给排水系统知识讲座

1、LOGO 给排水系统知识给排水系统知识 5-1 管路系统及其阻力特性管路系统及其阻力特性 52 54542 2 22 2 2 2 2 1 /, 1 ) 1( 18 ( 2 )( 2 )( )( 2 2 )( 2 ms d L dd L dg R RQHH g v d L g v d L hh hh g v HH h g vP HHH g vP p pp p P X XX X x C P P P PP X X X XXPX PX p c w a PX a 式中 管路特性方程式） 由水力学可知： 列吸水面列吸水面1-11-1和排水管路出口截面和排水管路出口截面2-22-2的伯的伯 努利方程式。取面

2、努利方程式。取面1-11-1为基准面，则为基准面，则 52 54542 2 22 2 2 2 2 1 /, 1 ) 1( 18 ( 2 )( 2 )( )( 2 2 )( 2 ms d L dd L dg R RQHH g v d L g v d L hh hh g v HH h g vP HHH g vP p pp p P X XX X x C P P P PP X X X XXPX PX p c w a PX a 式中 管路特性方程式） 由水力学可知： 52 54542 2 22 2 2 2 2 1 /, 1 ) 1( 18 ( 2 )( 2 )( )( 2 2 )( 2 ms d L d

3、d L dg R RQHH g v d L g v d L hh hh g v HH h g vP HHH g vP p pp p P X XX X x C P P P PP X X X XXPX PX p c w a PX a 式中 管路特性方程式） 由水力学可知： 52 54542 2 22 2 2 2 2 1 /, 1 ) 1( 18 2 )( 2 )( )( 2 2 )( 2 ms d L dd L dg R RQHH g v d L g v d L hh hh g v HH h g vP HHH g vP p pp p P X XX X x C P P P PP X X X XXPX

4、 PX p c w a PX a 式中 由水力学可知： 52 54542 2 22 2 2 2 2 1 /, 1 ) 1( 18 ( 2 )( 2 )( )( 2 2 )( 2 ms d L dd L dg R RQHH g v d L g v d L hh hh g v HH h g vP HHH g vP p pp p P X XX X x C P P P PP X X X XXPX PX p c w a PX a 式中 管路特性方程式） 由水力学可知： 可知，所需可知，所需H 取决于取决于 HC，R和和Q。对于具体的矿井，其对于具体的矿井，其HC是确定的，因是确定的，因 而当而当Q一定时

5、，所需一定时，所需H将取决于将取决于R。 （R的大小与管长、管径、管内壁状况以及管路附件的种类和数量有关的大小与管长、管径、管内壁状况以及管路附件的种类和数量有关) ) 2. 管路特性曲线管路特性曲线 泵的特性曲线和管路的特性曲线，按相同比例画在同一坐泵的特性曲线和管路的特性曲线，按相同比例画在同一坐 标上，其交点就是水泵的工况点。标上，其交点就是水泵的工况点。 泵的工况点及其确定方法泵的工况点及其确定方法 泵运转中，若其过流的局部区域的绝对压力降低泵运转中，若其过流的局部区域的绝对压力降低 到所抽送液体当时温度下的汽化压力时，液体便在到所抽送液体当时温度下的汽化压力时，液体便在 该处汽化，形

6、成气泡。气泡被液流带到高压区，又该处汽化，形成气泡。气泡被液流带到高压区，又 凝结而破裂形成空穴，此时，周围的液体以极高的凝结而破裂形成空穴，此时，周围的液体以极高的 速度填充空穴，因互相撞击而形成巨大的水击。此速度填充空穴，因互相撞击而形成巨大的水击。此 时水的动能变为弹性变形能，使局部压力高达几千时水的动能变为弹性变形能，使局部压力高达几千 个大气压，压力升高后，弹性变形能又变为动能而个大气压，压力升高后，弹性变形能又变为动能而 使压力降低，不断循环往复，直至能量耗完为止，使压力降低，不断循环往复，直至能量耗完为止， 这种过程称为汽蚀。这种过程称为汽蚀。 一、汽蚀及其危害一、汽蚀及其危害

7、1.1.汽蚀的发生过程汽蚀的发生过程 （1 1）金属材料的破坏）金属材料的破坏 （2 2）产生噪声和振动）产生噪声和振动 （3 3）造成水泵流量、扬程和效率的）造成水泵流量、扬程和效率的 迅速下降，甚至出现断流。迅速下降，甚至出现断流。 水泵安装高度，是指泵轴线与吸水井水面的标高差。水泵安装高度，是指泵轴线与吸水井水面的标高差。 xx a H g vp H g vp 22 2 11 2 0 x a x H g vpp H 2 2 11 1.1.装置汽蚀余量装置汽蚀余量hA A 是水泵进口处的实际汽蚀余量，用表示。是水泵进口处的实际汽蚀余量，用表示。 是指在水泵进口处，单位重量的水所具有的大于饱

8、和蒸汽是指在水泵进口处，单位重量的水所具有的大于饱和蒸汽 压的剩余能量。压的剩余能量。 h n p g vp h 2 2 11 n xx a A p HH p h 汽蚀余量可分为装置汽蚀余量和临界汽蚀余量。汽蚀余量可分为装置汽蚀余量和临界汽蚀余量。 3.3.允许汽蚀余量允许汽蚀余量h 将临界汽蚀余量适当加大，以保证水泵正常工作不发生汽将临界汽蚀余量适当加大，以保证水泵正常工作不发生汽 蚀时的汽蚀余量。蚀时的汽蚀余量。 是指泵内最低压力点的压力为饱和蒸汽压时，水泵进口处是指泵内最低压力点的压力为饱和蒸汽压时，水泵进口处 的汽蚀余量。是水泵发生气蚀的临界条件。的汽蚀余量。是水泵发生气蚀的临界条件。

9、 2. 2. 临界汽蚀余量临界汽蚀余量hr g w g c hr 22 2 1 2 1 mhh r 3 . 0 临界汽蚀余量是泵设计和使用的重要基本参数，目前还难临界汽蚀余量是泵设计和使用的重要基本参数，目前还难 以准确地用计算方法确定，汽蚀试验是唯一可靠的方法。以准确地用计算方法确定，汽蚀试验是唯一可靠的方法。 或或 为使泵不发生汽蚀，装置提供的汽蚀余量应大于或等于泵为使泵不发生汽蚀，装置提供的汽蚀余量应大于或等于泵 的允许汽蚀余量，即：的允许汽蚀余量，即： 四、允许汽蚀余量与允许吸上高度的关系四、允许汽蚀余量与允许吸上高度的关系 hh A n x a xcr p Hh p H 当取当取 时

10、，可得允许的最大吸水高度，则：时，可得允许的最大吸水高度，则： hh A n xxcr a p HH p h 为保证泵内压力最低点不发生汽蚀时，在泵进口处允许的为保证泵内压力最低点不发生汽蚀时，在泵进口处允许的 最大真空度。最大真空度。 五、允许吸上真空度五、允许吸上真空度 xx a s H g v H pp H 2 2 11 当泵当泵吸上真空度吸上真空度HsHs达到达到允许吸上真空度允许吸上真空度HsHs时，则吸水高时，则吸水高 度达到允许的最大值。度达到允许的最大值。 g v HHH xxs 2 2 1 泵吸上真空度泵吸上真空度 厂家提供厂家提供 2 QRHH xxs 吸水管路特性方程吸水

11、管路特性方程 水泵样本上提供的水泵样本上提供的Hs、h是生产厂家在水温是生产厂家在水温20、大、大 气压为气压为98100Pa条件下得出的。若使用地点的条件与上述条条件下得出的。若使用地点的条件与上述条 件不符，应按下式进行修正。件不符，应按下式进行修正。 注意：注意： 24.010 / na ss pp HH g v HHH xsx 2 2 1 最大允许吸水高度最大允许吸水高度 v泵的正常工作条件包括：稳定工作条件，经济工作条件和泵的正常工作条件包括：稳定工作条件，经济工作条件和 不发生汽蚀的条件。不发生汽蚀的条件。 一、稳定工作条件一、稳定工作条件 v水泵在运转中工况点是单值的，水泵在运转

12、中工况点是单值的， 不能出现无交点或多交点。不能出现无交点或多交点。 （1 1）不稳定的原因）不稳定的原因 无工况点（无工况点（H0Hc） 多工况点（多工况点（ H0Hc） （2 2）稳定工作条件）稳定工作条件 （0.90.95）H0 Hc 二、二、 经济工作的条件经济工作的条件 max %)9085( m 工业利用区：符合经济条件的区域工业利用区：符合经济条件的区域 。 三、不发生汽蚀的条件三、不发生汽蚀的条件 xx a s H g v H pp H 2 2 11 泵入口处的真空度泵入口处的真空度 2 QRHH xxs 吸水管路特性方程吸水管路特性方程 不发生汽蚀的条件：不发生汽蚀的条件：

13、Hs Hs 调节目的：调节目的： v使水泵在运转过程中，其工况点始终满足正常工作条件；使水泵在运转过程中，其工况点始终满足正常工作条件； v使水泵的流量和扬程满足实际工作的需要。使水泵的流量和扬程满足实际工作的需要。 调节途径：调节途径： v改变管路特性曲线；改变管路特性曲线； v改变水泵的特性曲线。改变水泵的特性曲线。 5-4 水泵工况点的调节水泵工况点的调节 （1）配置的电动机功率过紧，为防止电机过载，在更换电机前继 续排水，可暂时关小闸阀减小排量，使电机在允许负荷下运行 。 （2）吸水困难 5-4 水泵工况点的调节水泵工况点的调节 1. 节流调节节流调节 原理原理：增加管路的局部阻力增加

14、管路的局部阻力 使管路特性曲线变陡使管路特性曲线变陡 调法调法：关小闸板阀：关小闸板阀 优点优点：操作简单、方便：操作简单、方便 缺点缺点：增加阻力，增加功耗：增加阻力，增加功耗 应用应用：短时调节短时调节 v 原理原理：增大管径，减小阻力，管路增大管径，减小阻力，管路 特性曲线变缓。特性曲线变缓。 v 方法方法：两条管路并联使用。：两条管路并联使用。 v 优点优点：减阻、降耗、节能。：减阻、降耗、节能。 v 缺点缺点：负荷增大，易过载。：负荷增大，易过载。 v 应用应用：有闲置管路，电机功率富裕。有闲置管路，电机功率富裕。 v 注意注意 a.a.防止电动机过负荷；防止电动机过负荷； b. b

15、.防止产生汽蚀。防止产生汽蚀。 2. 并联管路法并联管路法 优点优点：（1）节约扬程，使管路效率大大提高； （2）允许吸上真空度增大，提高了运行的安全性和 经济性。 注意注意：不能拆除吸水侧的第一级，如条件允许最好把相应 的中段也去掉，把泵轴缩短。（因为这样才不会使效率下 降太多。） iHH i H H C g 3. 减少叶轮数目调节法减少叶轮数目调节法 实际需要的叶轮个数实际需要的叶轮个数 1 i H H i 多级泵的总扬程多级泵的总扬程 4. 削短叶轮直径法削短叶轮直径法 切割定律切割定律 切割后的叶片外径切割后的叶片外径： 2 2 D Q Q D 22 D H H D 理论切削量理论切削

16、量： 22 22 DDD 3 2 2 2 2 2 2 2 D D N N D D Q Q D D H H 实际切削量实际切削量： 22 22 DD K D 注意： （1）低比转数的泵叶轮的切削量 ，在前后盖板和叶片上都是相等的。 （2）高比转数的泵，叶轮两边削 成两个不同的直径，前盘大于后盘的 。 5. 改变转速调节法改变转速调节法 原理：原理：比例定律。比例定律。 特点特点：没有额外的能量消耗，：没有额外的能量消耗， 经济上合理。经济上合理。 方法方法：变频调速：变频调速 一、串联工作一、串联工作 1.1.串联的任务及目的串联的任务及目的 2.2.串联工况点串联工况点 （1）构造等效水泵 （

17、2）求等效水泵的特性曲线按照“等流量线下，扬 程相加”的原则 （3）求等效水泵的工况点M等 （4）求串联工况点：M1、M2 5-5 泵的联合工作泵的联合工作 3. 3. 串联效果串联效果 二、二、水泵的并联工作水泵的并联工作 1.1.并联的任务及目的并联的任务及目的 2.2.并联工况点并联工况点 （1 1）构造等效水泵）构造等效水泵 （2 2）求等效水泵的特性曲线）求等效水泵的特性曲线 按照按照“等扬程线下，流量相加等扬程线下，流量相加”的原则的原则 （3 3）求等效水泵的工况点）求等效水泵的工况点M M等 等 （4 4）求并联工况点：）求并联工况点：M M1 1、M M2 2 3. 3. 并

18、联效果并联效果 3.3.串并联方式的确定串并联方式的确定 5-6 排水设备的操作和故障诊断排水设备的操作和故障诊断 一、泵的启动一、泵的启动 （1 1）启动前的检查）启动前的检查 各部件连接是否牢固各部件连接是否牢固 联轴器间隙是否合乎规定联轴器间隙是否合乎规定 填料的松紧程度是否合适填料的松紧程度是否合适 吸水滤网无堵塞吸水滤网无堵塞 （2 2）人工盘车）人工盘车 转动灵活，无卡阻现象。转动灵活，无卡阻现象。 （3 3）向泵腔和吸水管内灌注引水）向泵腔和吸水管内灌注引水 （4 4）在关闭闸阀的情况下启动水泵）在关闭闸阀的情况下启动水泵 （5 5）达额定转速后，再逐渐将闸阀打开）达额定转速后，

19、再逐渐将闸阀打开 5-1 排水设备的操作和故障诊断排水设备的操作和故障诊断 5-1 排水设备的操作和故障诊断排水设备的操作和故障诊断 四、灌引水四、灌引水 1. 从泵上漏斗人工灌水。从泵上漏斗人工灌水。 可实现无底阀排水可实现无底阀排水 水箱有效容积应不小于水箱有效容积应不小于3倍的倍的 泵腔容积泵腔容积 多用于小型水泵多用于小型水泵 2. 设置专用封闭水箱，使泵常处于满水状态设置专用封闭水箱，使泵常处于满水状态 。 3. 射流泵注水射流泵注水 射流泵的工作原理射流泵的工作原理 优点：优点： 无运动部件，结构简单，运行无运动部件，结构简单，运行 可靠。可靠。 对井下水泵，可借助排水管中对井下水

20、泵，可借助排水管中 的高压水作为工作液体，不需增的高压水作为工作液体，不需增 加其它动力设备。加其它动力设备。 可配合自动阀门的使用，实现可配合自动阀门的使用，实现 自动化。自动化。 4. 真空泵注水真空泵注水 5. 升压泵注水升压泵注水 二、二、 排水设备的故障诊断和处理排水设备的故障诊断和处理 排水设备包括：泵和管路排水设备包括：泵和管路 1.1.判断故障的基本方法判断故障的基本方法 观察泵工作时压力表和真空表的变化，听声音，观观察泵工作时压力表和真空表的变化，听声音，观 察电流表的变化等。察电流表的变化等。 出口压力表和进口真空表的值分别为出口压力表和进口真空表的值分别为 )( )( x

21、xi pp HHP HHP 故障原因可归纳为四个方面：泵内有气，吸水管堵塞故障原因可归纳为四个方面：泵内有气，吸水管堵塞 ，排水管堵塞，排水管破裂。，排水管堵塞，排水管破裂。 2. 2. 泵和排水系统的故障分析与排除泵和排水系统的故障分析与排除 根据压力表和真空表的读数，可判断故障。根据压力表和真空表的读数，可判断故障。 （1 1）泵内有气）泵内有气 两表特征：读数都比正常小，不稳定，甚至降到零。两表特征：读数都比正常小，不稳定，甚至降到零。 原因有：吸水管连接处不严；填料箱密封不严；真空表接头松动；原因有：吸水管连接处不严；填料箱密封不严；真空表接头松动； 吸水口淹没水中过少等。吸水口淹没水

22、中过少等。 2. 2. 泵和排水系统的故障分析与排除泵和排水系统的故障分析与排除 （2 2）吸水管堵）吸水管堵 两表特征：真空表读数比正常大，压力表读数比正常小。两表特征：真空表读数比正常大，压力表读数比正常小。 原因有：原因有： 吸水管插入太深，底阀与泥接触；滤网被堵；底阀未能吸水管插入太深，底阀与泥接触；滤网被堵；底阀未能 全打开等。全打开等。 （3 3）排水管堵）排水管堵 两表特征：压力表读数比正常大，真空表读数比正常小。两表特征：压力表读数比正常大，真空表读数比正常小。 原因可能：排水闸阀未打开或开错阀门。原因可能：排水闸阀未打开或开错阀门。 （4 4）水泵叶轮堵塞）水泵叶轮堵塞 两表

23、特征：压力表和真空表读数均比正常读数小。两表特征：压力表和真空表读数均比正常读数小。 （6 6）泵产生汽蚀）泵产生汽蚀 两表特征：真空表和压力表读数常常不稳定，比正常小，有时甚两表特征：真空表和压力表读数常常不稳定，比正常小，有时甚 至降到零。至降到零。 （5 5）排水管破裂）排水管破裂 两表特征：压力表读数下降，真空表读数突然上升。两表特征：压力表读数下降，真空表读数突然上升。 二、二、 排水设备的故障诊断和处理排水设备的故障诊断和处理 二、二、 排水设备的故障诊断和处理排水设备的故障诊断和处理 二、二、 排水设备的故障诊断和处理排水设备的故障诊断和处理 5-7 水泵的性能测试水泵的性能测试 一、测试的意义、目的和内容一、测试的意义、目的和内容 二、测试原理和方法二、测试原理和方法 5-8 5-8 矿井排水概述矿井排水概述 一、矿水一、矿水 1. 矿水来源矿水来源 v 涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于地面水和地下水。涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于地面水和地下水。 2. 涌水量涌水量 v 绝对涌水量：单位时间内涌入矿井的