一臺(tái)水泵,其葉輪直徑不變,相當(dāng)于,<2—3—8>可簡(jiǎn)化成比例率：<2—3—9>比例律公式說明,當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變時(shí),水泵的流量、揚(yáng)程和軸功率也隨之改變。即流量與轉(zhuǎn)速成線形關(guān)系變化；揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比變化；軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比變化。水泵的轉(zhuǎn)速對(duì)容積效率和水力效率的影響不太大,而機(jī)械效率中輪盤摩擦損失、軸承摩擦損失和填料函損失,分別與轉(zhuǎn)速的三次方、平方及一次方成正比變化。所以轉(zhuǎn)速越大,機(jī)械效率越低,比例律中第三項(xiàng)的誤差就越大。所以,它只能用于轉(zhuǎn)速相差不大的情況。實(shí)際上相似定律式<2—3—8>和比例律式<2—3—9>均只有其中的兩個(gè)相互獨(dú)立。相似定律表示兩臺(tái)相似泵的性能參數(shù)及葉輪直徑之間的關(guān)系,而此例律則表示同一臺(tái)水泵在不同工況下,性能參數(shù)之間的關(guān)系。五、比轉(zhuǎn)數(shù)〔一比轉(zhuǎn)數(shù)的概念若有一臺(tái)泵,其性能參數(shù)分別為流量、揚(yáng)程、功率、轉(zhuǎn)速,另有一臺(tái)假想的泵,其性能參數(shù)分別為流量、揚(yáng)程、功率、轉(zhuǎn)速,它們呈幾何上相似,而且在相似工況下運(yùn)行,如果假想泵的流量、揚(yáng)程,或功率,那么,假想泵的轉(zhuǎn)速,就稱為這臺(tái)泵的比轉(zhuǎn)數(shù),也稱為比轉(zhuǎn)速?！捕绒D(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算公式計(jì)算公式<2—3—10>公式推導(dǎo)將和分別代入公式<2—3—8>得：即可解得：同理,將與功率,分別代入公式<2—3—8>得：<2—3—11>適用條件單級(jí)單吸泵抽清水。公式修正⑴.雙吸式離心泵<2—3—12>⑵.多級(jí)式離心泵<2—3—13>式中：——多級(jí)式離心泵的級(jí)數(shù),也就是葉輪的個(gè)數(shù)。⑶.抽提渾水<2—3—14>式中：、——渾水、4℃時(shí)清水的容重〔?！踩⒁馐马?xiàng)1.水泵名牌上及型號(hào)中的比轉(zhuǎn)數(shù)是指水泵設(shè)計(jì)工況<即最高效率點(diǎn)>下的流量、揚(yáng)程和額定轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算而得的。水泵性能曲線的其它各組參數(shù)都不能作為計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)的依據(jù)。同一臺(tái)水泵在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,水泵設(shè)計(jì)工況下的各個(gè)參數(shù)值,按比例律變化,因此計(jì)算所得的比轉(zhuǎn)數(shù)仍然不變。2.比轉(zhuǎn)數(shù)是工況的函數(shù),同一臺(tái)泵在不同工況下運(yùn)轉(zhuǎn),有不同的比轉(zhuǎn)數(shù)。通常用水泵設(shè)計(jì)工況的比轉(zhuǎn)數(shù)來代表該泵的比轉(zhuǎn)數(shù)。3.比轉(zhuǎn)數(shù)是由相似律推導(dǎo)出來的。因此,比轉(zhuǎn)數(shù)相等是水泵幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似的必要條件。如屬同一泵型,它的葉輪大小尺寸雖然不等,但由于其葉輪及出水道皆幾何相似,故其比轉(zhuǎn)數(shù)均相等。但反過來說,比轉(zhuǎn)數(shù)均相等的水泵,葉輪出口相似,其葉輪和出水道不一定相似,因?yàn)樵谝欢ǖ谋绒D(zhuǎn)數(shù)圍,可能存在著兩種泵型。如5O—50型軸流泵與10—50型混流泵的比轉(zhuǎn)數(shù)都是500,因此,比轉(zhuǎn)數(shù)是水泵葉輪相似的充分條件不是水泵相似的必要條件。4.比轉(zhuǎn)數(shù)是表示葉輪出口相似綜合準(zhǔn)則數(shù),但是因各用的流量、揚(yáng)程及功率的單位不同,所以比轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)值也不同。而汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)是表示葉輪進(jìn)口相似綜合準(zhǔn)則數(shù)。以后我們就將進(jìn)一步分析比較葉片泵的形狀、尺寸、性能與效率都隨比轉(zhuǎn)數(shù)而變的規(guī)律。5.比轉(zhuǎn)數(shù)的單位和轉(zhuǎn)速相同,也是轉(zhuǎn)每分。但是,它與水泵的轉(zhuǎn)速是完全不同的兩個(gè)概念。比轉(zhuǎn)數(shù)單位的含義沒多大用處,通常均略去不寫?！菜谋绒D(zhuǎn)數(shù)的作用比轉(zhuǎn)數(shù)在水泵的理論研究、設(shè)計(jì)計(jì)算和使用中很重要,它的用處有以下幾個(gè)方面：1.對(duì)葉輪進(jìn)行分類比轉(zhuǎn)數(shù)的大小反映了水泵的水力特性。比轉(zhuǎn)數(shù)與流量成正比,而與揚(yáng)程成反比。所以低揚(yáng)程、大流量的水泵比轉(zhuǎn)數(shù)大,高揚(yáng)程、小流量的水泵比轉(zhuǎn)數(shù)小。根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的大小,可將葉片泵分為離心泵〔～、混流泵〔～和軸流泵〔～三大類,其中離心泵又可分為低比轉(zhuǎn)數(shù)〔～、中比轉(zhuǎn)數(shù)〔～和高比轉(zhuǎn)數(shù)〔～三種〔見表2—3—1。比轉(zhuǎn)數(shù)在一定程度上反映了葉輪的幾何形狀。對(duì)于低比轉(zhuǎn)數(shù)泵,為了得到高揚(yáng)程、小流量,必須增加葉輪外徑,減小徑和葉槽寬度。外徑之比可以大到3.0,葉槽寬度與葉輪外徑之比可以可小到0.03。所以葉輪扁平,葉片形狀呈圓柱形。隨著比轉(zhuǎn)數(shù)的增大,外徑之比由大到小、葉槽寬度與葉輪外徑之比由小到大、葉槽由狹長(zhǎng)到粗短、水流方向由徑向到斜向再到軸向變化、葉片形狀由圓柱形逐漸向扭曲形變化。2.分析葉片泵的性能水泵的性能與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。為了分析水泵性能隨比轉(zhuǎn)數(shù)而變化的關(guān)系,將葉片泵的性能曲線用相對(duì)性能曲線表示。詳見圖2—4—5～圖2—4—7。3.作為水泵設(shè)計(jì)的依據(jù)水泵設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算出比轉(zhuǎn)數(shù)值,然后可選擇現(xiàn)有水泵中比轉(zhuǎn)數(shù)相同、效率高、抗汽蝕性能好、運(yùn)行可靠的模型泵。這樣再根據(jù)選定的模型和給定的參數(shù),利用相似理論,求出所設(shè)計(jì)泵的尺寸和特性。比轉(zhuǎn)數(shù)也是編制水泵系列的基礎(chǔ),因?yàn)橛帽绒D(zhuǎn)數(shù)來安排水泵系列,可大大減少水力模型的數(shù)目,有利于水泵的設(shè)計(jì)和制造。4.作為初選泵型的參考根據(jù)規(guī)劃,揚(yáng)程和流量已經(jīng)確定,當(dāng)初選動(dòng)力機(jī)后,轉(zhuǎn)速亦知,即可算出比轉(zhuǎn)數(shù),查表可初步確定所選泵型,以便進(jìn)一步使用水泵性能表圖,來確定水泵的具體型號(hào)。表2—3—1比轉(zhuǎn)數(shù)余葉輪形狀及性能曲線的關(guān)系表水泵類型離心泵混流泵軸流泵低比轉(zhuǎn)數(shù)中比轉(zhuǎn)數(shù)高比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)20～8080～150150～350250～600500～2000葉輪示意圖尺寸比D2/D1≈3.0≈2.3≈1.8～1.4≈1.2～1.1≈1.0葉片形狀圓柱形進(jìn)口扭曲面出口圓柱形扭曲面扭曲面扭曲面第四節(jié)水泵的性能曲線了解水泵的性能,熟悉其變化規(guī)律,有助于我們合理地選擇水泵及其動(dòng)力機(jī),確定水泵的安裝高程以及解決水泵裝置在實(shí)際運(yùn)行中所遇到的許多問題。圖2—4—1離心泵的理論性能曲線圖2—4—1離心泵的理論性能曲線<>離心泵的理論性能曲線<>離心泵的水頭損失曲線一、理論性能曲線〔一基本性能曲線1.揚(yáng)程性能曲線⑴.理論性能曲線的定義在轉(zhuǎn)速一定的情況下,水泵的其它性能參數(shù)與流量之間的理論關(guān)系圖。⑵.揚(yáng)程性能曲線理論性能曲線是根據(jù)水泵的基本方程式并考慮它在不同流量下泵各種損失繪制而成的。它有助于我們從理論上深入理解水泵的實(shí)驗(yàn)性能曲線。在實(shí)用上,水泵的流量和揚(yáng)程之間的關(guān)系具有很大的件用。故先讓我們比較仔細(xì)地討論一下流量和揚(yáng)程之間的理論關(guān)系。將式2—2—5、〔2—2—6代入公式〔2—2—14得：〔2—4—1當(dāng)＜90°時(shí),是一條下降的斜直線,如圖2—4—1,在軸上的截距為,在軸上的截距為,它的斜率[]取決于角度值的大小,也就是取決于葉輪中葉片的形狀。將～曲線的縱坐標(biāo)減少相應(yīng)的水力損失,就可以得到～曲線。將～曲線的橫坐標(biāo)減少相應(yīng)的容積損失,就可以得到我們所要求的～曲線——揚(yáng)程性能曲線,它也是一條上凸下降的二次拋物線。如圖2—4—1所示,假如采用向前彎或徑向的葉片,就會(huì)產(chǎn)生下列的缺陷：①葉槽有曲折,相對(duì)運(yùn)動(dòng)能量損失比較大。葉槽之所以有曲擠<有方向不同的兩個(gè)彎曲>是因?yàn)槿~片進(jìn)水端必須做得和葉片向后彎一樣,否則進(jìn)水處會(huì)產(chǎn)生漩渦。②和向后彎的葉片比較起來,增高,把動(dòng)能化為壓能時(shí),水力損失增加。2.功率性能曲線聯(lián)立式〔2—1—9和式〔2—4—2整理得：圖2—4—2在不同葉片安裝角下的Q～Ht關(guān)系圖圖2—4—2在不同葉片安裝角下的Q～Ht關(guān)系圖如圖2—4—2所示,當(dāng)＜90°時(shí),＜0,是一條向下彎曲的二次拋物線,其形式也取決于角度值的大小,也就是取決于葉輪中葉片的形狀。當(dāng)＞90°時(shí),＞0,是一條向上彎曲的二次拋物線,當(dāng)=90°時(shí),=0,是一條上升的斜直線。機(jī)械損失幾乎與流量無關(guān),將～曲線的縱坐標(biāo)增加相應(yīng)的機(jī)械損失,就可得到～曲線。根據(jù),將～曲線的橫坐標(biāo)減少相應(yīng)的容積損失,就可以得到我們所要求的～曲線——功率性能曲線,它是一條上凸下降的二次拋物線。如圖2—4—2所示3.效率性能曲線根據(jù)公式〔2—1—8,可以計(jì)算～曲線和～曲線上相應(yīng)點(diǎn)的值,并可繪制出～曲線。它是一條具有最高點(diǎn)的上凸二次拋物線?！捕⒃囼?yàn)性能曲線實(shí)驗(yàn)性能曲線是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果而繪制而成的。在轉(zhuǎn)速一定的情況下,水泵的其它性能參數(shù)與流量之間的關(guān)系圖。它也可以從泵樣本中查得。圖2—4—4軸流泵的實(shí)驗(yàn)性能曲線圖2—4—3離心泵的實(shí)驗(yàn)性能曲線在流量不同于設(shè)計(jì)流量的情況下,葉片泵水流運(yùn)動(dòng)變得很復(fù)雜。目前適用于這種運(yùn)動(dòng)情況的水力計(jì)算法,還沒有研究到可以使用的程度,因此這種情況下的水泵性能必須用實(shí)驗(yàn)來確定進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)時(shí),通常是在恒定的轉(zhuǎn)速下測(cè)算揚(yáng)程、功率、允許吸上真空高度<或臨界汽蝕余量>和效率隨流量而變化的關(guān)系,把這些關(guān)系用曲線表示出來,即為～、～、～、～或～等四條曲線,詳見圖2—4—3、圖2—4—4。圖2—4—4軸流泵的實(shí)驗(yàn)性能曲線圖2—4—3離心泵的實(shí)驗(yàn)性能曲線1.離心泵的實(shí)驗(yàn)性能曲線見圖2—4—3。⑴.揚(yáng)程性能曲線緩慢下降的二次拋物線。⑵.功率性能曲線是一條緩慢上升的近似直線。⑶.效率性能曲線是一條具有最高點(diǎn)的上凸二次拋物線,在最高點(diǎn)兩側(cè)下降緩慢。4.允許吸上真空高度曲線是一條緩慢下降的近似直線。2.軸流泵的實(shí)驗(yàn)性能曲線⑴.揚(yáng)程性能曲線下降較陡的二次拋物線。⑵.功率性能曲線是一條快速下降的拋物線。⑶.效率性能曲線是一條具有最高點(diǎn)的上凸二次拋物線,在最高點(diǎn)兩側(cè)下降較陡。⑷.允許汽蝕余量曲線是一條具有最低點(diǎn)的上凹二次拋物線。3.實(shí)驗(yàn)性能曲線的分析⑴.揚(yáng)程性能曲線①.離心泵的揚(yáng)程曲線如果設(shè)計(jì)不合理,會(huì)出現(xiàn)駝峰形,同一揚(yáng)程下可能出現(xiàn)兩個(gè)大小不同的流量,流量忽大忽小,此區(qū)域?yàn)椴环€(wěn)定運(yùn)行區(qū),盡量不要選擇這種水泵,若老式泵站有這種水泵,一定要避開在不穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行。②.軸流泵的揚(yáng)程曲線如果設(shè)計(jì)不合理,會(huì)出現(xiàn)馬鞍形,同一揚(yáng)程下可能出現(xiàn)兩個(gè)甚至三個(gè)大小不同的流量,流量忽大忽小,此區(qū)域?yàn)椴环€(wěn)定運(yùn)行區(qū),盡量不要選擇這種水泵,若老式泵站有這種水泵,一定要避開在不穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行。⑵.功率性能曲線①.離心泵的功率曲線關(guān)死〔功率大約等于額定功率的40～60%。因此,離心泵均采用"關(guān)閥啟動(dòng)"的啟動(dòng)方式。②.軸流泵的功率曲線關(guān)死〔功率大約等于額定功率的200%。所以,軸流泵均采用"開閥啟動(dòng)"的啟動(dòng)方式,為了避免誤操作,軸流泵的抽水裝置上不允許設(shè)置任何閥門。⑶.效率性能曲線①.離心泵的效率曲線離心泵的工作區(qū)域較為寬廣。②.軸流泵的效率曲線軸流泵的工作區(qū)域較為狹窄。⑷.汽蝕性能曲線①.離心泵的允許吸上真空高度曲線離心泵只有在流量大于額定流量的情況下,才可能發(fā)生汽蝕。故一般安裝在水面以上。②.軸流泵的允許汽蝕余量曲線軸流泵在流量大于或小于額定流量時(shí),均可能發(fā)生汽蝕。故一般安裝在水面以下。〔三、相對(duì)性能曲線相對(duì)性能曲線是指將實(shí)驗(yàn)性能曲線變換為以額定值為基數(shù)來表示的無量綱量之間關(guān)系曲線。也就是在轉(zhuǎn)速〔一定的情況下,其它性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)值與額定值之相對(duì)值〔、、,與流量的實(shí)驗(yàn)值與額定值之相對(duì)值〔之間隨著比轉(zhuǎn)數(shù)〔而變化的關(guān)系圖。揚(yáng)程相對(duì)性能曲線比轉(zhuǎn)數(shù)〔越小,則揚(yáng)程相對(duì)性能曲線越平緩；反之,揚(yáng)程相對(duì)性能曲線越陡峻。其主要原因是：流量不同于設(shè)計(jì)流量時(shí),揚(yáng)程的不一致現(xiàn)象所引起的從生渦流或回流的強(qiáng)度有所不同?！矆D2—4—5功率相對(duì)性能曲線比轉(zhuǎn)數(shù)〔越小,時(shí)的值越?。环粗?時(shí)的值越大〔圖2—4—6。效率相對(duì)性能曲線比轉(zhuǎn)數(shù)〔越小,效率曲線在最高點(diǎn)兩側(cè)下降得越平緩；反之,效率曲線在最高點(diǎn)兩側(cè)下降得越急劇。但是,它們都必然通過〔100%,100%點(diǎn)。圖2—4—6功率相對(duì)性能圖2—4—6功率相對(duì)性能曲線圖2—4—7效率相對(duì)性能曲線圖2—4—5揚(yáng)程相對(duì)性能曲線二、通用性能曲線水泵的通用性能曲線是指多種轉(zhuǎn)速<或葉片安裝角、或葉輪直徑>下的水泵性能曲線。也就是把水泵在不同轉(zhuǎn)速<或葉片安裝角、或葉輪直徑>下的功率、效率性能的曲線,分別以等功率、等效率、等轉(zhuǎn)速〔或等葉片安裝角、或等葉輪直徑的形式,以及水泵的揚(yáng)程性能曲線,繪制在同一個(gè)流量、揚(yáng)程坐標(biāo)系,所組成的幾組曲線族。它是根據(jù)水泵的實(shí)驗(yàn)性能曲線,利用比例律換算而繪成的,它可以運(yùn)用于今后將要講到的變速<或變角、或變徑>調(diào)節(jié)的計(jì)算中。圖2—4—8葉片泵的效率與ns圖2—4—8葉片泵的效率與ns、Q的關(guān)系即：〔2—4—6或〔2—4—7圖2—4—9相似工況拋物線圖圖2—4—10某離心泵不同轉(zhuǎn)速下的通用性能曲線線圖圖2—4—1120—70型軸流泵通用性能曲線線圖最低凈揚(yáng)程下的抽水裝置特性曲線設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程下的抽水裝置特性曲線3—最高凈揚(yáng)程下的抽水裝置特性曲線此表達(dá)式是頂點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)的二次拋物線族的方程。在同一拋物線上的各點(diǎn)具有相似的工況叫做相似工況拋物線。在轉(zhuǎn)速變化不大的情況下,水泵的效率變化也較小,一般也認(rèn)為就是等效率曲線。必須注意,比例律是相似定律的特例,只適用于同一相似工況拋物線上的各點(diǎn)<圖3—4—9>。根據(jù)水泵樣本,畫出某臺(tái)離心泵在轉(zhuǎn)速為時(shí)的～性能曲線。然后根據(jù)這條曲線上若干點(diǎn)的坐標(biāo),按式〔2—4—6算出不同的值,并按式〔2—4—7畫出若干條相似工況拋物線〔圖2—4—10中虛線。然后畫出不同轉(zhuǎn)速、、……分別沿著不同的相似工況拋物線,反復(fù)運(yùn)用比例律式,點(diǎn)繪出各轉(zhuǎn)速下的～性能曲線,這樣,我們就繪成了一適用于不同轉(zhuǎn)速的性能曲線圖,即通用性能曲線圖。如果我們進(jìn)行通用性能試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出水泵的等效率曲線,就可以發(fā)現(xiàn),在離開最高效率線稍遠(yuǎn)的區(qū)域,等效率曲線基本上和相似工況拋物線吻合,而在最高效率線附近,隨著轉(zhuǎn)速的降低,等效率曲線越來越偏離相似工況拋物線,最后在最高效率線上閉合<圖2—4—10圖2—4—9相似工況拋物線圖圖2—4—10某離心泵不同轉(zhuǎn)速下的通用性能曲線線圖圖2—4—1120—70型軸流泵通用性能曲線線圖最低凈揚(yáng)程下的抽水裝置特性曲線設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程下的抽水裝置特性曲線3—最高凈揚(yáng)程下的抽水裝置特性曲線不同葉輪直徑下水泵的通用性能曲線由公式〔2—1—13和式〔2—2—6,將式<2—3—4>改寫后得：<2—4—8>式中：上標(biāo)＇——葉輪車削后的參數(shù),其它符號(hào)同前。在離心泵設(shè)計(jì)中,為了盡量減小葉槽水流的離壁現(xiàn)象,通常使葉槽的不同過水?dāng)嗝婢哂谢旧舷嗟鹊拿娣e。因此可以認(rèn)為上式中的,假定容積效率不變,就可以將上式簡(jiǎn)化為車削換算公式：<2—4—9>同理可得：<2—4—10><2—4—11>聯(lián)立<2—5—9>和<2—5—10>同樣可得：,〔2—4—12或此表達(dá)式也是頂點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)的二次拋物線族的方程。在同一拋物線上的各點(diǎn)具有相似的工作狀況叫做車削拋物線,也叫做相似工況拋物線。在車削量不大的情況下,水泵的效率變化也較小,一般也認(rèn)為就是等效率曲線。必須注意,它們只適用于兩個(gè)相似的工況,亦即只適用于同一相似工況拋物線上的各點(diǎn)<圖2—4—12>。根據(jù)水泵樣本,畫出某臺(tái)離心泵在轉(zhuǎn)速為時(shí)的～性能曲線。然后根據(jù)這條曲線上若干點(diǎn)的坐標(biāo),按式〔2—4—12算出不同的值,并按式〔2—4—7畫出若干條相似工況拋物線〔圖中虛線。然后畫出不同轉(zhuǎn)速、分別沿著不同的相似工況拋物線〔～、～性能曲線,這樣,我們就繪成了一適用于不同葉輪直徑的性能曲線圖——通用性能曲線圖。同樣可以發(fā)現(xiàn),在離開最高效率線稍遠(yuǎn)的區(qū)域,等效率曲線基本上和相似工況拋物線吻合,而在最高效率線附近,隨著車削量的增加,等效率曲線越來越偏離相似工況拋物線,最后在最高效率線上閉合<圖4—6—11>。必須考慮到水泵效率隨著車削量的增加而下降的實(shí)際情況。水泵的車削量受到一定的限制。3．不同葉片安裝下的水泵的通用性能曲線見圖2—4—12,這里不再詳述。三、全面性能曲線圖2—4—12=90離心泵的全面性能曲線水泵的全面性能曲線是由它的工作參數(shù)來表示的。通常我們所說的葉片泵性能曲線是指水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的性能曲線,其、、和均為正值,即指葉輪正轉(zhuǎn)、水正流、水泵出水側(cè)壓力大于吸水側(cè)壓力、泵輸入功率〔即水泵是是由外力帶動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn),據(jù)次解決水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)中的問題是足夠的。但是在生產(chǎn)實(shí)踐中,常常會(huì)遇到不同于上述條件下的反常運(yùn)轉(zhuǎn)。例如沒有裝單向閥的單泵,或并聯(lián)工作的抽水裝置在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)突然有一臺(tái)失電,這時(shí)水泵會(huì)經(jīng)過正轉(zhuǎn)、正流階段,正轉(zhuǎn)、倒流階段和倒轉(zhuǎn)、倒流階段；又如串聯(lián)階段時(shí)的水泵,當(dāng)一臺(tái)失電；或水泵作為能量回收泵；或進(jìn)行抽水蓄能運(yùn)行等等。這時(shí)其工作參數(shù)、、、就不一定均為正值了,可能其中會(huì)有1～2個(gè)參數(shù)為負(fù)值。于是,必須了解水泵在任何情況下工作的特性才能解決上述問題,這時(shí)就必須借助于水泵的全面性能曲線了。圖2—4—12=90離心泵的全面性能曲線以上水泵性能曲線都是表示水泵在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的性能。所謂"正常"是指在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),水泵的轉(zhuǎn)速恒定不變、葉輪正轉(zhuǎn)、水正流、出水側(cè)的壓強(qiáng)大于吸水側(cè)、水泵工作時(shí)吸收外來能量。但在生產(chǎn)實(shí)踐中,水泵往往會(huì)在某些特殊情況下工作,出現(xiàn)與以上五個(gè)條件中的某些條件可能正好相反的情況。例如沒有裝單向閥的單泵,或并聯(lián)工作的抽水裝置在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)突然有一臺(tái)失電,這時(shí)水泵會(huì)經(jīng)過正轉(zhuǎn)、正流階段,正轉(zhuǎn)、倒流階段和倒轉(zhuǎn)、倒流階段,又如串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的水泵,當(dāng)其中一臺(tái)或多臺(tái)失電,或水泵作為能量回收泵,或進(jìn)行抽水蓄能運(yùn)行等等。這時(shí)某工作就不一定為正值了,可能其中、會(huì)有1～2個(gè)參數(shù)數(shù)、、、為負(fù)值因此,必須了解水泵在任何情況下工作的特性,才能解決上述問題。這種為了解決水泵在反常情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的矛盾,而繪制的包括正常與反常性能的曲線即為全面性能曲線。如圖2—4—12所示：為使水泵的全面性能曲能夠適用于一切幾何相似的泵,而與泵的大小和轉(zhuǎn)速無關(guān),故將轉(zhuǎn)速、流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)矩值,用與最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)值<即額定值或稱為設(shè)計(jì)值>的比值百分比表示。因此,我們以在圖3—5—12上繪出用相對(duì)值表示的不同轉(zhuǎn)速下的～曲線和～曲線,再?gòu)牟煌幃嬎骄€,與飛不同轉(zhuǎn)速下的～曲線、～曲線相交,然后,根據(jù)這些交點(diǎn)數(shù)據(jù)以相對(duì)轉(zhuǎn)速為縱坐標(biāo),相對(duì)流量為橫坐標(biāo),即可繪出如圖2—5—12所示的水泵全面性能曲線。圖2—5—12所示,為的雙吸式離心泵在一切可能運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下的性能。這些狀況有的只是由一種工況到另一種工況的過渡階段,有的到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)。但是,有的反常工況在生產(chǎn)上是不可避免的,或者是可以利用的。四、系列型譜圖圖2—4—14雙吸式離心泵系列型譜圖圖2—4—13單級(jí)單吸懸臂式離心泵系列型譜圖葉片泵有根據(jù)不同要求設(shè)計(jì)的各種型號(hào)規(guī)格的水泵,以滿足生產(chǎn)的需要。每臺(tái)泵的基本性能曲線上都以"︴"符號(hào)標(biāo)定了水泵的工作圍<即高效率區(qū)>,如果把一種或多種泵型不同規(guī)格的一系列泵的工作圍段綜合繪入一對(duì)數(shù)座標(biāo)圖,如圖3—4—13、圖2—4—14、圖2—4圖2—4—14雙吸式離心泵系列型譜圖圖2—4—13單級(jí)單吸懸臂式離心泵系列型譜圖圖2—4—14中每個(gè)注有型號(hào)和轉(zhuǎn)速的四邊形,代表一種泵在其葉輪外徑允許車削圍的～性能,單線者表示葉輪外徑未經(jīng)車削；有兩條線者,則表示該泵有兩種葉輪外；有三條線者,則表示該泵有三種葉輪外。這樣就擴(kuò)大了該泵的適用圍。圖2圖2—4—15軸流泵系列型譜圖第五節(jié)抽水機(jī)組的選型與配套一、水泵的選型水泵是實(shí)現(xiàn)提水要求的主要設(shè)備,同時(shí)它又是其它設(shè)備和建筑物選型配套的依據(jù)。因此,合理地選擇泵型是水泵站設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它對(duì)降低工程造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用都有十分重大意義?！惨贿x泵原則所選水泵應(yīng)同時(shí)滿足下列原則；1.必須滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下用水部門的各個(gè)時(shí)期的用水要求。也就是滿足設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程的要求。2.水泵必須在高效區(qū)運(yùn)行,在長(zhǎng)期運(yùn)行中平均效率最高。3.根據(jù)選定的水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)修建泵站的總投資<其中包括設(shè)備投資和土建投資>最小,年運(yùn)行費(fèi)用最低。4.盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化的新產(chǎn)品,型號(hào)不能過多,也不宜單一。5.便于安裝、維護(hù)、運(yùn)行和管理,有利于今后的發(fā)展?！捕x泵步驟1.確定泵站的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、建筑物等級(jí)。2.確定泵站的流量〔設(shè)計(jì)、最大、最小和揚(yáng)程〔設(shè)計(jì)、最高、最低、平均。3.擬定泵站的級(jí)數(shù),并計(jì)算各級(jí)泵站的揚(yáng)程〔設(shè)計(jì)、最高、最低、平均。4.從水泵性能表、性能圖中查出符合水泵揚(yáng)程要求的各種不同型號(hào)的水泵。5.根據(jù)選泵原則,按照最小功率法初選水泵型號(hào)。至少列出兩個(gè)可比方案。6.根據(jù)工況點(diǎn)的校核確定水泵型號(hào)的最佳方案,并給出有關(guān)性能參數(shù)?！踩x型中的應(yīng)注意的幾個(gè)問題1.水泵臺(tái)數(shù)的確定水泵臺(tái)數(shù)多少對(duì)水泵站主要有以下影響,必須妥善處理：⑴.建站投資方面,無論是機(jī)電設(shè)備費(fèi)還是土建工程費(fèi),在設(shè)備容量一定的情況下,機(jī)組數(shù)目越少其投資就越小。⑵.運(yùn)行管理費(fèi)用方面,通常是機(jī)電設(shè)備容量越大其效率就越高；機(jī)組數(shù)目越少,需要的運(yùn)行人員及維修費(fèi)用等越少。⑶.保證性和適應(yīng)性方面,機(jī)組數(shù)目越多,越容易適應(yīng)不同時(shí)期的不同用水量要求,不便于調(diào)節(jié)流量,即使運(yùn)行中個(gè)別機(jī)組發(fā)生故障,對(duì)供排水的影響也較小,保證效率越高。⑷.泵站性質(zhì)方面,一般排澇泵站的設(shè)計(jì)流量及其排澇過程中的流量變化均比灌溉泵站的要大且快,所以排澇泵站中的機(jī)組臺(tái)數(shù)應(yīng)當(dāng)多于灌溉站。一般給水泵站的設(shè)計(jì)流量及其排澇過程中的流量變化均比灌溉泵站的要小且慢,所以給水泵站中的機(jī)組臺(tái)數(shù)應(yīng)當(dāng)少于灌溉站。在一般情況下,當(dāng)排澇流量小于4時(shí)可選用兩臺(tái),大于4時(shí)可選用三臺(tái)以上；對(duì)于灌溉泵站,當(dāng)流量小于l時(shí),可選兩臺(tái),大于1時(shí)可選3～8臺(tái)；對(duì)于排灌結(jié)合的泵站,無論揚(yáng)程和流量,均要求既能滿足灌溉又能滿足排澇的要求；宜采用多機(jī)組方案,對(duì)于給水泵站,當(dāng)流量小于0.5時(shí),可選兩臺(tái),大于0.5時(shí)可選3～6臺(tái)；對(duì)于梯級(jí)泵站,水泵臺(tái)數(shù)除滿足各級(jí)泵站本身的流量和揚(yáng)程的要求以外,還必須保證上、下級(jí)泵站在各種流量下運(yùn)行均能相互配合、協(xié)調(diào)一致,中間無分水時(shí),各泵站的水泵臺(tái)數(shù)應(yīng)相等或成倍數(shù)關(guān)系。對(duì)于泵房距離出水建筑物較遠(yuǎn)的泵站,一般均采用并聯(lián)出水管路,確定機(jī)組臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)綜合考慮。2.水泵類型選擇水泵的結(jié)構(gòu)類型,通常有臥式、立式和斜式三種,它們的特點(diǎn)如下：⑴.臥式泵要求的安裝精度比立式泵低,同時(shí)也便于檢修,但一般在起動(dòng)前要進(jìn)行排氣充水,要求泵房有較大的平面尺寸,適用于水源水位變幅不大的場(chǎng)合。⑵.立式泵要求泵房的平面尺寸較小,水泵葉輪浸沒于水下,起動(dòng)方便,電動(dòng)機(jī)安裝在上層,有利于散熱、采光、防潮、通風(fēng),適用于水源水位變幅較大的場(chǎng)合采用。⑶.斜式泵安裝方便,可安裝在岸邊斜坡上,多為中小型,其葉輪浸沒于水下,便于起動(dòng)。⑷.為了便于維修管理,同一泵站樞紐的主要水泵應(yīng)盡可能選用同一類型；用水流量變化較大時(shí),應(yīng)選兩種型號(hào)的大、小泵進(jìn)行調(diào)配。⑸.為了提高泵站的保證率,需要選擇必要的備用機(jī)組,一般占泵站臺(tái)數(shù)的20～25%,且不少于一臺(tái),?！菜倪x泵方法選泵方法主要有查表法、查圖法和計(jì)算法,在計(jì)算出單泵的流量〔設(shè)計(jì)、最大、最小和揚(yáng)程〔設(shè)計(jì)、最高、最低、平均后,工況點(diǎn)校核前初選水泵型號(hào),這三種方法的主要步驟是：1.查表法⑴.根據(jù)水泵的平均揚(yáng)程〔無資料或資料不全時(shí),可用設(shè)計(jì)揚(yáng)程代替,從水泵的性能表或產(chǎn)品目錄或設(shè)計(jì)手冊(cè)中,找出所有適合的水泵型號(hào)。⑵.根據(jù)最高、最低揚(yáng)程校核的要求,刪除不滿足要求的方案,并計(jì)算出水泵的臺(tái)數(shù)和總裝機(jī)容量。⑶.根據(jù)最小功率法,選擇出至少兩個(gè)方案,不滿足時(shí)從刪除的方案中找出較好的方案〔揚(yáng)程稍高進(jìn)行結(jié)合并給出它們的性能參數(shù)。2.查圖法⑴.根據(jù)水泵的平均揚(yáng)程〔無資料或資料不全時(shí),可用設(shè)計(jì)揚(yáng)程代替,在水泵的性能圖〔實(shí)驗(yàn)性能曲線、通用性能曲線、全面性能曲線、系列型譜或設(shè)計(jì)手冊(cè)中,以水泵的平均揚(yáng)程作水平線,找出所有適合的水泵型號(hào)。⑵.以水泵的最高、最低揚(yáng)程作水平線,刪除不滿足的方案,并計(jì)算出水泵的臺(tái)數(shù)和總裝機(jī)容量。⑶.根據(jù)最小功率法,選擇出至少兩個(gè)方案,并給出它們的性能參數(shù)。3.計(jì)算法⑴.擬定泵站級(jí)數(shù)和每級(jí)泵站的水泵臺(tái)數(shù),計(jì)算出設(shè)計(jì)揚(yáng)程下水泵的設(shè)計(jì)流量。⑵.根據(jù)水泵的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程,計(jì)算水泵的額定比轉(zhuǎn)數(shù)。⑶.根據(jù)水泵的比轉(zhuǎn)數(shù),找出合適水泵型號(hào),不滿足時(shí)從刪除的方案中找出較好的方安進(jìn)行結(jié)合并給出其的性能參數(shù)。⑷.重復(fù)前三步,根據(jù)最小功率法,選擇出2～3個(gè)可比方案。二、動(dòng)力機(jī)的配套水泵選出后,必須合理地選配動(dòng)力機(jī)。泵站中常用的動(dòng)力機(jī)有電動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)。柴油機(jī)不受電源限制,機(jī)動(dòng)靈活,可變速運(yùn)行,有利于機(jī)組的配套和調(diào)節(jié)。但成本較高,運(yùn)行時(shí)易發(fā)生故障,使用操作、維護(hù)保養(yǎng)等技術(shù)要求較高。電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,管理方便,運(yùn)轉(zhuǎn)故障少,成本較低,也可變速運(yùn)行,且便于自動(dòng)化,利于今后的發(fā)展,污染小,是一種比較清潔的環(huán)保能源形式。但是,輸電線路及其它附屬設(shè)備的投資較大,同時(shí)功率受電源電壓影響較大。上述兩種動(dòng)力機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn),選配時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r,因地制宜地綜合考慮各種因素而定。一般盡量選擇電動(dòng)機(jī),臨時(shí)泵站部分選擇柴油機(jī),大型重要泵站需要柴油機(jī)作為備用動(dòng)力。水泵的動(dòng)力,除電能和熱能外,還可利用水能、風(fēng)能、太陽能等級(jí)以及相應(yīng)的動(dòng)力機(jī),利用自然能源,可以節(jié)約電能或燃油,降低提水成本?！惨浑妱?dòng)機(jī)與水泵的配套1.電動(dòng)機(jī)類型選擇電動(dòng)機(jī)的類型較多,目前在泵站中除大型排澇站選用同步電動(dòng)機(jī)外,中、小型泵站都選用異步電動(dòng)機(jī)。鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,效率較高,價(jià)格較低,在容量不大時(shí)優(yōu)先選用,只有當(dāng)電源容量不能滿足鼠籠型起動(dòng)要求時(shí),才選用結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的繞線型異步電動(dòng)機(jī)。電力排灌站單機(jī)容量在100〔給水泵站75以下的小型機(jī)組,因在起動(dòng)、轉(zhuǎn)差率和其它性能方面沒有特殊的要求,常選用、、、、等系列鼠籠型異步電動(dòng)機(jī),我國(guó)有關(guān)部門對(duì)上述系列進(jìn)行了革新,制定了系列產(chǎn)品,可供選用；單機(jī)容量在100～300〔給水泵站75之間的中型機(jī)組,可選用、、系列雙鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)或系列繞線型異步電動(dòng)機(jī)；單機(jī)容量在300〔給水泵站75以上的大型機(jī)組,可選用、系列雙鼠籠型異步電動(dòng)機(jī),或、系列繞線型異步電動(dòng)機(jī),以及、系列同步電動(dòng)機(jī)。雙鼠籠型電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上和起動(dòng)特性上兼有鼠籠型電動(dòng)機(jī)和繞線型電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn),適用于起動(dòng)負(fù)載較大與電源容量較小的場(chǎng)合。這些系列的額定電壓是0.4、3、10,是由電力網(wǎng)供電的,應(yīng)當(dāng)盡可能使用同樣電壓等級(jí)的電動(dòng)機(jī),以節(jié)省變電設(shè)備費(fèi)。使用條件比較特殊的水泵需要配特殊型式的電動(dòng)機(jī)。例如:深井泵通常配用立式空心軸電動(dòng)機(jī):移動(dòng)式抽水裝置常接觸塵土和水,宜配備系列封閉式鼠籠型電動(dòng)機(jī)。2.電動(dòng)機(jī)配套功率的確定配套功率是指一臺(tái)水泵應(yīng)該選配動(dòng)力機(jī)的功率數(shù)值,一般可從水泵產(chǎn)品樣本上直接查出。也可按式〔2—1—7計(jì)算動(dòng)力機(jī)備用系數(shù)K值是一個(gè)大于1的系數(shù),主要考慮下列因素：⑴.水泵和管路舊之后,由于漏損和摩阻增加,水泵的～曲線通常下降,～曲線通常上升,管路系統(tǒng)特性曲線上升。工作點(diǎn)左移。對(duì)于高比速的水泵,軸功率有較大的增加,對(duì)低比速的泵一般影響不大。表2—5—1動(dòng)力機(jī)備用系數(shù)表水泵軸功率〔kw＜551050100＞100電動(dòng)機(jī)21.31.151.11.051.05柴油機(jī)1.151.11.0810.51.05⑵.在水泵設(shè)計(jì)、制造和性能測(cè)量中,允許水泵的揚(yáng)程、流量等可有5%左右的誤差。水泵在運(yùn)行過程中,可能出現(xiàn)軸功率的增加。⑶.其它工作條件的變化,如水中含上沙量過大、電壓降低等,都可能發(fā)生超負(fù)荷現(xiàn)象。K值目前尚無統(tǒng)一的規(guī)定,可根據(jù)實(shí)際情況,參考表2—5—1。3.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定,與水泵的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)方式有關(guān)。當(dāng)直接傳動(dòng)時(shí),兩者的轉(zhuǎn)速必須相同。間接傳動(dòng)時(shí),可通過皮帶輪或齒輪,使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和水泵的轉(zhuǎn)速相配合。根據(jù)轉(zhuǎn)速〔水泵轉(zhuǎn)數(shù)允許誤差2％、配套功率、電源電壓和電源容量,查《電機(jī)產(chǎn)品樣本》或《電氣手冊(cè)》選擇合適的電動(dòng)機(jī)?！捕裼蜋C(jī)與水泵的配套柴油機(jī)是燃機(jī)的一種,由于它的耗油率和柴油價(jià)格都較低,所以成為農(nóng)田排灌主要?jiǎng)恿χ弧?.柴油機(jī)的型號(hào)柴油機(jī)的型號(hào)由下列三部分組成：⑴.首部為缸數(shù)符號(hào)用數(shù)字表示氣缸數(shù)。⑵.中部為沖程符號(hào)和缸徑符號(hào)。沖程符號(hào)是用E表示二沖程,不用此符號(hào)表示四沖程。缸徑符號(hào)是用氣缸直徑的數(shù)表示,但不列出小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字。⑶.尾部為機(jī)器特征符號(hào)和變型符號(hào)。機(jī)器特征符號(hào)用字母表示,常用的幾種特征符號(hào)是：—汽車用,—拖拉機(jī)用,—船用,—鐵路牽引用,—增壓,—復(fù)合增壓,—風(fēng)冷,無""表示水冷。變型符號(hào)用數(shù)字順序表示,與前面符號(hào)用短橫線隔開。例如495柴油機(jī)表示四缸,四沖程,缸徑95,水冷。2.柴油機(jī)的性能要合理選擇、使用柴油機(jī),必須了解其性能?，F(xiàn)將柴油機(jī)的主要性能指標(biāo)及變化規(guī)律簡(jiǎn)述如下,⑴.柴油機(jī)的主要性能指標(biāo)柴油機(jī)是靠燃燒柴油而產(chǎn)生動(dòng)力的。柴油機(jī)工作時(shí)要求發(fā)出的動(dòng)力大,而消耗的燃料少,亦即有較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,柴油機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo),主要是標(biāo)定功率。柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),主要是燃油消耗率。①有效功率和轉(zhuǎn)速有效功率是指柴油機(jī)曲軸輸出的功率。通常用符號(hào)""表示,單位為,按照燃機(jī)的用途和使用特點(diǎn),柴油機(jī)的標(biāo)定功率分為以下四種：l15分鐘功率為柴油機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15的最大有效功率；21小時(shí)功率為柴油機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1的最大有效功率P；312小時(shí)功率〔又稱額定功率為柴油機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12的最大有效功率；4持續(xù)功率為柴油機(jī)允許長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。圖2—5—1柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性曲線與標(biāo)定功率相應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱標(biāo)定轉(zhuǎn)速。根據(jù)使用特點(diǎn),在柴油機(jī)銘牌上一般都標(biāo)明上述四種功率中的1～2種功率及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。農(nóng)用柴油機(jī)銘牌上一般標(biāo)明12小時(shí)功率和持續(xù)功率。如果銘牌上未標(biāo)明持續(xù)功率,則可按12小時(shí)功率的90%換算。柴油機(jī)的功率隨氣溫、氣壓和濕度的變化而不同。而產(chǎn)品樣本中的柴油機(jī)功率,是在氣溫20圖2—5—1柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性曲線②燃油消耗量和燃油消耗率1柴油機(jī)工作1所消耗的燃油量稱為燃油消耗量,通常用符號(hào)""表示,單位為/。2燃油消耗量與所發(fā)出的有效功率的比值稱為燃油消耗率,通常用符號(hào)""表示,單位為[/〔·]。柴油機(jī)的燃油消耗率指標(biāo)一般為230～300/〔·。⑵.速度特性曲線和負(fù)荷特性曲線圖2—5—2柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線柴油機(jī)的主要性能指標(biāo),在不同工作情況下的變化規(guī)律,圖2—5—2柴油機(jī)負(fù)荷特性曲線①速度特性曲線在不改變柴油機(jī)每循環(huán)供抽量的情況下,有效功率、有效扭矩〔柴油機(jī)曲軸輸出的扭矩、燃油消耗率等性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線,稱為速度特性曲線。當(dāng)噴油泵調(diào)節(jié)桿限定在標(biāo)定功率循環(huán)供油量位置時(shí)測(cè)出的曲線,稱為全負(fù)荷速度特性曲線,又稱外特性曲線。噴油泵調(diào)節(jié)桿限定在小于標(biāo)定功率循環(huán)供油量位置時(shí)測(cè)出的曲線,稱為部分負(fù)荷速度特性曲線,圖2—5—1為柴油機(jī)的全負(fù)荷速度特性曲線。從圖中可以看出,—曲線隨轉(zhuǎn)速的增加而上升。但當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到一定程度時(shí),由于燃燒過程惡化,柴油機(jī)冒煙,功率反而下降?！€隨轉(zhuǎn)速的增加有效扭矩先上升后下降,形成兩頭低中間凸起的曲線。—曲線變化比較平坦,當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在時(shí),耗油率最小。柴油機(jī)離開運(yùn)行,耗油率增大,不經(jīng)濟(jì)。同時(shí),在低于下運(yùn)行有效功率小,設(shè)備能力得不到充分發(fā)揮。一般柴油機(jī)應(yīng)在最大扭矩所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速和最大功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速圍運(yùn)行。若工作轉(zhuǎn)速大于最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速,柴油機(jī)的動(dòng)力性和可靠性均變壞,因而不能使用。若工作轉(zhuǎn)速小于最大扭矩時(shí)的轉(zhuǎn)速,由于柴油機(jī)在外特性曲線上工作不穩(wěn)定,也不能使用。②負(fù)荷特性曲線在保持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下,柴油機(jī)的燃油消耗量和耗油率隨負(fù)荷變化的關(guān)系曲線,稱為負(fù)荷特性曲線。轉(zhuǎn)速一定時(shí),柴油機(jī)的每小時(shí)耗油量主要決定于每循環(huán)供油量。因此,負(fù)荷增加時(shí),每循環(huán)供油量增加,幾乎成正比地增加,如圖2—5—2所示。燃油消耗率在=0時(shí)達(dá)到∞。逐漸增大負(fù)荷,迅速減小。當(dāng)噴油量增加到點(diǎn)1的位置,達(dá)到最低值。如再增加噴油量,功率繼續(xù)提高,但由于燃燒不完全,反而增加。當(dāng)噴油量增加到點(diǎn)2時(shí),排氣中出現(xiàn)黑煙。對(duì)應(yīng)這點(diǎn)的噴油量,稱為"冒煙界限,噴油量再增加到點(diǎn)3時(shí),功率達(dá)到最大值。如繼續(xù)增加噴油量,顯著增高,反而下降。如圖54所示。當(dāng)噴油量超過冒煙界限時(shí),不僅使增高,而且由于發(fā)動(dòng)機(jī)過熱,容易引起故障,影響使用壽命。故標(biāo)定的循環(huán)供油量一般不希望超過冒煙界限。為了獲得較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,農(nóng)用柴油機(jī)每循環(huán)的標(biāo)定供油量都限定在冒煙界限以下到最低燃油消花率點(diǎn)l之間的圍,該圍為最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。圖2—圖2—5—3柴油機(jī)部分負(fù)荷特性曲線柴油機(jī)在各種轉(zhuǎn)速情況下的負(fù)荷特性曲線,即部分負(fù)荷特性曲線,如圖2—5—3所示。從圈中可以看出,不同的轉(zhuǎn)速,對(duì)應(yīng)于最小耗油率的負(fù)荷不同。因此,可以根據(jù)不同的負(fù)荷選擇柴油機(jī)的不同工作轉(zhuǎn)速。⑴.柴油機(jī)配套功率的確定柴油機(jī)的配套功率可用公式〔2—1—6進(jìn)行計(jì)算,式中動(dòng)力機(jī)備用系數(shù)K列表〔2—5—1。從速度特性曲線和負(fù)荷特性曲線的分析可以看出,為了獲得較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,選配時(shí)應(yīng)該使計(jì)算的正常工作負(fù)荷〔不計(jì)動(dòng)力機(jī)備用系數(shù),在柴油機(jī)的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)運(yùn)行,即使計(jì)算的正常工作負(fù)荷與柴油機(jī)產(chǎn)品的持續(xù)功率相符合,或使計(jì)算的配套功率與柴油機(jī)產(chǎn)品的額定功率相符合,避免過大或過小,若柴油機(jī)功率選得過小,即小機(jī)帶大泵,則會(huì)使水泵的出水量減少,甚至帶不動(dòng)水泵而無法出水,同時(shí)也會(huì)引起柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行,造成油耗多、磨損太大很不經(jīng)濟(jì)。如果柴油機(jī)功率選得過大,即大機(jī)帶小泵,不僅浪費(fèi)動(dòng)力,而且油耗多,加大提水成本。如果已經(jīng)引采用了功率偏大的柴油機(jī),則應(yīng)設(shè)法調(diào)整,可適當(dāng)增加所拖帶的水泵數(shù),或適當(dāng)提高水泵轉(zhuǎn)速,或根據(jù)柴油機(jī)的部分負(fù)荷特性曲線降速配套。⑵.柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的確定選配時(shí)應(yīng)使柴油機(jī)在耗油低的轉(zhuǎn)速下工作。目前,柴油機(jī)產(chǎn)品的標(biāo)定轉(zhuǎn)速與水泵轉(zhuǎn)速不完全一致。但是,柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速可以在一定的圍調(diào)整,每一種轉(zhuǎn)速都有一個(gè)最低耗油率。因此,選擇柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí),要分析柴油機(jī)的負(fù)荷特性曲線,從有利的轉(zhuǎn)速圍選擇。如果選不到與水泵轉(zhuǎn)速一致的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速,則應(yīng)使這兩者轉(zhuǎn)速比較接近。當(dāng)轉(zhuǎn)速確定后,再進(jìn)行傳動(dòng)計(jì)算。根據(jù)計(jì)算的配套功率和轉(zhuǎn)速,從"柴油機(jī)產(chǎn)品樣本"或其它技術(shù)資料中選擇比較合適的柴油機(jī)。三、傳動(dòng)方式的選擇圖2—5—4凸緣聯(lián)軸器〔鍵連接<>連接加拼緊螺帽1—?jiǎng)恿C(jī)軸；2—連接螺栓；3—鍵；4—水泵軸；5—拼緊螺帽抽水機(jī)組的組成,除水泵和動(dòng)力機(jī)外,還有傳動(dòng)設(shè)備圖2—5—4凸緣聯(lián)軸器〔鍵連接<>連接加拼緊螺帽1—?jiǎng)恿C(jī)軸；2—連接螺栓；3—鍵；4—水泵軸；5—拼緊螺帽〔一聯(lián)軸器傳動(dòng)聯(lián)軸器傳動(dòng)是用聯(lián)軸器將水泵和動(dòng)力機(jī)的軸直接聯(lián)接起來,所以又稱直接傳動(dòng)。這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn)安全,傳動(dòng)效率高〔超過99%而接近100%。目前水泵的轉(zhuǎn)速都是按電動(dòng)機(jī)的一般轉(zhuǎn)速擋數(shù)來設(shè)計(jì)的,如2900、1450、750等。但動(dòng)力機(jī)和水泵的轉(zhuǎn)速必須相同或接近〔相差不超過2%,動(dòng)力機(jī)和水泵的旋轉(zhuǎn)方向必須相同,且兩軸線要在同一直線上。直接傳動(dòng)的機(jī)組,要求有穩(wěn)固的基礎(chǔ),為了防止不均勻沉陷,水泵和動(dòng)力機(jī)最好安裝在一個(gè)共同的基礎(chǔ)上。在安裝機(jī)組時(shí),應(yīng)特別注意水泵軸線和動(dòng)力機(jī)軸線的重合。否則,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易使軸承發(fā)熱或產(chǎn)生振動(dòng),引起效率的降低,嚴(yán)重時(shí),還能使泵軸扭彎折斷。在泵站中,電動(dòng)的抽水機(jī)組大多數(shù)采用聯(lián)軸器傳動(dòng),部分柴油機(jī)的抽水機(jī)組也有采用聯(lián)軸器傳動(dòng)的,常用的聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器、彈性圓柱銷聯(lián)軸器、爪形彈性聯(lián)軸器等。圖2—5—5剛性聯(lián)軸器1.剛性聯(lián)軸器常用的結(jié)構(gòu)形式為凸緣聯(lián)軸器,如圖2—5—4所示。它是由兩個(gè)帶凸緣的半聯(lián)軸器和螺栓組成。軸與半聯(lián)軸之間用鍵連接或鍵連接加拼緊螺帽,圖2—5—5剛性聯(lián)軸器2.彈性圓柱銷聯(lián)軸器彈性圓柱銷聯(lián)軸器由半聯(lián)軸器、柱銷、彈性圈、擋圈等幾部分組成,如圖2—5—5所示。這種聯(lián)軸器因有彈性圈,工作時(shí)可產(chǎn)生變形,安裝時(shí)不要求兩軸嚴(yán)格對(duì)中,同時(shí)彈性圈具有緩沖和減震的作用,能適應(yīng)負(fù)載的劇烈變化,故使用較為普遍。但這種聯(lián)軸器不能傳遞軸向力,加工要求較高,彈性圈、柱銷易損壞,壽命較低。3.爪形彈性聯(lián)軸器爪形彈性聯(lián)軸器由橡膠制成的星形彈性塊和兩半爪形聯(lián)軸器組成,如圖2—5—6所示。這種聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,外形尺寸小,裝卸方便。但傳遞扭矩小,多用于小型臥式水泵。圖2—5圖2—5—7爪形彈性聯(lián)軸器1—水泵聯(lián)軸節(jié)2—彈性塊3—電機(jī)聯(lián)軸節(jié)圖2—5—6彈性聯(lián)軸器1—半聯(lián)軸器2—擋圈3—彈性圈4—柱銷當(dāng)水泵和動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速不一致,或旋轉(zhuǎn)方向不同,或軸線不在一直線上時(shí),就不能采用直接傳動(dòng),而應(yīng)采用間接傳動(dòng)〔齒輪傳動(dòng)或皮帶傳動(dòng)等。〔〔2—5—8齒輪傳動(dòng)示意圖〔正形齒輪〔b傘形齒輪齒輪傳動(dòng)是靠?jī)蓚€(gè)齒輪的輪齒相互嚙合運(yùn)動(dòng)傳遞動(dòng)力的。當(dāng)兩軸線互相平行時(shí),當(dāng)水泵和動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速不等或兩者軸線不在同一直線上時(shí),同樣可以使用。根據(jù)水泵和動(dòng)力機(jī)的位置或轉(zhuǎn)速不同,可采用不同的傳動(dòng)齒輪,兩軸互相平行時(shí),采用形齒輪〔如圖2—5—8所示。當(dāng)兩軸線相交時(shí),采用傘形齒輪〔如圖2—5〔〔2—5—8齒輪傳動(dòng)示意圖〔正形齒輪〔b傘形齒輪圖2—5—9傘形齒輪傳動(dòng)圖另外,在國(guó)外大型水泵機(jī)組中多采用變速箱。變速箱工作十分平穩(wěn),可減少機(jī)械噪音。為了減小齒輪間的摩擦損失,將潤(rùn)滑油注變速箱,以提高傳動(dòng)效率。齒輪傳動(dòng)具有很多優(yōu)點(diǎn),但因齒輪制造工藝要求很高圖2—5—9傘形齒輪傳動(dòng)圖〔三皮帶傳動(dòng)1.皮帶傳動(dòng)的特點(diǎn)皮帶傳動(dòng)是靠緊在皮帶輪之間的皮帶與皮帶輪間的摩擦力來傳遞動(dòng)力的。與齒輪傳動(dòng)相比,皮帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,皮帶具有彈性和撓性,可緩和沖擊和吸收震動(dòng),傳動(dòng)平穩(wěn),噪音小,在過載時(shí),皮帶會(huì)自動(dòng)打滑,可保護(hù)機(jī)器免遭破壞,可用于軸間距離較大的傳動(dòng)。還可用于臥式動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)立式水泵。其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)的外形尺寸較大,皮帶緊在皮帶輪上,使軸和軸承受到較大的作用力,不易保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比,以前容易出現(xiàn)事故。目前,在水泵和動(dòng)力機(jī)的間接傳動(dòng)中,使用最多的還是皮帶傳動(dòng)。2.皮帶傳動(dòng)的種類皮帶傳動(dòng)常用的有平皮帶傳動(dòng)和三角皮帶傳動(dòng)兩類。根據(jù)其傳動(dòng)型式的不同又可分為開口傳動(dòng)、交叉?zhèn)鲃?dòng)和半交叉?zhèn)鲃?dòng)三種。開口傳動(dòng)是最常見的一種傳動(dòng)型式,如圖2—5—10〔,它適用于兩軸互相平行、旋轉(zhuǎn)方向相同的場(chǎng)合。交叉?zhèn)鲃?dòng)如圖2—5—10〔所示,適用于兩軸互相平行、旋轉(zhuǎn)方向相反的場(chǎng)合,一般只用于平皮帶傳動(dòng)。半交叉?zhèn)鲃?dòng)如圖2—5—12示,適用于兩軸在空間交叉成90°、皮帶輪不能倒轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。半交叉?zhèn)鲃?dòng)常用于平皮帶傳動(dòng),三角皮帶傳動(dòng)用得較少,以上各種傳動(dòng)方式的比較詳見表2—5—2。3.皮帶傳動(dòng)計(jì)算圖2—5—12半交叉皮帶傳動(dòng)圖平皮帶傳動(dòng)計(jì)算,主要是根據(jù)傳動(dòng)的要求,確定大小帶輪直徑、皮帶輪中心距、皮帶的長(zhǎng)度、厚度及寬度。計(jì)算時(shí)必須事先知道傳遞的功率、水泵轉(zhuǎn)速和動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)速等。見表2—5—3～表2—圖2—5—12半交叉皮帶傳動(dòng)圖圖圖2—5—10皮帶傳動(dòng)圖示意圖〔開口皮帶傳動(dòng)；〔交叉皮帶傳動(dòng)；〔半交叉皮帶傳動(dòng)圖圖2—5—11開口皮帶傳動(dòng)圖。表2—5—2傳動(dòng)膠帶單位截面積所能傳遞功率表帶速〔56789101112131415301.11.31.51.71.92.12.32.52.72.93351.11.31.51.722.22.42.52.72.93.1401.11.31.61.822.22.42.62.82.93.1501.21.41.61.82.12.32.52.62.833.2751.21.41.71.92.12.32.52.72.93.13.31001.21.41.71.92.12.42.52.82.93.23.4帶速〔16171819202224262830303.23.33.53.63.744.14.34.34.3353.23.43.63.73.844.14.34.44.4403.33.43.63.73.94.14.34.44.44.5503.43.53.73.844.24.44.54.54.6753.53.63.83.94.14.34.54.64.64.7表2—5—3皮帶的設(shè)計(jì)計(jì)算表序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式和參數(shù)選定說明1膠帶種類根據(jù)用途、工作條件和供應(yīng)情況選定2小帶輪直徑～0.01～0.02—傳遞的功率〔—小帶輪轉(zhuǎn)速〔應(yīng)圓整3大帶輪直徑—大帶輪轉(zhuǎn)速〔—彈性滑動(dòng)率,應(yīng)圓整4帶速傳動(dòng)膠帶最有利的速度=10～205中心距且或根據(jù)結(jié)構(gòu)要求定6膠帶長(zhǎng)度開口轉(zhuǎn)動(dòng)未考慮接頭長(zhǎng)度交叉轉(zhuǎn)動(dòng)半交叉轉(zhuǎn)動(dòng)7小帶輪包角?開口轉(zhuǎn)動(dòng)交叉轉(zhuǎn)動(dòng)半交叉轉(zhuǎn)動(dòng)8曲撓次數(shù)1/～10—帶輪數(shù)9帶厚〔～根據(jù)、按該表選定帶厚和層數(shù)10帶的截面積2—工作情況系數(shù),對(duì)農(nóng)用水泵可取1～1.3—膠帶單位截面積所能傳遞的功率〔—包角系數(shù)—傳動(dòng)布置系數(shù)11帶寬表2—5—4傳動(dòng)方式比較表傳動(dòng)方式傳動(dòng)效率傳遞功率〔KW傳動(dòng)比占地面積平穩(wěn)性綜合利用聯(lián)軸器傳動(dòng)0.99～0.995不受限制1：1小平穩(wěn)安全不方便齒輪傳動(dòng)0.90～0.99不受限制1：8小平穩(wěn)安全還方便皮帶傳動(dòng)平皮帶0.90～0.9822～291：5以,可達(dá)1：10較大方便較方便三角皮帶0.90～0.9629～741：7以,最好1：3較小方便還方便表2—5—5傳動(dòng)膠帶規(guī)格表傳動(dòng)膠帶寬度〔膠帶層數(shù)20、25、30、35、40、45、50、55、603～465、70、75、80、903～6100、125、150、1754～6200、225、250、275、3004～10350、400、450、500、550、6006～12表2—5—6小帶輪包角系數(shù)表包角α〔°220210200190180170160150包角系數(shù)K1.21.151.101.051.000.980.950.92四、管路附件的選擇進(jìn)、出水管路上的附件有濾網(wǎng)與底閥、逆止閥、閘閥、彎管、漸變接管、測(cè)量?jī)x表等。但是,這些附件并不是每臺(tái)水泵都需要,而應(yīng)根據(jù)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的原則去選擇濾網(wǎng)與底閥管路附件等?！惨粸V網(wǎng)與底閥安裝在水泵進(jìn)水管口的垂直管路上。底閥有升降式和旋啟式兩種型式。一般進(jìn)水管徑在200以下的用升降式,250以上的用旋啟式。逆止閥與底閥一樣,逆止閥也有旋啟式和升降式兩種型式。旋啟式的閥瓣圍繞銷軸旋轉(zhuǎn),這類閥門又有單瓣、雙瓣和多瓣之分。升降式的閥瓣沿著閥體垂直中心線移動(dòng)。這類閥門又有臥式、立式兩種型式。旋啟式逆止閥或臥式升降逆止閥裝在水平管路上。立式升降式逆止閥裝在垂直管路上。當(dāng)水平鋪設(shè)的出水管徑大于150時(shí),一般用旋啟式逆止閥。揚(yáng)程不高、出水管路較短的泵站多用拍門代替逆止閥,拍門裝在出水管口,由短管和活絡(luò)蓋板組成,為了緩和關(guān)門時(shí)的沖擊力,短管上裝有黑色橡膠。表2—5—7傳動(dòng)膠帶的帶輪最小直徑表膠布層數(shù)帶厚δ〔膠帶速度〔5101520253033.68011212514016018044.814016018020022425056.020022425028031535567.231535540045050056078.445050056063071071089.6500560710710800900910.8630710800900100011201012.080090010001000112012501113.2900100010001120125014001214.4100010001120125014001600〔二閘閥閘閥一般安裝在逆止閥后的出水管路上。閘閥按閥桿上螺紋位置分有明桿式和暗軒式兩種。按構(gòu)造分有模式雙閘板、單閘板和平行式雙閘板等型式。大口徑閘閥往往用電力來啟動(dòng)。各類閥門選擇時(shí),必須綜合考慮水流的流量、流速、壓強(qiáng)和結(jié)構(gòu)型式等因素。閥門的大小決定于流量與流速。在管路配套時(shí),進(jìn)、出水管徑已按照流量和流速計(jì)算后選定。因此,閥門的公稱通徑應(yīng)與閥門安裝位置的管徑相配合。閥門使用時(shí)承受一定的壓強(qiáng),為安全起見,選擇時(shí)閥門上計(jì)算水頭所對(duì)應(yīng)的最大壓強(qiáng),應(yīng)控制在銘牌公稱壓強(qiáng)之。各類閥門的數(shù)據(jù)和規(guī)格,可查有關(guān)手冊(cè)?！踩龔澒芎蜐u變接管管路系統(tǒng)中,從進(jìn)水管口到出水管口,需各種連接件將管道連接起來,這些連接件有彎管、漸變接管、短管等。常用的彎管有90°、60°、45°、30°、22.5°等幾種。接管的長(zhǎng)度≥2〔—+150,為大小頭直徑。〔四真空表和壓力表真空表用來測(cè)量水泵進(jìn)口的真空度。真空表有彈簧管壓力真空表、彈簧式真空表等型式。真空表上的刻度,一般以<>來表示。壓力表用來測(cè)量水泵出口的壓強(qiáng),一般用彈簧管壓力表。壓力表上的刻度一般以來表示。〔五抽氣充水設(shè)備對(duì)于安裝高程高于進(jìn)水建筑物最低水位的水泵,啟動(dòng)前必須將出水管閘閥至進(jìn)水建筑物水面之間的管道和泵殼的空氣抽盡,充水后啟動(dòng)。水泵口徑在100以下的,可用人工灌水,口徑100以上的,一般用水環(huán)式真空泵抽氣充水。1.真空泵圖2—5—13水環(huán)式真空泵抽氣裝置及抽氣原理示意圖1—真空泵；2—抽氣管；3—排氣管；4—循環(huán)水箱；5—循環(huán)水管；6—葉輪；7、8—進(jìn)氣孔；9—排氣孔水環(huán)式真空泵的抽氣裝置和工作原理,如圖2—5—13所示。真空泵的泵軸上安裝一個(gè)對(duì)于圓柱形泵殼偏心的星形葉輪。啟動(dòng)前將水注入泵殼,葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),由于離心力的作用圖2—5—13水環(huán)式真空泵抽氣裝置及抽氣原理示意圖1—真空泵；2—抽氣管；3—排氣管；4—循環(huán)水箱；5—循環(huán)水管；6—葉輪；7、8—進(jìn)氣孔；9—排氣孔真空泵的抽氣量可近似地按下式計(jì)算〔2—5—1式中：——考慮水泵填料函和管路漏氣的備用系數(shù),一般取1.05～1.50；——變化系數(shù)——出水管閘閥至進(jìn)水建筑物水面之間的管道和泵殼的空氣總體積〔——抽氣時(shí)間〔,一般為3～5,——水泵的安裝高度<>。根據(jù)氣和真空泵的真空度,選擇合適的真空泵。式〔2—5—1計(jì)算所得的抽氣量是按最大值考慮的,具有較大的安全性,實(shí)際抽氣的時(shí)間可以縮短。圖2—5—14真空水箱充水裝置圖進(jìn)水管；2—真空水箱；