水泵的结构与水泵站

水泵的结构与水泵站1目 录1 泵及泵站分类22 离心式水泵的工作原理23 离心水泵的构造34 离心水泵的基本性能参数65 水泵选择136 水泵站的附属设备147 水泵可能发生的故障及消除方法152水泵的结构与水泵站水泵是给水系统中的重要机械设备。从水源取水到将净化清水输送至用水户，都是由水泵来实现的。水泵站是安装水泵及其动力设备和其他有关附属设备的建筑物。1 泵及泵站分类水泵种类较多，给水工程中常用的有离心式水泵、轴流泵等。1、泵的分类离心式水泵的种类：按被抽的水质：分为清水泵、污水泵；按泵轴方向： 分为卧式泵、立式泵；按叶轮级数： 分为单级泵、多级泵；按吸水方式： 分为单面吸水、双面吸水。2、泵站分类按在给水系统中的作用，可分为：取水（一级）泵站，将水从水源输送到净水建筑物的泵站；送水（二级）泵站，将净水处理后的水输送到管网，用户，或管网的蓄水、增压泵站。加压泵站，在管网中为提升水压的泵站。2 离心式水泵的工作原理离心式水泵是通过离心力的作用来提升和输送水体的。在水泵未进行工作前，泵壳和吸水管中必须充满水。包围叶轮的水本来是静止的，当叶轮在电动机的带动下高速旋转时，便使水获得很大的离心力，3到达出水口下方时便产生离心现象，冲出出水口，进入出水管。由于壳体过水断面积由小逐渐增大，因而流速逐渐减慢，而压能却逐渐增大，到达出口处，压力很高。与此同时，叶轮中间的水被离心力甩向外部，产生真空，于是在吸水井（或水源）水面受大气压力作用下，水就通过吸水管进入泵壳，周而复始，叶轮不断地转动，水也就不断被吸入和压出。3 离心水泵的构造离水心泵的主要零件构造与作用1、叶轮叶轮是离心泵的主要工作零件，一般用铸铁、铸钢、不锈钢、铸铜制成。叶轮有封闭式、敞开式或半开式，叶轮上有若干叶片（212 片） ，起带动水高速旋转的作用。2、泵轴用来固定叶轮并带动叶轮旋转。泵轴和叶轮之间用键来连接。3、泵壳（泵盖）通常用铸铁制成蜗壳形，有良好的过水条件。4、泵座由下部泵壳与支座组成，用来支撑固定水泵的各部零件。45、填料函填料函又称盘根箱，由底衬环、填料、水封环、水封管、压盖组成。填料函的作用是防止外面的空气进入叶轮，又防止叶轮中的水外泄。填料不可压得太紧，增加轴套与填料的摩擦，又不能太松，否则会造成漏水或进气。6、密封环又称减漏环、承磨环等，防止高压 水回漏到进水区，又承担叶轮与泵体之间的磨损，不致使泵体与叶轮较快地磨损报废。7、轴承体与轴承轴承座是用来支撑泵轴的。轴承配套在轴上，外壳压紧在轴承座上。轴承分滚动轴承和滑动轴承，内圈与轴一起旋转，轴承内要加注润滑油。8、联轴器又称靠背轮，用来联接水泵和电机，分刚性和挠性两种。一般多采用挠性联轴器，带钢柱螺栓，套上弹性橡胶圈。674 离心水泵的基本性能参数1、水泵铭牌每台水泵上都有一块铭牌，标明了水泵的基本参数离心式水泵型号 250S-19 转速 1450 转/分扬程 39 米 效率 83%流量 485 立方米/小时 功率 75 千瓦允许吸上真空高度 重量 400 公斤出厂日期 2005 年 11 月型号意义250 S39 A叶轮外径第一次车小扬程 39 米S 型双吸离心泵泵进口直径 250 毫米10 Sh13 A叶轮外径第一次车小比转数的(该泵的转数为 130)10S 型双吸离心泵泵进口直径 250 毫米8CDL F 82/1叶轮数叶轮外径第一次车小扬程 39 米S 型双吸离心泵泵进口直径 250 毫米IS 8065160叶轮名义直径 160 毫米泵出口直径65 毫米泵吸入口直径 80 毫米单级单吸离心清水泵2、泵的性能参数（1）流量：水泵单位时间内的出水量。用 Q 表示，单位为m3/h、 L/S； 1L/S=3.6m3/h。（2）扬程：又称总扬程、总水头，指从吸水水面高度算起，经过水泵后能达到的高度。用 H 表示，单位为 m。9水面至泵轴线为吸水扬程，为 H 吸 ，水泵轴线以上至出水到达水面为压水扬程为 H 压 ，再加上管道沿程水头损失及各项局部水头损失的总和h，称水泵的总扬程。H 总 =H 吸 +H 压 +h（3）功率：水泵功率分为有效功率，轴功率和配套功率。a. 有效功率水泵转递给水的功率，即水泵在单位时间内，将多少重的水，提升了多少高度，用 N 效 表示。N 效 = （KW ）102HQ=水的比重（ Kg/L） =1Q=水泵流量（L/S ）H=水泵扬程（m ）功率的单位，工程单位制用 Kgm/s（千克米/ 秒） ，电动机用 KW（千瓦） ，柴油机用马力。1KW=0.736 马力=0.0098Kgm/s耗电量的单位为 KWh（千瓦时，即 1 度电） ，用 W 表示。现论上将 1000m3 水提升 1m 高度所耗的电量：W=N 效 t= t= 1=2.723（KWh）102HQ10236b. 轴效率和水泵效率指电动机传递给水泵的功率。因为的轴功率既包括了水泵的有效功率，又要包括水泵中各种损耗的功率，这些功率损耗主要有机械磨擦损失、泄漏损失、泵内水力损失等。轴功率用 N 表示。轴功率总是大于有效功率。10有效功率与轴功率之比，即为水泵效率，以 表示，单位%：= 100%N效效率越高，表示水泵本身损失的功率越小。对离心泵来讲，小型泵 在 6070%左右，大型泵在 8590%以上。c. 配套功率指水泵应选配的电动机功率，以 N 配 表示。配套功率比轴功率又要大一些，因为电动机将功率传给泵轴时，在传动中也有功率损失。传给方式不同，传动效率 传 也不同，采用弹性联轴器， 传 可达 95%以上，用皮带轮传动， 传 只有 90%。为保证水泵安全运行及适应负荷变动，还要顾虑一个备用系数，用 表示。配套功率 N 配 = （千瓦）传备用系数 值随轴功率 N 而不同。轴功率（KW ）5 510 1050 50100 100 值 1.5 1.31.15 1.251.15 1.151.08 1.05（4）转速水泵叶轮的转动速度，用 n 表示，单位 /min（转/分）（5）允许吸上真空高度水泵在标准状态下，即水温 20，水表面大气压力为 0.1013Mpa（10.13m水柱）时，水泵进口允许达到的真空值，单位为 mH2O（米水柱） ，用 HS 表11示。水泵进口处的真空表读数是水泵进口实际真空高度，它应小于允许吸上真空高度，否则就会产生气蚀现象。气蚀就是溶解在水中的空气从水中大量溢出，形成许多小气泡，当这些小气泡随水流到水泵高压区时会变成受压而破裂，并与水互相撞击使水泵叶轮泵壳受到破坏，使水泵叶片、泵壳出现麻点和孔洞，使水泵产生剧烈振动，最后导致水都抽不上。3、泵的特线曲线水泵的特性曲线，是在额定转数下，表示流量（Q）与扬程（H ） 、轴功率（N ） 、效率（）及允许吸上真空高度（ HS）之间相互关系的曲线。这些曲线是泵厂出厂产品抽样试验得来的。特性曲线的用途是能比较方便地看出水泵流量变化与其他性能参数发生变化的相互关系，可以了解水泵最佳的工作区域，最高效率时泵的流量对应扬程，以便合理选泵、用泵。4、水泵的工况点每台水泵都有自身的特性曲线。水泵的流量与扬程在运行中还与管路系统有很大的关系。在特定已装备的管路中（吸水管、压水管及附属管件、阀门等） ，确定水泵的实际情况、扬程工作点，即水泵的工况点。水泵工况点的调节方法水泵工况点是随着管网中流量的变化而变动的，当管网中压力变化太大时，水泵的工况点将移出水泵工作的高效范围，这时水泵的效率就在低值情况下工作，所以就要对水泵装置工况进行调节。调节水泵工况的常用方法可分为：12a. 闸门调节调节闸门的开启度，是改变管道性能曲线的常用方法。当闸门关小时，管线中水头损失增加，扬程提高，流量因此减少；闸门开大后，流量增加，扬程降低。这种方法虽然比较简便，使用也较广泛，但运转是不经济的，耗电较高，水泵效率低。b. 改变叶轮直径改变水泵叶轮直径，来获得所需要的水泵性能。叶轮直径改变后，水泵性能变化规律是，流量与叶轮直径成正比；扬程与叶轮直径的平方成正比；轴功率与叶轮直径的立方成正比。= = 2 = 3Q1DH1N1D式中 Q、H、N 分别为叶轮原直径的流量、扬程和轴功率；Q1、H 1、N 1 分别为叶轮车削后直径的流量、扬程和轴功率。例如：10Sh-9 型离心泵，叶轮直径为 367mm 时，流量为 100L/S，扬程为 42.5m，轴功率为 55.5kw；当叶轮直径车削到 338 时，这时流量为92.1L/S，扬程 35.5m，轴功率减少到 43.4kw。随着季节的变化，较大的水厂都准备几种直径叶轮，以适应不同的流量、扬程变化。c. 改变水泵转速如水泵转速发生变化，则流量、扬程、轴功率都会相应发生变化。变化的规律是，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。13= = 2 = 3Q1nH1N1改变转速有一定的限度，一般转速提高不能超过 10%，否则会使水泵某些零件损坏；转速降低则不能超过 50%，否则效率太低，甚至抽不上水来。改变水泵转速调整水泵性能的方法，优点是比较经济，装置改造后，运行操作方便。目前电动机变频装置已被广泛采用。例如，有一台离心泵，扬程为 9.5m，流量为 144m3/h，N 为 5KW，转速为 1450/min。求转速降低到 1300 转/min 时，流量为 129m3/h，扬程为7.6m，轴功率为 3.6KW。5、水泵的并联与串联给水系统中通常是多台泵联合工作，以适应用户的需要。a. 水泵并联工作两台以上水泵用公共输水管向用水点或蓄水池输水时，这就叫水泵的并联工作。水泵并联的目的就是增加输水流量。两台同型号泵并联工作，扬程不变，流量增加。两台水泵扬程范围比较接近的基础上，并联各台水泵的工作扬程基本一致，否则不能并联。水泵并联时出水量不是简单的数字相加，尤其是并联台数增多时，会使每台出水量陡然下降，导致不经济工作。两台水泵并联，总流量则为相加的95%，三台并联时，总流量则为相加的 85%。一般并联工作的水泵台数不宜超过三台。b. 水泵的串联工作14水泵的串联工作的目的是增加输水扬程。水泵串联的条件是，参加串联的各台水泵流量要相互接近，或前大后小，才能保证安全运行。管道泵、无负压增压装置都是串联的工作方式；多级泵、深井泵都是水泵串联运行方式。5 水泵选择水泵选择关系到供水的安全 及经济，对降低电耗，减少成本具有重大意义。选泵之前，必须首先确定水泵的设计流量和扬程。1、设计流量2、一级泵站和二级泵站设计流量是不同的。一级泵站的输水至净水厂一般是 24 小时均匀抽水（农村小水厂例外） 。因此，要按最大日平均时流量计算（包括水厂自用水量） ；二级泵站设计流量应根据城镇管网用水变化情况来确定，所选水泵流量应满足最大日最大时流量来计算。即要根据供水范围、性质的不同，考虑时变化系数 时 值。以最大日平均时再乘一个 时 来计算。2、水泵扬程无论一级、二级泵站，水泵扬程要等于净扬程加管道系统总水头损失，再加上一个富裕水头。为保证任何情况下都能满足要求，净扬程和管道中的水头损失都应考虑最大值。3、选泵a. 水泵台数的确定在满足同样流量和扬程的情况下，可以选用台数较少的大泵，也可选用15台数较多的小泵。小泵台数多，调度灵活，但小泵效率低，管理运行不方便。要根据具体情况确定水泵台数。如一级泵站，流量变化少，水泵台数可少些，一般 24 台。二级泵站流量变化大，直接向管网供水，水泵台数可适当多些一般 3-6 台（含备用泵） 。备用泵一般备用率为 25%50%。b. 水泵型号和规格的搭配一般二级泵站流量变化较大，可选用型号和大小不同的水泵配合使用，但规格不宜太多。各种型号的泵扬程等级要基本一致。c. 水泵选择的原则（1）在满足流量扬程的前提下，尽量选用大泵提高机组效率。（2）用水量变化较大时，适当增加水泵台数，大小搭配。（3）尽量选用相同型号的水泵，便于安装管理。（4）水厂泵房尽量选用卧式泵，便于安装、造价低、效率高。（5）优先选用性能好、价格低、货源方便的泵。6 水泵站的附属设备水泵站除了有水泵及电机机组，变配电设备外，尚有一些数据设施设备。1、水泵的管线和附件a. 底阀：又称莲蓬头。b. 吸水管和出水管：吸水管一般应大于水泵吸水口，吸水管流速为1.01.5m/s ；出水管流速 1.21.8m/s 之间。管线长度应尽量减少，配件弯头要少。吸水管与水泵吸水口之间装偏心渐缩管，出水口与出水管之间装同心渐扩管。c. 进、出水管上都应装闸阀，装水泵多功能阀更优。出水管上应装止回16阀，防止突然停泵压力水倒流，酿成事故。d. 相应的仪表、水泵单台机组安装真空表、压力表、大泵应装单台流量计。2、泵站的附属设备a. 引水设备：长年运行的泵站应装真空泵引水装置，抽取吸水管路中的空气，使之形成真空，便吸上了水。b. 起重设备：为便于安装、检修、大泵房内安装起重设备，一般有手动单轨，手动双轨（桥式）或电动桥式起重机。c. 泵站的排水设备：水泵运行填料排出的水、水泵检修时泵壳、管路放空的水，存积在泵站地面，可砌一小坑，装小泵排出。7 水泵可能发生的故障及消除方法序号 故障 原因 消除方法1 泵不吸水、压力表、真空表指针剧烈跳动 1、注入的水不够；2、管路或仪表漏气。 1、再往泵内注水；2、拧紧堵塞漏气。2 泵不吸