泵与泵站第六版2017.6.5[共471页]

1、材料员岗位知识与专 业技能 主编 泵与泵站 （第六版） 目录目录 第第1 1章绪论章绪论 第第2 2章叶片式泵章叶片式泵 第第3 3章章其其它泵与风机它泵与风机 第第4 4章章给水泵给水泵站站 第第5 5章排水泵章排水泵站站 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 1.1 泵与泵站的作用和地位泵与泵站的作用和地位 1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类 1.31.3 泵泵与泵站运行管理的发展趋势与泵站运行管理的发展趋势 1 1） 采矿：采矿：矿井排水、矿床疏干矿井排水、矿床疏干 2 2） 冶金：冶金：矿浆输送（渣浆泵矿浆输送（渣浆泵） 3 3） 电力：电力：高压锅炉、高压锅炉、冷凝水、循环冷凝

2、水、循环泵站泵站 4 4） 石油石油：油料（原油、成品油）输送、循环泵站油料（原油、成品油）输送、循环泵站 5 5） 化工化工：物料（原料及产品）输送物料（原料及产品）输送 6 6） 农林农林：灌溉灌溉 7 7） 市政：市政：给水泵站、排水泵站给水泵站、排水泵站 1.1 1.1 泵与泵站的作用与地位泵与泵站的作用与地位 城市给排水系统基本流程：城市给排水系统基本流程： 取水取水 泵站泵站 净水净水输水输水 泵站泵站 去用水点去用水点 排出污水排出污水 回用回用 入江入江 1.1 1.1 泵与泵站的作用与地位泵与泵站的作用与地位 长距离引水（输水）工程长距离引水（输水）工程 引滦入津工程引滦入津

3、工程 全线全线234km234km，4 4座泵站，全年引水座泵站，全年引水1010亿吨。亿吨。 引大入秦工程引大入秦工程 甘肃、青海交界处的大通河甘肃、青海交界处的大通河秦王川（秦王川（206km206km, ,自流，自流，19761976年开工，年开工，19941994年通水）年通水） 引黄济青工程引黄济青工程 山东滨州市黄河山东滨州市黄河青岛（青岛（120km, 4120km, 4座泵站，流量座泵站，流量45m45m3 3/s/s） 东深供水工程东深供水工程 东江东江深圳（深圳（83km,583km,5座泵站，流量座泵站，流量90m90m3 3/s /s ） 引引黄入晋黄入晋工程工程 黄河

4、干流的万家寨水库黄河干流的万家寨水库-太原、大同、朔州（太原、大同、朔州（450km450km, ,全年引水全年引水1212亿吨）亿吨） 南水北调（东线、中线、西线）南水北调（东线、中线、西线） 20142014年通水的南水北调中线工程（年通水的南水北调中线工程（20032003年年1212月启动，月启动， 2014 2014年通水）年通水） 。全长。全长 1432km1432km，引水量，引水量9595亿亿m m3 3。尽管充分利用地形高差自流输水，但工程北京段的惠南。尽管充分利用地形高差自流输水，但工程北京段的惠南 泵站，设计流量仍达泵站，设计流量仍达60m60m3 3/s/s，选用了，选

5、用了8 8台大型离心泵，单泵流量达台大型离心泵，单泵流量达10m10m3 3/s/s。 1.1 1.1 泵与泵站的作用与地位泵与泵站的作用与地位 泵站泵站电耗电耗节能节能 全国泵站电耗全国泵站电耗 全全国泵站总电耗约占全国电耗国泵站总电耗约占全国电耗1/41/4 供水企业是用电大户供水企业是用电大户 供水企业的用电主要是泵站供水企业的用电主要是泵站 泵泵站总用电占企业总用电站总用电占企业总用电95%-98%95%-98% 供水泵站电费占自来水制水成本供水泵站电费占自来水制水成本40%-70%40%-70% 1.1 1.1 泵与泵站的作用与地位泵与泵站的作用与地位 1.2 1.2 泵的定义及分类

6、泵的定义及分类 泵的定义泵的定义 泵是一种转换能量的机械，它把原动泵是一种转换能量的机械，它把原动 机的机械能转化为被抽送液体的能量，使机的机械能转化为被抽送液体的能量，使 液体使获得动能或势能。液体使获得动能或势能。 电能电能 机械能机械能 势势能能( (压压能、位能、位能能) )和动和动 能能 泵的分类泵的分类 ( (1)1)叶片式泵叶片式泵 对液体的压送是靠装有叶片的叶对液体的压送是靠装有叶片的叶轮高速旋轮高速旋转转 而完成的，属于这一类的有离心泵而完成的，属于这一类的有离心泵、轴、轴流泵、混流泵、混 流泵等。流泵等。 1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类 泵的分类泵的分类叶片泵

7、叶片泵 IS型单吸离心泵型单吸离心泵 叶轮叶轮 1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类 泵的分类泵的分类叶片泵叶片泵 S型双吸型双吸离心泵离心泵 1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类 泵的分类泵的分类叶片泵叶片泵 ZLB型立式轴流泵型立式轴流泵 1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类 叶轮叶轮 1 1、固定式、固定式 2 2、半调节、半调节 泵的分类泵的分类- -叶片泵叶片泵 混混流泵流泵 1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类 叶轮叶轮 1、低比转速、低比转速 2、高比转速、高比转速 泵的分类泵的分类 (2)(2)容积式泵容积式泵 对液体的压送是靠泵体工作室容积的改

8、变来完对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完 成的。成的。 往复泵往复泵 往复运动往复运动 转子泵转子泵 旋转运动旋转运动 (3)(3)其它类型泵其它类型泵 螺旋泵、射流泵螺旋泵、射流泵( (又称水射器又称水射器) )、水锤泵、水、水锤泵、水 轮泵以及气升泵等。轮泵以及气升泵等。 1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类 各种泵的特点各种泵的特点： 1 1、往复泵：往复泵：小流量、高扬程。小流量、高扬程。 2 2、轴流泵、轴流泵、混流泵：混流泵：大流量、大流量、 低扬程。低扬程。 3 3、离心泵：介于离心泵：介于两者之间。两者之间。 1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类 几种常用

9、泵的总型谱图几种常用泵的总型谱图 110100100010000100000 10 100 1000 10000 流量（m/h） 扬程（m） 轴 流 泵 混 流 泵 旋 流 泵 往 复 泵 离 心 泵 3 1.3 1.3 泵及泵站运行管理的发展趋势泵及泵站运行管理的发展趋势 泵的发展趋势泵的发展趋势 1 1）大型化）大型化、大容量化、大容量化 大型轴流泵（国内：直径达大型轴流泵（国内：直径达5m5m，流量，流量 60m60m3 3/s/s，功率，功率6000KW6000KW） 排涝泵站内的斜置排涝泵站内的斜置轴流泵轴流泵 1.3 1.3 泵及泵站运行管理的发展趋势泵及泵站运行管理的发展趋势 泵

10、的发展趋势泵的发展趋势 SLOW900-900SLOW900-900单级双吸离单级双吸离 心泵是专门为心泵是专门为深圳水务集团深圳水务集团开开 发的大型泵。发的大型泵。 该该泵泵体重泵泵体重6.36.3吨，泵盖重吨，泵盖重 2.52.5吨，泵的总高度吨，泵的总高度2.8m2.8m，进，进 出水法兰间距出水法兰间距2.8m2.8m，轴承档间，轴承档间 距距2.8m2.8m，进水法兰最大外径为，进水法兰最大外径为 1.23m1.23m，出水法兰最大外径为，出水法兰最大外径为 1.12m1.12m。 1.3 1.3 泵及泵站运行管理的发展趋势泵及泵站运行管理的发展趋势 泵的发展趋势泵的发展趋势 1.

11、3 1.3 泵及泵站运行管理的发展趋势泵及泵站运行管理的发展趋势 泵的发展趋势泵的发展趋势 2 2）高扬程）高扬程、高转速、高转速 单级扬程已经达到单级扬程已经达到1000m1000m。 3 3）系列化系列化、通用化和标准化、通用化和标准化 与国际接轨，现代工业生产的必然要求与国际接轨，现代工业生产的必然要求 泵站运行管理的发展泵站运行管理的发展趋势趋势 目标：安全、节能、智慧目标：安全、节能、智慧 泵站泵站SCADA SCADA （Supervisory Control Supervisory Control and Data Acquisitionand Data Acquisition）

12、即监控与数据）即监控与数据 采集系统的建设使得泵站的运行管理：采集系统的建设使得泵站的运行管理： 自动化、信息化和智能化自动化、信息化和智能化 智慧水务 1.3 1.3 泵及泵站运行管理的发展趋势泵及泵站运行管理的发展趋势 1.3 1.3 泵及泵站运行管理的发展趋势泵及泵站运行管理的发展趋势 泵站泵站SCADASCADA系统系统 第二章第二章 叶片式泵叶片式泵 2.1 2.1 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.

13、5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 2.8 2.8 离心泵装置调速运行工况离心泵装置调速运行工况 2.9 2.9 离心泵装置换轮运行工况离心泵装置换轮运行工况 2.10 2.10 离心泵并联及串联运行工况离心泵并联及串联运行工况 2.11 2.11 离心泵吸水性能离心泵吸水性能 2.12 2.12 离心泵机组的使用及维护离心泵机组的使用及维护 2.13 2.13 轴流泵及混流泵轴流泵及混流泵 2.14 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵给水排水工程中常用的叶片泵 2.

14、1 2.1 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造 2.1.1 2.1.1 工作原理工作原理 2 1 当一个敞口圆筒绕当一个敞口圆筒绕 中心轴作等角速旋转时，中心轴作等角速旋转时， 圆筒内的水面便呈抛物圆筒内的水面便呈抛物 线上升的旋转凹面，如线上升的旋转凹面，如 右右图图。 2.1 2.1 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造 2.1.1 2.1.1 工作原理工作原理 2.1.2 2.1.2 离心泵基本构造离心泵基本构造 6 4 3 7 5 1 2 9 4 3 8 5 7 1泵壳；泵壳； 2泵轴；泵轴； 3叶轮；叶轮； 4吸水管；吸水管； 5压水管；压水管； 6

15、底阀；底阀； 7闸阀；闸阀； 8灌水漏斗；灌水漏斗； 9泵座泵座 2.1 2.1 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 离心泵是由许多零件组成的离心泵是由许多零件组成的，主要，主要有：叶轮、有：叶轮、 泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、 联轴器、轴向力平衡装置。联轴器、轴向力平衡装置。 单单级单吸卧式离心泵级单吸卧式离心泵 11叶轮；叶轮；22泵轴；泵轴；33键；键；44泵壳；泵壳；55泵座；泵座；66灌水孔；灌水孔；77放水孔；放水孔；88 接真空表孔；接真空表孔；99接压

16、力表孔；接压力表孔；1010泄水孔；泄水孔；1111填料盒；填料盒；1212减减漏环；漏环；1313轴轴 承座；承座；1414压盖调节螺栓；压盖调节螺栓；1515传动轮传动轮 1 6 8 12 4 11 14 2 13 15 5 10 7 9 3 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 1 1、叶轮、叶轮 单单吸吸式式 l l前盖板；前盖板；2 2后盖板；后盖板；3 3叶片；叶片；4 4叶槽；叶槽； 5 5吸水口；吸水口；6 6轮毂；轮毂；7 7泵轴泵轴 1 2 7 5 6 5 4 3 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 1 1、叶轮、叶轮 单吸式单吸式 封闭式 敞开式

17、 半敞开式 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 1 1、叶轮、叶轮 双吸式双吸式 1吸入口；2轮盖；3叶片 4轮毂；5轴孔 1 2 3 5 4 2.2 2.2 离心泵的主要离心泵的主要零件零件 1 1、叶轮、叶轮 双吸式（泵）双吸式（泵） 2.2 2.2 离心泵的主要离心泵的主要零件零件 1 1、叶轮、叶轮 材料：耐腐蚀，耐磨，机械强度材料：耐腐蚀，耐磨，机械强度 铸铁、铸钢铸铁、铸钢、不锈钢、不锈钢、青铜青铜 2.2 2.2 离心泵的主要离心泵的主要零件零件 2 2、泵、泵轴轴 泵轴是用来旋转泵叶轮泵轴是用来旋转泵叶轮的，要求的，要求足够的抗扭强度和足够足够的抗扭强度和足够 的

18、刚度的刚度。材料：。材料：常用碳素钢和不锈钢常用碳素钢和不锈钢 键键- -泵轴与叶轮的连接件泵轴与叶轮的连接件 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 3 3、泵壳（、泵壳（图中图中4 4） 离心泵的泵壳通常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水力条件离心泵的泵壳通常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水力条件 泵壳的材料选择，除了考虑介质对过流部分的腐蚀和磨损以外，泵壳的材料选择，除了考虑介质对过流部分的腐蚀和磨损以外， 还应使壳体具有作为耐压容器的足够的机械强度。还应使壳体具有作为耐压容器的足够的机械强度。 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 1 6 8 12 4 11

19、 14 2 13 15 5 10 7 9 3 4 4、泵座、泵座( (图中图中5 5） 泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 1 6 8 12 4 11 14 2 13 15 5 10 7 9 3 5 5 轴轴封装封装置（泵轴与泵壳间）置（泵轴与泵壳间） 作用：阻水（单吸泵），阻气（双吸泵）作用：阻水（单吸泵），阻气（双吸泵） 单吸泵（单吸泵（1111、1212） 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 双吸泵双吸泵 （ 12/13/14/15 12/13/14/15组成填料轴封）组成填料轴封） 1

20、 6 8 12 4 11 14 2 13 15 5 10 7 9 3 16 15141312 6 11 5 4 8 2 7 10 9 22 21 20 19 18 3 17 1 5 5 轴轴封装置：泵轴与泵壳间封装置：泵轴与泵壳间 作用：阻水（单吸泵），阻气（双吸泵）作用：阻水（单吸泵），阻气（双吸泵） ( (1)1)填料密封填料密封 压盖压盖填料型填料盒填料型填料盒 1 1轴封套；轴封套；2 2填料；填料；3 3水封管；水封管；4 4水封环；水封环；5 5压盖压盖 1 2 3 4 5 1 2 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 水封环水封环 1- 1-环圈空间；环圈空间；2-2

21、-水孔；水孔； 5 5 轴轴封装置：泵轴与泵壳封装置：泵轴与泵壳间间 (2)(2)机械密封机械密封 机械密封又称端面密封，其基本 元件与工作原理如右图所示。动 环籍密封腔中液体的压力和压紧 元件的压力，使其端面贴合在静 环的端面上，并在两环端面A上产 生适当的比压(单位面积上的压紧 力)和保持一层极薄的液体膜而达 到密封的目的。而动环和轴之间 的间隙B由动环密封圈4密封，静 环和压盖之间的间隙C由静环密封 圈7密封。如此构成的三道密封 (即A、B、C三个界面之密封)，封 堵了密封腔中液体向外泄漏的全 部可能的途径。 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 12 3 4 5 B 67

22、8 A C 9 D 旋转部分固定部分 机械密封的基本元件和工作原理机械密封的基本元件和工作原理 11弹簧座；弹簧座；22弹簧；弹簧；33传动销；传动销；44动环密动环密 封圈；封圈；55动环；动环；66静环；静环；77静静 环密封圈；环密封圈；88防转销；防转销；99压盖压盖 (2)(2)机械密封机械密封 DY101DY101型系列机械密封型系列机械密封 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 112112型型系列机械密封系列机械密封 6 6、减漏环、减漏环( (承磨环承磨环) ) 叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处 1 1、泵壳；、泵壳；2 2、镶

23、在泵壳上的减漏环；、镶在泵壳上的减漏环； 3 3、叶轮；、叶轮；4 4、镶在叶轮上的减漏环、镶在叶轮上的减漏环 1 2 3 ( a ) 1 2 4 3 ( b ) 1 2 3 4 ( c ) 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 7 7、轴承座、轴承座 ZHZZHZ滑动轴承滑动轴承 滚动轴承滚动轴承 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 8 8、联轴器（联接泵轴与电动机轴）联轴器（联接泵轴与电动机轴） ZMLZML膜片及连轴器膜片及连轴器 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 9 9、轴向力平衡措施、轴向力平衡措施 平平衡孔衡孔 1 1 排出压力；排出压力；

24、2 2 加装的减漏环加装的减漏环 3 3 平衡孔；平衡孔； 4 4 泵壳上的减漏环泵壳上的减漏环 4 3 2 1 2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 叶片泵的叶片泵的6 6个性能参数：个性能参数： 1 1、流量、流量( (抽水量抽水量) )水泵在单位时间内所输送的液体水泵在单位时间内所输送的液体 数量。用字母数量。用字母Q Q表示表示，常用，常用的体积流量单位是的体积流量单位是m m3 3h h、 m m3 3s s 、L Ls s。常用的重量流量单位是。常用的重量流量单位是t th h。 2 2、扬程、扬程( (总扬程总

25、扬程) ) 泵对单位重量泵对单位重量(1kg)(1kg)液体所作功，也液体所作功，也 即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。 用字母用字母H H表示，其单位为表示，其单位为kgmkgmkgkg，也可折算成被抽，也可折算成被抽 送液体的液柱高度送液体的液柱高度(m)(m)；工程中用国际压力单位帕斯卡；工程中用国际压力单位帕斯卡(Pa)(Pa) 表示表示 。 2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 3 3、轴功率、轴功率泵轴得自原动机所传递来的功率称泵轴得自原动机所传递来的功率称 为轴功率，以为轴功率，以N N表示。表示。 原动机为电动机时，

26、轴功率单位以原动机为电动机时，轴功率单位以kwkw表示。表示。 有效功率有效功率单位时间单位时间内通过内通过水泵的液体从泵水泵的液体从泵 那里得到的能量叫做那里得到的能量叫做有效功率有效功率，以字母，以字母表示，表示， 泵泵的的有效功率有效功率为：为： - - 液体密度，对于清水，一般取值液体密度，对于清水，一般取值 - - 重力加速度。重力加速度。 u N 3 1000/kgm u NgQHw（ ） 2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 g 4 4、效率效率-水泵水泵的有效功率与轴功率之比值，以的有效功率与轴功率之比值，以表示表示。 耗电量耗电量 W W: :耗电量耗电量

27、(Kw h)(Kw h) Q Q: :流量（流量（m m3 3/s)/s) H H: :扬程（扬程（m m） t t：运行时间：运行时间h h 1 1：水泵的效率：水泵的效率 2 2：电机的效率：电机的效率 N N u 12 () 1000 gQH Wt kwh ( )=( )=( ) 1000735.5 u NgQHgQHgQH NwkwPs 2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 5 5、转速、转速水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动 的次数来表示，以字母的次数来表示，以字母n n表示常用单位为表示常用单位为r rminmin。 在在往

28、复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示( (次次 min)min) 2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 6 6 允许吸上真空高度允许吸上真空高度( (HsHs) )及气蚀余量及气蚀余量( (HsvHsv) ) 允许允许吸上真空高度吸上真空高度( (HsHs) )指泵在标准状况下指泵在标准状况下( (即水温即水温 为为2020、表面压力为一个标推大气压、表面压力为一个标推大气压) )运转时，泵吸入口所运转时，泵吸入口所 允许的最大的吸上真空高度允许的最大的吸上真空高度 ( (即泵吸入口的最大真空度即泵吸入口的最大真空度) )。 单位为单位

29、为mHmH2 20 0。 气蚀气蚀余量余量( (HsvHsv) )指水泵进口处，单位重量液体所具指水泵进口处，单位重量液体所具 有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用气蚀余有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用气蚀余 量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。单位量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。单位mHmH2 20 0 。 上述两个参数均用来反映叶片泵的吸水性能。上述两个参数均用来反映叶片泵的吸水性能。 2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 性能参数之间的关系性能曲线 泵的铭牌 离心式清水泵 型号：12Sh-28A 转数：1450r/min 扬程：10m

30、效率：78% 流量：684m3/h 轴功率：28KW 允许吸上真空高度：4.5m 重量：660kg 2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.12.4.1叶轮中液体的流动情况叶轮中液体的流动情况 (1)(1)复合运动：相对速度复合运动：相对速度W W；牵连速度；牵连速度( (圆周速度圆周速度)u)u； 绝对速度绝对速度C C (2)C(2)C与与u u的夹角的夹角；W W与负与负u u的夹角的夹角 C D b b D W C C W C C D D u 1 0 2 1 2 2 2 2r 2 1 1r 1 1 1 2

31、2 u2 C2u 1 1 （a) a) 后弯式后弯式 ( ( 9090) ) （b)b)径向式径向式 ( 9090) ) （b) b) 前弯式前弯式 ( 9090) ) 离心泵叶片形状离心泵叶片形状 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.1 2.4.1 叶轮中液体的流动情况叶轮中液体的流动情况 222222 cotcos ru CuCC 222 sinCC r 叶轮出口速度三角形叶轮出口速度三角形 C 2W2 C 2u C 2r u 2 2 2 2 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.1 2.4.1 叶轮中液体的流动情况叶轮中液体的流动情况 三

32、点假定：三点假定： (1)(1)液流是恒定流；液流是恒定流； (2)(2)叶槽叶槽中中有无限多叶片，即有无限多叶片，即液液流均匀一致，叶轮流均匀一致，叶轮 同半径处液流的同半径处液流的 同同名速度相等。名速度相等。 (3)(3)液流为理想液体，也即无粘滞性。液流为理想液体，也即无粘滞性。 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.2 2.4.2 基本方程式的推导基本方程式的推导 恒定元流的动量矩方程（单位时间内动量矩的变化等于外力恒定元流的动量矩方程（单位时间内动量矩的变化等于外力 矩之和）矩之和） 单位时间里控制面单位时间里控制面内（两个叶片及进出口轮缘之间）恒定元内（两

33、个叶片及进出口轮缘之间）恒定元 流流的动量矩变化的动量矩变化( (流出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢流出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢 量差量差) )等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。 2211 () dm rururF dt 222111 (coscos)dQ CRCRM P3 P1 P5 P4 P2 P6 e a f b h d g c 2.4.2 2.4.2 基本方程式的推导基本方程式的推导 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 取取进出口轮缘进出口轮缘( (两圆柱面两圆柱面) )为控为控 制面。制面。 组

34、成组成M M的外力有：的外力有： 1 1、叶片迎水面和背水面作用于水、叶片迎水面和背水面作用于水 的压力的压力P P2 2及及P Pl l； 2 2、作用叶轮进出口圆柱面上的水、作用叶轮进出口圆柱面上的水 压力压力P P3 3及及P P4 4，它们都沿着径向，所，它们都沿着径向，所 以对转轴没有力矩；以对转轴没有力矩； 3 3、作用于水流的摩擦阻力、作用于水流的摩擦阻力P P5 5及及P P6 6， 但由于是理想液体，故不予考虑；但由于是理想液体，故不予考虑； 4 4、重力的合力矩等于零、重力的合力矩等于零 P3 P1 P5 P4 P2 P6 e a f b h d g c 2.4 2.4 离

35、心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.2 2.4.2 基本方程式的推导基本方程式的推导 1 1、恒定总流动量矩方程、恒定总流动量矩方程 222111 coscos T QCRCRM 2 2、叶轮对流体所作功率、叶轮对流体所作功率 222111 222111 coscos =coscos TT T NMQRCRC Qu Cu C 4 4、理论扬程理论扬程 P3 P1 P5 P4 P2 P6 e a f b h d g c 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.2 2.4.2 基本方程式的推导基本方程式的推导 TTT NgQ H 222111 2211 1 =cosc

36、os 1 = T uu Hu Cu C g u Cu C g 3 3、理论功率、理论功率 （1 1）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取，取 9090， 即即 =0=0，则，则 为了获得正值扬程为了获得正值扬程( (0)0)，必须使，必须使 9090， 愈小，愈小， 泵的理论扬程愈大。在实际应用中，水泵厂一般选用泵的理论扬程愈大。在实际应用中，水泵厂一般选用 6 61515左右。左右。 （2 2）由于）由于 则增加转速则增加转速(n)(n)，加大轮径，加大轮径(D(D2 2) )，可以提高水泵之扬程。，可以提高水泵之扬程。 60 2 2 Dn u 2 2 2

37、2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.3 2.4.3 基本方程式的讨论基本方程式的讨论 1 1u C 22u T u C H g ( (3)3)离心泵的理论扬程与液体的容重无关离心泵的理论扬程与液体的容重无关 但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将是不同的。但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将是不同的。 ( (4 4) )水泵水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程(H(H1 1) )，另一部分为动扬程，另一部分为动扬程(H(H2 2) )。 由叶轮的进出口速度三角形图可知，按余弦定律可得由叶轮的进出口速度三角形图可

38、知，按余弦定律可得 将将上两式除上两式除以以2g2g，并相减可得：并相减可得： 222 111111 2cosWuCu C 222 222222 2cosWuCu C 222222 222111212112 (coscos) 222 u CuCuuCCWW gggg 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.3 2.4.3 基本方程式的讨论基本方程式的讨论 222222 212112 222 T uuCCWW H ggg 从水力学的相对运动能量方程中可以知道，泵叶轮进出口断面的能量方程为：从水力学的相对运动能量方程中可以知道，泵叶轮进出口断面的能量方程为： 用用H H1 1

39、代表泵叶轮所产生的势扬程，可得：代表泵叶轮所产生的势扬程，可得： 用用H H2 2代表泵叶轮所产生的动扬程，可得：代表泵叶轮所产生的动扬程，可得： 由此得：由此得： 2222 111222 12 ()() 22 PWuPWu ZZ gggg 2222 211221 21 ()() 22 uuWWPP ZZ gggg 2222 212112 121 ()()= 22 PPuuWW HZZ gggg 22 21 2 2 CC H g 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.3 2.4.3 基本方程式的讨论基本方程式的讨论 12T HHH 假定假定1 1 液流是恒定流：液流是恒

40、定流：基本满足，无须修正。基本满足，无须修正。 假定假定2 2 叶槽叶槽中中无限多叶片无限多叶片，即液，即液流均匀一致，叶轮同半径处液流的同名流均匀一致，叶轮同半径处液流的同名 速度速度相等相等 ：由于实际叶片数有限，存在由于实际叶片数有限，存在“反旋现象反旋现象” ” ，导致同半径处液流，导致同半径处液流 的同名速度不相等，须修正。的同名速度不相等，须修正。 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.4 2.4.4 基本方程式的修正基本方程式的修正 由于由于反旋的影响，使叶轮出口液体的相对速度偏离了叶片表面的切线方向反旋的影响，使叶轮出口液体的相对速度偏离了叶片表面的切线

41、方向。下。下 图给图给出了叶轮出口速度三角形的变化。从图中可知，有限叶片中液体的液流角出了叶轮出口速度三角形的变化。从图中可知，有限叶片中液体的液流角 小小 于于叶片的出口角叶片的出口角 ，同时也使得同时也使得 小于小于 ，这样有限叶片数时的叶轮的理论扬这样有限叶片数时的叶轮的理论扬 程程 将将小于无限多叶片假设时的理论扬程小于无限多叶片假设时的理论扬程 ，即即 或或 式式中中 称称之为滑移系数，目前尚无精确理论来计之为滑移系数，目前尚无精确理论来计算算 值值。 g cu H g cu H u T u T 2222 T T H = 1+ H p pp 2 T H 2u C T H 2 2u C

42、 2.4.4 2.4.4 基本方程式的修正基本方程式的修正 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 假定假定3 3 理想液体：理想液体：有水力损耗，须修正有水力损耗，须修正 T 1 hTh H HH p h h水力效率。水力效率。 2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 2.4.4 2.4.4 基本方程式的修正基本方程式的修正 2.5.1 2.5.1 离心泵离心泵装置：装置：离心泵配上管路及一切附件后的离心泵配上管路及一切附件后的“系统系统” 2.5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程 大气压 33 0 大气压 0 1 1 2 2 HsT Hsd Z Hs

43、s （1 1）运行时：（用进出口压力表的读数表示）运行时：（用进出口压力表的读数表示） P P0 0：大气压力（：大气压力（PaPa）；）； PvPv：真空表读数（：真空表读数（PaPa） ； P Pd d：压力表读数（：压力表读数（PaPa） ； H Hd d：以水柱高度表示的压力表读数（：以水柱高度表示的压力表读数（m m） H Hv v：以水柱高度表示的真空表读数（：以水柱高度表示的真空表读数（m m） dv HHH 2.5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程 ) 2 ( 2 2 11 1 2 22 2 g vp z g vp zH g vvpp zzH 2 )( 2 1 2

44、212 12 22 21 2 dv vv HHHZ g 大气压 33 0 大气压 0 1 1 2 2 HsT Hsd Z Hss 10v ppp 20d ppp 2.5.2 2.5.2 离心泵总扬程计算方法离心泵总扬程计算方法 （2 2）设计时：）设计时：（用扬升液体高度和水头损失表示）用扬升液体高度和水头损失表示） H HST ST为泵装置的静扬程。即泵吸水井的设计水 为泵装置的静扬程。即泵吸水井的设计水 面面与水与水塔塔( (或密闭水箱或密闭水箱) )最高水位之间的最高水位之间的测压管测压管 高差，高差，m m； h h为泵装置管路中水头损失之总和，为泵装置管路中水头损失之总和，m m。

45、问题：问题： （1 1）当水泵为自灌式，进口处有可能为压力表，）当水泵为自灌式，进口处有可能为压力表， 此时如何根据进出口的两个表计算泵的扬程？此时如何根据进出口的两个表计算泵的扬程？ （2 2）吸水井和水塔（水箱）有可能是密闭的，）吸水井和水塔（水箱）有可能是密闭的， 其液面压力可能不是大气压，如何计算泵装置其液面压力可能不是大气压，如何计算泵装置 的静扬程和总扬程？的静扬程和总扬程？ hHH ST 大气压 33 0 大气压 0 1 1 2 2 HsT Hsd Z Hss 2.5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程 2.5.2 2.5.2 离心泵总扬程计算方法离心泵总扬程计算方法

46、2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 特性曲线特性曲线：在一定转速下，离心泵的扬程、功：在一定转速下，离心泵的扬程、功 率、效率、容许吸上真空高度等随流量的变化关系率、效率、容许吸上真空高度等随流量的变化关系 称为称为特性曲线：特性曲线：Q QH;QH;QN;QN;Q;Q;QH HS S( (或或Q QH HSV SV) )。 。 它反映泵的基本性能的变化规律，可做为选泵和用它反映泵的基本性能的变化规律，可做为选泵和用 泵的依据。各种型号离心泵的特性曲线不同，但都泵的依据。各种型号离心泵的特性曲线不同，但都 有共同的变化趋势。有共同的变化趋势。 1 1、Q-HQ-H曲线：曲线： 2

47、 22 2 (cot) T T uQ Hu gF 22u T u C H g Q QT T泵理论流量泵理论流量(m(m3 3s)s)。也即不考虑泵体内容积损失。也即不考虑泵体内容积损失( (如漏泄量、如漏泄量、 回流量等回流量等) )的水泵流量；的水泵流量； F F2 2叶轮的出口面积叶轮的出口面积(m(m2 2) )； C C2r 2r 叶轮出口处水流绝对速度的径向分速叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(m(ms)s)。 TT HABQ 2 2 F Q C T r 2222urCuC ctg C 2W2 C 2u C 2r u2 2 2 2 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 2

48、.6.1 2.6.1 离心泵理论特性曲线的定性分析离心泵理论特性曲线的定性分析 1 1） 9090 (1) (1)直线直线Q QT T-H-HT T (2) (2)直线直线I (I (第一次修正）第一次修正） (3)(3)扣除水头损失扣除水头损失() () 摩阻、冲击（第二次（修正）摩阻、冲击（第二次（修正） (4)(4)扣除容积损失扣除容积损失(Q-H(Q-H线线) ) 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 2.6.1 2.6.1 离心泵理论特性曲线的定性分析离心泵理论特性曲线的定性分析 (1)(1)水力效率水力效率h h： ：泵体内两部分水力损失必然要消耗一部 泵体内两部分水力

49、损失必然要消耗一部 分功率，使水泵的总效率下降。分功率，使水泵的总效率下降。 (2)(2)容积效率容积效率v v： ：在水泵工作过程中存在着泄漏和回流问 在水泵工作过程中存在着泄漏和回流问 题，存在容积损失。题，存在容积损失。 (3)(3)机械效率机械效率m m： ：机械性的摩擦损失 机械性的摩擦损失 总效率总效率 h T H H = hTT m NgQ H NN T v Q Q = TTT hvm TTT gQHgQ HgQHgQH NgQHgQ HN 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 2.6.1 2.6.1 离心泵理论特性曲线的定性分析离心泵理论特性曲线的定性分析 2 2）

50、 (9090) ) 从从上式可看出，水泵的扬程上式可看出，水泵的扬程将将 随随流量的增大而增大，并且流量的增大而增大，并且， 它它的轴功率也将随之增大。的轴功率也将随之增大。对对 于于这样的离心泵，如使用于这样的离心泵，如使用于城城 市市给水管网中，将发现它对给水管网中，将发现它对电电 动机动机的工作是不利的。的工作是不利的。 TT HABQ 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 2.6.1 2.6.1 离心泵理论特性曲线的定性分析离心泵理论特性曲线的定性分析 结论：结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片片( 2020-30-30左右左右)

51、 )。这种形式叶片的特点是随扬程增大，。这种形式叶片的特点是随扬程增大， 水泵的流量减小，因此，其相应的流量水泵的流量减小，因此，其相应的流量Q Q与轴功率与轴功率N N关系关系 曲线曲线(Q-H(Q-H曲线曲线) )，也将是一条比较平缓上升的曲线，这对，也将是一条比较平缓上升的曲线，这对 电动机来讲，可以稳定在一个功率变化不大的范围内有电动机来讲，可以稳定在一个功率变化不大的范围内有 效地工作。效地工作。 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 2.6.1 2.6.1 离心泵理论特性曲线的定性分析离心泵理论特性曲线的定性分析 2.6.22.6.2实测特性曲线的讨论实测特性曲线的讨论

52、 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 14SA-10 n=1450r/min H(m) 80 60 40 20 D=466 HA A H N H HSA QA 080160240320400 0 20 40 60 80 A 100 (%) NA 400 200 0 N(kW) Q(L/s) (m /h) 3160001280960640 3200 8 4 0 H (m) b s (1)(1)扬程扬程H H是随流量是随流量Q Q的增大而下降。的增大而下降。 (2)(2)泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效率泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效率 点，称为设计点。该设

53、计点左右的一定范围内点，称为设计点。该设计点左右的一定范围内( (一般不一般不 低于最高效率点的低于最高效率点的1010左右左右) )都是属于效率较高的区段，都是属于效率较高的区段， 在水泵样本中，用两条波形线在水泵样本中，用两条波形线“ ”“ ”标出。标出。 (3)(3)轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。 (“(“闭闸启动闭闸启动”) ) 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 2.6.22.6.2实测特性曲线的讨论实测特性曲线的讨论 (4)(4)在在QNQN曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量曲线上各点的纵坐标，表示水

54、泵在各不同流量Q Q时时的的轴功轴功 率率值。值。 电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。 K:K:考虑可能超载的安全系数考虑可能超载的安全系数 ； : :传动效率传动效率 (5)(5)在在QHQHS S曲线上各点的纵坐标，表示泵在相应流量下曲线上各点的纵坐标，表示泵在相应流量下工作时工作时，泵泵 所所允许的最大限度的吸上真空高度允许的最大限度的吸上真空高度值值。泵泵的实际的实际吸水真空吸水真空值必须值必须小小 于于QHQHS S曲线上的相应值，否则，水泵将会曲线上的相应值，否则，水泵将会产生产生气蚀现象。气蚀现象。 (6) (6) 水泵所输送液体的粘度越大，

55、泵体内部的能量损失水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损失愈大愈大，水泵水泵 的的扬程扬程(H)(H)和流量和流量(Q)(Q)都要减小，效率要下降，都要减小，效率要下降，而轴功率而轴功率却增大，却增大，也也 即即水泵特性曲线将发生改变。水泵特性曲线将发生改变。 p N Nk 2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 2.6.22.6.2实测特性曲线的讨论实测特性曲线的讨论 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 工况点工况点 离心泵离心泵工况点：泵运行时，某一瞬时的流量、扬程工况点：泵运行时，某一瞬时的流量、扬程、轴功、轴功 率率、效率及吸上真空高度等称泵瞬时

56、工况点。、效率及吸上真空高度等称泵瞬时工况点。 决定离心泵装置工况点的决定离心泵装置工况点的因素：因素： （1 1）泵的性能）泵的性能: :泵特性曲线；（供方）泵特性曲线；（供方） （2 2）管路系统及边界条件：管路系统）管路系统及边界条件：管路系统特性曲线（需方特性曲线（需方） 工况工况点：点：供需平衡点，也即两条曲线的供需平衡点，也即两条曲线的交点交点 管路水头损失特性曲线管路水头损失特性曲线 jf hhh 2.7.1 2.7.1 管路系统特性曲线管路系统特性曲线 2 2 2 1 2 () 4 hAklQ D g 2 hSQ 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 管

57、路水头损失管路水头损失 H Q-h A QQ H h A A 2 STST HHhHSQ H Q K Q-h H hK Q 0 HST 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 2.7.1 2.7.1 管路系统特性曲线管路系统特性曲线 管路系统特性曲线管路系统特性曲线 2.7.2 2.7.2 图解法求水箱出流的工况点图解法求水箱出流的工况点 直接法 折引法 （两水面标高之差等于水头损失） （高水箱水面扣除相应流量下的水头损失） 与高水箱水面的交点K 与H=0的交点 QK H Q 0 QK Q-h K H H=HK =hK (a) (b) QK H Q 0 QK (Q-h)

58、I H H=H =h K K KK h 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 Qh（ ）Q h （ ） K 2.7.3 2.7.3 图解法求离心泵装置的工况点图解法求离心泵装置的工况点 直接法 泵特性曲线： 管道系统特性曲线： 两条曲线的交点M即为 装置的工况点。 条件不变时，泵装置将 稳定工作在M点。 HST H Q0 QM HK1 QK K M D Q-H Q-h Q- h h HK2 HST HD1 HD2 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 QH（ ） ST =+hH H 2.7.3 2.7.3 图解法求离心泵装置的工况点图解法求离心泵

59、装置的工况点 折引法 在 曲线上扣除相应 流量下的水头损失得 即： 与 的交点 M1的流量即为泵的流量，M1 点垂直向上与 的交点 M即为泵的工况点。 HST HM 0 h QM Q-H M (Q-H) M1 H Q Q-h 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 QH（ ） Q H （ ） Q H （ ） ST =Q H =-QHQHh（ ） （ ） QH（ ） 2.7.4 2.7.4 离心泵装置工况点的改变离心泵装置工况点的改变 泵泵的的工况点工况点由两条由两条特性曲线（泵特性曲线和管路系统特性曲线）所特性曲线（泵特性曲线和管路系统特性曲线）所决定决定， 因而因而改变

60、其中之一或者同时改变其中之一或者同时改变改变即即可实现工况可实现工况点的变化（称为调节点的变化（称为调节）。）。 管路系统特性曲线的调节管路系统特性曲线的调节 （1 1） 改变改变H HST ST的自动调节 的自动调节 离心泵具有这种自动调节工况点的性能，也大大地增加了它在给水离心泵具有这种自动调节工况点的性能，也大大地增加了它在给水排水工程排水工程 中中的使用价值的使用价值 C B A QQQA BC Q0 H H ST H ST HST 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况 管路系统特性曲线的调节管路系统特性曲线的调节 （2 2）闸门调节）闸门调节 利利用闸阀的开启