水泵与水泵站(第1,2章).ppt

“九五”重点教材泵站(第四版)主编姜乃昌中国建筑工业出版社，第一章绪论，1.1泵站作用和地位1.2泵的定义和分类，第一节泵站作用和地位，第一、泵应用：为采矿、冶金、电力、石油、化工、市政和农林等二、泵在城市给排水工程中的应用：城市给排水系统技术的基本流程：城市给水和排水系统技术的基本流程、三、泵农业灌溉、防洪、排水的应用1、灌溉泵站2、排水泵站3、排水组合、第二节泵的定义和分类、一、泵的定义：泵是把原动机的机械能传递给输送的液体，给液体带来动能和能量的增加而被提升或输送的机械。 二、水泵分类：水泵根据其作用原理分为以下三类： (1)叶片式水泵：液体的压送是用带叶轮高速旋转完成的。 属于此类的是离心泵、轴流泵、混流泵，(2)容积式泵：液体的压送是通过泵体工作室容积的周期性变化完成的。 一般改变录音室容积的方式有往复运动和旋转运动两种。 例如喷雾器等容积泵的特征在于工作流量稳定，几乎不受工作压力变化的影响，因此经常被用作计量泵。 (3)其他类型的泵：此类型的泵是指叶片式泵和容积式泵以外的特殊泵。 属于此类螺杆泵、喷射泵、水锤泵、水轮泵、气举泵。 三、水泵发展趋势1、大型化、大容量化，特别是取水泵和排水泵直径为7m，我国最大水泵的单泵流量已达到50万3/s。 2、高扬程、高转速单级扬程已达1000m。 3、系列化、通用化和标准化按照通用标准， 第二章叶片式泵为2.1离心泵的工作原理和基本结构2.2离心泵的主要部件2.3叶片泵的基本性能参数2.5离心泵装置的总扬程2.6离心泵的特性曲线2.7离心泵装置的恒速运行箱2.8离心泵装置的调速运行箱2.9离心泵装置的旋转运行箱普通并联和串联运行工况2.11离心泵的吸水性能2.12离心泵机组的使用和维护2.13轴流泵和混流泵2.14给水排水工序中常用的叶片泵、叶片式泵的分类，叶片式泵通过叶轮的高速旋转完成能量的转换和传递。 叶轮叶片的形状影响着水泵对水流的作用力和水流的流出方向，根据水从叶轮流出的方向，叶轮式水泵可以分为放射状流、轴向流、斜向流3种。 让我们看看这三者之间的区别。 叶片式泵图，a，离心泵：叶轮的流出方向为径向，叶轮的叶片作用于水流的力为离心力。 b、轴流泵：叶轮的流出方向为轴向，液体质点在叶轮中流动时主要受到的是轴向升力。 c、混流泵：叶轮的流出方向是倾斜的，这是上述两种叶轮的过渡形式，液体质点在该泵叶轮中流动时受到离心力的作用和轴向升力的作用。 这些泵外形：单级单吸式离心泵、单级双吸式离心泵、大型单吸式离心泵、卧式涡旋式混流泵、轴流泵、混流泵、第一节离心泵的工作原理和基本结构、1、离心泵的工作原理：离心泵启动前， 用水充满泵壳和吸水配管后，驱动马达使叶轮和水高速旋转运动，水受到离心力而从叶轮中被抛出，通过蜗牛形泵壳的流路流入泵的水压管路，从水压管路进入管网。 同时，泵叶轮的中心部分被水甩出变成真空，吸水池的水在大气压下，沿着吸水管不断地流入叶轮的吸水口，受到高速旋转的叶轮的作用，从叶轮甩出进入压水管。 由此，形成离心泵的连续送水。离心泵的工作原理：2，单级单吸卧式离心泵的基本结构，单级单吸卧式离心泵1叶轮， 2泵轴3一键、4一泵壳体、5一泵座6一灌水孔、7一灌水孔： 8一真空计孔、9一压力计孔、10一灌水孔、1l一填充箱、12一减漏环、13一轴承箱、14加压盖调整螺栓、15一传动轮(带轮或联轴器)、，2泵盖3叶轮4泵轴5密度密封环6凸台： 7填料盒8填料； 9水封环10按压罩11轮毂螺母： 12轴承体13固定螺钉14轴承体按压件15滚动轴承16联轴器17轴承端18水圈19螺杆20键、单级双吸引式离心泵， 第二节离心泵的主要部件以供水排水工序中常用的单级单吸引卧式离心泵为例进行说明，离心泵的构成主要为叶轮、泵轴、泵壳体、泵座、轴封装置、减漏环、壳体、联轴器、轴向力平衡装置。 另外一方面，叶轮、a、单吸引式叶轮1-前罩2 -后罩3片叶片4片叶片槽5 -轮毂7-泵轴、b、双吸入叶轮1-吸入口2 -轮罩3片叶片4片轮毂5轴孔、叶轮根据其罩状况， 分为开放型叶轮和半开型叶轮三种形式，密闭型、开放型、半开型、二、泵轴、泵轴用于固定叶轮旋转，常用材料为碳钢和不锈钢。 泵轴需要足够的扭转强度和足够的刚性，挠曲不得超过允许值，动作转速不得接近发生共振现象的极限转速。三、泵壳体、泵壳体一般由泵盖、壳体(涡旋壳体)、出水管构成泵壳体的作用： 1、使水流顺畅地进入叶轮2，收集来自叶轮的流体，泵壳体通常铸造成涡旋壳体形状在泵壳体的上部，为了在泵启动前将泵壳体内的空气与水排出，设置了水和排气的螺纹孔。 泵壳材料一般为铸铁、铸钢、不锈钢等，四、泵座、泵座的作用是为了支撑和固定泵。 泵座具有用于与底板或底座固定的凸缘孔。 在上述部件中，叶轮和泵轴是离心泵旋转部件，泵壳体和泵座是离心泵的固定部件. 轴封装置的泵轴贯通泵壳体，密封泵的旋转部件与固定部件之间的间隙，防止泵内的高压水(单吸引式离心泵、混流泵、轴流泵)泄漏到泵外，泵外的空气侵入泵内，泵进排水口轴封装置主要有填料密封和机械密封两种形式。 1、密封密封装置也称密封壳(见结构图)。 五、轴封装置、叶轮、水泵轴、2、机械密封件也称为端面密封件。六、减漏环、减漏环位于叶轮吸入口外周与泵壳内壁的接缝处，减漏环的作用在减少逆流损失的同时受到磨损，故又称承磨环。 因为是在泵叶轮的入口，所以也称为口环。 7、轴承体为水泵旋转部分(叶轮和泵轴) 8、联轴器连接原动机和水泵轴的装置原动机和水泵间的连接和传递方式，一般为带传动(带轮、带) 2、联轴器传动(弹性联轴器、刚性联轴器)、9、轴向力平衡装置、散热器2后安装的减漏环3平衡孔4泵壳体上的减漏环、第三节叶片泵的基本性能参数、泵的6个性能参数： 1、流量(抽水量) 泵在单位时间内输送的液体量。 以q表示，一般的体积流量单位为m3/h或L/s。 一般的重量流量单位为t/h。 2、扬程(总扬程) 泵成为单位重量(1kg )的液体的功能，即单位重量的液体通过泵后的能量的附加价值。 用h表示，单位为kgm/kg，也可换算为输送液体的柱的高度(m )。工程用国际压力单位帕斯卡(Pa )表示。3、轴向力泵轴从发动机传递来的电力称为轴向力，用n表示。发动机为电力拖动时，轴动力单位用kw表示。 有效功率单位时间内流过水泵的液体从水泵得到的能量称为有效功率，用Nu表示泵的有效功率，用表示4、效率水泵的有效功率与轴功率之比。 t :运转时间h1 :泵效率2 :马达效率，例如某水电站取水泵站、供水量Q=8.64104m3/d、扬程H=30m； 泵和马达的效率都是70%，泵站是否运转10h的耗电值？ 5、转速泵叶轮的转速通常用每分钟转速表示，用字母n表示常用单位为r/min(rpm )。 往复泵的转速通常表示活塞往复的次数(次/min )，6 .吸引真空高度(Hs )和空穴容许量(Hsv )被允许的吸引真空高度(Hs)是泵在标准的状况(水温为20，表面压力为1个大气压)下运转时，泵被允许的最大吸引真空高度单位为mH20。 泵站一般用Hs反映离心泵的吸水性能。 空化馀量(Hsv)是泵入口，每单位重量的液体具有超过饱和蒸汽压的丰富能量。 泵厂一般采用空化量，反映轴流泵、锅炉给水泵等吸水性能。 单位为mH20。 空化残馀量在泵样品中也用h表示。 水泵铭牌，水泵铭牌，型号：12SH-28A扬程： 10m流量： 684m3/h转速： 1450r/min效率： 78%轴动力： 28kW容许吸上真空高度： 4.5m总量： 660kg，水泵型号， 2.4离心泵的基本方程离心泵的基本方程反映了离心泵扬程与离心泵叶轮流体运动状况的关系，在以下讨论中，以离心泵为例进行分析，得出的结论是首先对所有叶片泵分析离心泵叶轮流体运动状况，然后对离心泵抽水过程： 让我们来看一下离心泵的工作过程：2.4.1叶轮中液体的流动，(1)相对速度、圆周速度、绝对速度、(2)速度矢量三角形、(关联速度)、(3)绝对速度的切线速度Cu与法线速度Cr、叶轮出口速度三角形、法线速度Cr、切线速度Cu、c与u的角度C与w的角度、(a )绝对速度的切线速度Cu与法线速度Cr、叶轮出口速度三角形、法线速度Cr、切线速度Cu 后弯曲式(290 )，可以根据出水角的大小将离心泵的叶片形状分为三个：2.4.2基本方程式的导出三点进行假定，(2)叶槽中，流动均匀，在半径上与叶轮的同名速度相等。 (3)液流是理想的液体，即没有粘性。 (1)质点的动力矩和动力矩的法则质点的动力矩L=mV*R中，相对于作用于质点的所有外力的旋转中心o的力矩Mo，(2)以外的力矩m与功率n的关系W=FS或dW=FdS=FRd，为：M=FR，8756； dw=md， (3)叶轮液体的动量矩和功率：为了分析叶轮液体的流动量点的动量矩的变化，取一个叶轮槽，1，用动量定理将：2、方程的两侧乘以角速度3360、M=QT(C2uR2-C1uR1)=Nh， 代入简化：分析的结果为：得到M=QT(C2uR2-C1uR1)，3360，上式为叶片泵的基本方程式的2.4.3基本方程式的探讨(1)为了改善泵的扬程和吸水性能，离心泵在设计时取1=90，C1u=0时为(2)转速(3)离心泵的理论扬程与液体的容积无关，但在输送不同容积的液体时，泵的扬程相同，但泵的耗电量不同。 2.4.4基本满足基本方程的修正假设1。 假设2“反转现象”。 假设3水力损失，h水力效率p修正系数。 如图所示，由：吸水管路系统、水泵、出水管路系统、动力设备及传动设备等构成的水泵装置效率由水泵效率、发动机效率、传动效率、管路效率等构成。装置的效率反映了抽水系统整体的能源利用程度，是最值得关注的。 2.5离心泵装置的总扬程，2.5.2泵装置的总扬程1，绝对压力(力):不存在气体的绝对真空状态为压力零点2，相对压力(力):某工程的大气压为压力零点3，1工程的大气压=1kg/cm2=9.8n/cm2=10 MMH2o 4，1标准大气压=1. 033 kg 真空值Pv=Pa-P真空度=Pv/Pa*100%，(1)总扬程式：若将泵入口截面1-1的截面比能设为E1泵出口截面2-2的截面比能设为E2，则代入泵的扬程： H=E2-E1、截面比能的式子，则得到下式：另一方面： 表示用Hd换算了压力计的读取值后的水柱的高度，用Hv将真空计的读取值换算为水柱的高度，代入式中，若忽略水泵的入口截面与出口截面的流速水头差和两个截面之间的垂直差，则上式能够简化为、式，表示水泵的基准面、吸水池的自由表面、出水池的自由表面、水泵的入口截面、 水泵出口断面，HST，(2)总扬程式：先来看看水泵装置的几个典型断面。 观察水压地形高度Hsd、吸水地形高度Hss、静扬程HST，分析几个截面之间的几何高度：吸水地形高度Hss、水压地形高度Hsd、静扬程HST，分析如下：列吸水池截面和水泵入口截面的能量方程式：Z0=0，Z1=Hss-Z/2，P0=Pa，P1-Pa=-Pv 同样，得到列水泵出口截面和出水池水面之间的能量方程式：将得到的HV和Hd式代入前面，简化得到：例如：水泵流量Q=120L/s，吸水管管路长L1=20m； 压力管管路长度L2=300m； 吸水管径Ds=350mm、水压管径Dd=300mm； 吸水水面水平58.0m泵轴标高60.0m水厂混合池水面水平为90.0m。 求泵扬程。 注： is=0.0065，id=0.0148； 吸水管的局部水头损失为1m，压水管的局部水头损失压水管沿路损失的15%计，v，d，2.6离心泵的特性曲线，2.6.1离心泵的特性曲线：以一定转速，离心泵的扬程，功率，效率等的流量变化关系称为特性曲线。 反映泵的基本性能变化规律，成为选择泵和泵的依据。 各型号离心泵的特性曲线不同，但有共同的变化趋势。 即，n=C (常数)时： h=h (q ) n=n (q )=(q ) hs=hs (q )/HSV=HSV (q )这4条曲线是离心泵特性曲线，2.6.2理论特性曲线的定性分析，QT泵理论流量(m3/s ) . 即，考虑了泵体内容积损失(例如泄漏量、回流量等)的泵流量； F2叶轮出口面积(m2) C2r叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(m/s )。 从离心泵的基本方程式：C2u=u2-C2rctg2、，上述公式表明，离心泵的扬程与流量在理论上呈线性关系。 (20HT随着Qt的增大而减小。 (2=90时： ctg2=0HT=A，此时泵的扬程