第四章机组的选型与配套

1、第一节第一节 水泵的选型水泵的选型第二节第二节 动力机及其选配动力机及其选配第三节第三节 传动设备传动设备第四节第四节 管路及附件管路及附件 机组是指水泵、动力机及传动设机组是指水泵、动力机及传动设备的组合体，是泵站中直接为农田及备的组合体，是泵站中直接为农田及社会供排水服务的机械与设备。机组社会供排水服务的机械与设备。机组选型配套的合理与否，直接影响泵站选型配套的合理与否，直接影响泵站能否满足供排水的需要和泵站的工程能否满足供排水的需要和泵站的工程投资、灌排成本、能源消耗、泵站效投资、灌排成本、能源消耗、泵站效率及安全运行等。所以，必须作好机率及安全运行等。所以，必须作好机组的选型与配套工作

2、。组的选型与配套工作。 合理的水泵选型与配套是正确使用水合理的水泵选型与配套是正确使用水泵的先决条件，灌排泵站水泵选型的基本泵的先决条件，灌排泵站水泵选型的基本依据是泵站的设计流量和设计扬程，当设依据是泵站的设计流量和设计扬程，当设计流量和设计扬程确定后，便可进行水泵计流量和设计扬程确定后，便可进行水泵的选型工作。的选型工作。 水泵选型的原则水泵选型的原则 水泵选型的方法及步骤水泵选型的方法及步骤 水泵选型中应注意的问题水泵选型中应注意的问题 一、灌、排泵站水泵的选型一、灌、排泵站水泵的选型（一）水泵选型的原则（一）水泵选型的原则 （1）在设计扬程下，泵站的提水流量能满）在设计扬程下，泵站的提

3、水流量能满足供、灌、排流量的要求。足供、灌、排流量的要求。 （2）水泵在长期运行中，多年平均效率高，）水泵在长期运行中，多年平均效率高，运行费用低。运行费用低。 （3）按选定的机组建站，设备和土建投资）按选定的机组建站，设备和土建投资最省。最省。 （4）便于操作、维修、运行和管理。）便于操作、维修、运行和管理。 （5）选用系列化、标准化、通用化及更新）选用系列化、标准化、通用化及更新换代的产品，切忌选用淘汰的产品。换代的产品，切忌选用淘汰的产品。（二）水泵选型的方法及步骤（二）水泵选型的方法及步骤 （1）根据设计扬程，在泵类产品样本或有关手）根据设计扬程，在泵类产品样本或有关手册上，利用水泵性

4、能表或水泵系列型谱图，初步册上，利用水泵性能表或水泵系列型谱图，初步选出扬程符合要求而流量不等的几种水泵，并根选出扬程符合要求而流量不等的几种水泵，并根据供、灌、排设计流量及每种泵型的额定流量，据供、灌、排设计流量及每种泵型的额定流量，计算出每种泵型所需的台数。计算出每种泵型所需的台数。 （2）根据初步选出的水泵，确定管径及布置管）根据初步选出的水泵，确定管径及布置管路，求出水泵在最大扬程、设计扬程和最小扬程路，求出水泵在最大扬程、设计扬程和最小扬程时的工况点，要求工况点位于高效区范围内，扬时的工况点，要求工况点位于高效区范围内，扬程、流量能满足需要，并不发生汽蚀，动力机不程、流量能满足需要，

5、并不发生汽蚀，动力机不超载。如不符合要求，可采用调节措施或另选泵超载。如不符合要求，可采用调节措施或另选泵型。型。 （3）根据选型原则，对各种方案进行全面的技）根据选型原则，对各种方案进行全面的技术经济比较，选出其中最好的泵型和台数。术经济比较，选出其中最好的泵型和台数。 水泵类型主要是依据水泵类型主要是依据扬程扬程选择的。城市供水、农田灌溉或选择的。城市供水、农田灌溉或排水常用的水泵有离心泵、轴流泵和混流泵等。各种类型的水排水常用的水泵有离心泵、轴流泵和混流泵等。各种类型的水泵其特点分别为：离心泵扬程较高，流量较小；轴流泵扬程较泵其特点分别为：离心泵扬程较高，流量较小；轴流泵扬程较低，流量较

6、大；混流泵介于离心泵和轴流泵之间。一般情况下，低，流量较大；混流泵介于离心泵和轴流泵之间。一般情况下，设计扬程小于设计扬程小于10m，以选轴流泵为宜；，以选轴流泵为宜；520m时选用混流泵较时选用混流泵较好；好；20100m时应首选单级离心泵；大于时应首选单级离心泵；大于100m时，可选用多时，可选用多级离心泵。应注意的是，当离心泵、轴流泵、混流泵的扬程重级离心泵。应注意的是，当离心泵、轴流泵、混流泵的扬程重叠时，在设计扬程混流泵和轴流泵都可选用时，应优选混流泵。叠时，在设计扬程混流泵和轴流泵都可选用时，应优选混流泵。因为混流泵的高效区比轴流泵宽，流量变化时，轴功率变化小，因为混流泵的高效区比

7、轴流泵宽，流量变化时，轴功率变化小，动力机在额定功率附近运行，比较经济，适应流量范围广，抗动力机在额定功率附近运行，比较经济，适应流量范围广，抗汽蚀性能好，泵站土建投资少，安装检修方便等。在设计扬程汽蚀性能好，泵站土建投资少，安装检修方便等。在设计扬程离心泵与混流泵都可选用时，如扬程变化较大，应优先选用离离心泵与混流泵都可选用时，如扬程变化较大，应优先选用离心泵。心泵。 1水泵类型的选择水泵类型的选择 常用水泵的结构型式主要有常用水泵的结构型式主要有卧式卧式、立式立式和和斜式斜式三种。三种。 2水泵结构型式的选择水泵结构型式的选择 (1)卧式水泵卧式水泵与立式水泵相比，安装精度较低，与立式水泵

8、相比，安装精度较低，检修方便，叶轮在水面以上，腐蚀较轻，机组造检修方便，叶轮在水面以上，腐蚀较轻，机组造价便宜，泵房高度较小，地基应力分布较均匀。价便宜，泵房高度较小，地基应力分布较均匀。但在启动前要进行排气充水，泵房平面尺寸较大，但在启动前要进行排气充水，泵房平面尺寸较大，中、小型水泵吸水管路长，水头损失大。主轴挠中、小型水泵吸水管路长，水头损失大。主轴挠度大，轴承磨损不均，在最高防洪水位时，泵房度大，轴承磨损不均，在最高防洪水位时，泵房需采取防洪措施。需采取防洪措施。卧式水泵适用于地基承载力较卧式水泵适用于地基承载力较小、水源水位变幅较小的泵站。小、水源水位变幅较小的泵站。 (1)卧式水泵

9、卧式水泵与立式水泵相比，安装精度较低，与立式水泵相比，安装精度较低，检修方便，叶轮在水面以上，腐蚀较轻，机组造检修方便，叶轮在水面以上，腐蚀较轻，机组造价便宜，泵房高度较小，地基应力分布较均匀。价便宜，泵房高度较小，地基应力分布较均匀。但在启动前要进行排气充水，泵房平面尺寸较大，但在启动前要进行排气充水，泵房平面尺寸较大，中、小型水泵吸水管路长，水头损失大。主轴挠中、小型水泵吸水管路长，水头损失大。主轴挠度大，轴承磨损不均，在最高防洪水位时，泵房度大，轴承磨损不均，在最高防洪水位时，泵房需采取防洪措施。需采取防洪措施。卧式水泵适用于地基承载力较卧式水泵适用于地基承载力较小、水源水位变幅较小的泵

10、站。小、水源水位变幅较小的泵站。(2)立式水泵立式水泵占地面积较小，占地面积较小，要求泵房平面尺寸较小，水要求泵房平面尺寸较小，水泵叶轮淹没于水下，启动方泵叶轮淹没于水下，启动方便。管路短，水头损失小，便。管路短，水头损失小，动力机安装在上层，便于通动力机安装在上层，便于通风，有利于防潮、防洪。但风，有利于防潮、防洪。但要求泵房高度较大，安装精要求泵房高度较大，安装精度要求较高，检修麻烦，机度要求较高，检修麻烦，机组整体造价高，主要部件在组整体造价高，主要部件在水中，易于腐蚀。水中，易于腐蚀。立式水泵立式水泵适用于水源水位变幅较大的适用于水源水位变幅较大的泵站。泵站。 (3)斜式水泵斜式水泵安

11、装、检修方便，且可安装安装、检修方便，且可安装在岸边斜坡上，叶轮浸没于水下，便于启在岸边斜坡上，叶轮浸没于水下，便于启动，与立式轴流泵相比，进、出水管路转动，与立式轴流泵相比，进、出水管路转弯角度小，流态较好，泵站运行效率较高。弯角度小，流态较好，泵站运行效率较高。但需要专门的支承结构，动力机类型较特但需要专门的支承结构，动力机类型较特殊。殊。斜式水泵适用于低扬程的泵站。斜式水泵适用于低扬程的泵站。 2水泵结构型式的选择水泵结构型式的选择 一般情况下，灌溉泵站扬程较高，宜一般情况下，灌溉泵站扬程较高，宜选用离心泵，或混流泵；排水泵站扬程较选用离心泵，或混流泵；排水泵站扬程较低，多选用立式或卧式

12、轴流泵或混流泵；低，多选用立式或卧式轴流泵或混流泵；流量较小的低扬程泵站，为便于安装和检流量较小的低扬程泵站，为便于安装和检修，可选用斜式轴流泵。修，可选用斜式轴流泵。 3水泵台数的确定水泵台数的确定(4-1) 水泵台数，是满足泵站设计流量所需水泵水泵台数，是满足泵站设计流量所需水泵台数与备用水泵台数之和。台数与备用水泵台数之和。 水泵台数，对泵站的投资影响很大。台数水泵台数，对泵站的投资影响很大。台数越多，容易适应不同时期灌溉或排水流量的要越多，容易适应不同时期灌溉或排水流量的要求，在运行中如有的机组发生故障时对灌排影求，在运行中如有的机组发生故障时对灌排影响越小。但在相同流量的情况下，机组

13、台数越响越小。但在相同流量的情况下，机组台数越少，基建投资越少，运行费用越少。单机容量少，基建投资越少，运行费用越少。单机容量越大，运行效率越高，运行管理越方便，所需越大，运行效率越高，运行管理越方便，所需管理人员越少。管理人员越少。 3水泵台数的确定水泵台数的确定(4-2) 一般泵站所需水泵的台数以一般泵站所需水泵的台数以28台为宜。台为宜。排水泵站设计流量要比灌溉泵站大，水泵台数要排水泵站设计流量要比灌溉泵站大，水泵台数要比灌溉泵站多些。排水泵站由于设计流量及变化比灌溉泵站多些。排水泵站由于设计流量及变化较大，且要求在短时间内排除，应采用多台数的较大，且要求在短时间内排除，应采用多台数的方

14、案，当流量小于方案，当流量小于4m3s时，可选用时，可选用2台；当流台；当流量大于量大于4m3s时，应选用时，应选用3台以上为好。灌溉泵台以上为好。灌溉泵站，当流量小于站，当流量小于1m3s时，可选用时，可选用2台；当流量台；当流量大于大于1m3s时，选用时，选用3台以上较好。灌、排结合台以上较好。灌、排结合的泵站，应满足灌溉和排水流量及扬程的要求，的泵站，应满足灌溉和排水流量及扬程的要求，所以，宜选多机组方案。所以，宜选多机组方案。 3水泵台数的确定水泵台数的确定(4-3) 备用机组主要用于满足检修、用电避峰及备用机组主要用于满足检修、用电避峰及突发事故时的要求。排水泵站因运行时间短，突发事

15、故时的要求。排水泵站因运行时间短，一般不必设置备用机组。灌溉泵站，尤其是干一般不必设置备用机组。灌溉泵站，尤其是干旱地区，多泥沙河流的灌溉泵站，均应设置备旱地区，多泥沙河流的灌溉泵站，均应设置备用机组，备用机组的流量一般不超过设计流量用机组，备用机组的流量一般不超过设计流量的的20。灌、排结合泵站，则根据灌排设计流。灌、排结合泵站，则根据灌排设计流量综合考虑。当排水量较大，所需机组数量较量综合考虑。当排水量较大，所需机组数量较多、能满足灌溉加大流量要求时，也可不设备多、能满足灌溉加大流量要求时，也可不设备用机组。用机组。 3水泵台数的确定水泵台数的确定(4-4) 对于多级泵站，各级泵站联合运行

16、时，对于多级泵站，各级泵站联合运行时，水泵的流量要协调一致，多级泵站均不应水泵的流量要协调一致，多级泵站均不应有弃水或供水不足的情况出现。所以，一有弃水或供水不足的情况出现。所以，一级站机组数量要考虑多机组方案，末级站级站机组数量要考虑多机组方案，末级站则应考虑少机组方案。则应考虑少机组方案。 井灌区的水泵选型原则是井灌区的水泵选型原则是“以井配泵以井配泵”，其设，其设计流量和扬程是按机井的涌水量及动、静水位来确计流量和扬程是按机井的涌水量及动、静水位来确定的。机井涌水量和动、静水位是根据机井成井后，定的。机井涌水量和动、静水位是根据机井成井后，抽水试验而获得的，所选水泵的流量，不能超过机抽水

17、试验而获得的，所选水泵的流量，不能超过机井的最大涌水量。如选择的水泵流量过大，使机井井的最大涌水量。如选择的水泵流量过大，使机井产生涌沙，井管外壁的反滤层逐渐受到破坏，造成产生涌沙，井管外壁的反滤层逐渐受到破坏，造成井壁坍塌或井内淤积；水泵扬程过大，地下水位下井壁坍塌或井内淤积；水泵扬程过大，地下水位下降过快，缩短机井的使用寿命，直至机井提前报废。降过快，缩短机井的使用寿命，直至机井提前报废。如所选水泵流量过小，不能充分发挥机井的效益。如所选水泵流量过小，不能充分发挥机井的效益。因此，所选水泵流量应与机井的正常涌水量相一致。因此，所选水泵流量应与机井的正常涌水量相一致。 井泵选型的方法和井泵选

18、型的方法和六个六个步骤如下。步骤如下。 根据井管内径，查井泵性能表初选根据井管内径，查井泵性能表初选水泵。如水泵。如175mm井径，可选用井径，可选用175qj系系列深井潜水电泵。列深井潜水电泵。200mm井径，可选用井径，可选用200qj型系列深井潜水电泵。一般要求，型系列深井潜水电泵。一般要求，为保证安装方便，对于金属管井，井径为保证安装方便，对于金属管井，井径可比井泵最大直径大可比井泵最大直径大50mm，非金属管，非金属管井应大井应大100mm。 2根据井的最大涌水量选择泵型根据井的最大涌水量选择泵型(2-1) 井的最大涌水量一般对成井做抽水试验后获得。如没井的最大涌水量一般对成井做抽水

19、试验后获得。如没有试验资料，可用经验公式估算。有试验资料，可用经验公式估算。 (1)对对非承压完整井非承压完整井，可用式，可用式(4-1)估算涌水量。估算涌水量。 (4-1) 式中式中 q最大最大机井的最大涌水量，机井的最大涌水量，m3/h； h井中水深，即从静水位到井底的距离，井中水深，即从静水位到井底的距离，m； s洗井时井中水位降深洗井时井中水位降深(即静水位与动水位即静水位与动水位 之差之差)，m； s最大最大井水位的最大降深，一般取井水深的一半，井水位的最大降深，一般取井水深的一半， 即即s最大最大05h，m； q井井对应降深对应降深s时的涌水量，时的涌水量，m3h。 井最大最大）（

20、）（qsshshq22 2根据井的最大涌水量选择泵型根据井的最大涌水量选择泵型(2-2) (2)对对承压完整井承压完整井，可用式，可用式(4-2)估算。估算。(4-2) 式中符号意义同式式中符号意义同式(4-1)。 根据机井的最大涌水量，查井泵性能根据机井的最大涌水量，查井泵性能表，选择流量小于等于井的最大涌量的泵表，选择流量小于等于井的最大涌量的泵型。型。井最大最大qssq 按贯穿含水层的程度及进水条件：完整井、非按贯穿含水层的程度及进水条件：完整井、非完整井完整井 完整井完整井(fully penetrating well)(fully penetrating well)：贯穿整个：贯穿整

21、个含水层，在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能含水层，在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的井。揭穿整个含水层，并在整个含水全断面进水的井。揭穿整个含水层，并在整个含水层厚度上都进水的井。层厚度上都进水的井。 非完整井非完整井(partially penetrating well)(partially penetrating well)：未：未揭穿整个含水层、只有井底和含水层的部分厚度上揭穿整个含水层、只有井底和含水层的部分厚度上能进水或进水部分仅揭穿部分含水层的井。未完全能进水或进水部分仅揭穿部分含水层的井。未完全揭穿整个含水层，或揭穿整个含水层，但只有部分揭穿整个含水层，或揭穿整

22、个含水层，但只有部分含水层厚度上进水的井。含水层厚度上进水的井。3计算实际水位降深值及动水位计算实际水位降深值及动水位 泵型选定后，可根据水泵的额定流量用式泵型选定后，可根据水泵的额定流量用式(4-3)计算实际水位降深。计算实际水位降深。 （4-3） 式中式中 q泵泵所选水泵的额定流量，所选水泵的额定流量，m3h； 其余符号意义同式其余符号意义同式(4-1)。 根据水位降深，用式根据水位降深，用式(4-4)计算机井动水位埋深，计算机井动水位埋深，m。 h动动h静静+s实际实际 (4-4) 式中式中 h动动动水位埋深，动水位埋深，m； h静静机井静水位埋深，即从地面到静水机井静水位埋深，即从地面

23、到静水 位的垂直距离，位的垂直距离，m；泵最大实际qsss 4计算井下部分的泵管长度计算井下部分的泵管长度 为保证水泵的正常工作，一般要求泵为保证水泵的正常工作，一般要求泵体浸入动水位以下体浸入动水位以下12m，其泵管长度可，其泵管长度可用式用式(4-5)计算。计算。 l=h动动+(12) (4-5)式中式中 l泵管长度，泵管长度，m； h动动动水位埋深，动水位埋深，m。5确定水泵的总扬程确定水泵的总扬程 抽水所需扬程可用式抽水所需扬程可用式(4-6)计算。计算。 h需需=h净净+h损损 （4-6） 式中式中 h需需抽水所需扬程，抽水所需扬程，m； h净净净扬程，指机井动水位到出水池水面净扬程

24、，指机井动水位到出水池水面 (或出水管口中心线或出水管口中心线)的垂直距离，的垂直距离，m； h损损管路的水头损失管路的水头损失(管路系统的水头损管路系统的水头损失，如安装地下低压管道，还应包括低压输水管失，如安装地下低压管道，还应包括低压输水管道的水头损失，道的水头损失，m. 为可靠供水，一般井泵总扬程为为可靠供水，一般井泵总扬程为 h总总1.1h需需1.1(h净净+h损损) （4-7） 式中符号意义同式式中符号意义同式(4-6)。6确定叶轮级数确定叶轮级数 根据计算所得总扬程，查水泵的性能根据计算所得总扬程，查水泵的性能表，确定叶轮级数。所选水泵额定扬程应表，确定叶轮级数。所选水泵额定扬程

25、应大于等于总扬程。大于等于总扬程。 水泵是通过动力机的驱动进行工作的。当水泵水泵是通过动力机的驱动进行工作的。当水泵选出后，必须合理选配动力机。常用的动力机有电选出后，必须合理选配动力机。常用的动力机有电动机和柴油机。动机和柴油机。 电动机具有操作简单，运行可靠，管理方便，电动机具有操作简单，运行可靠，管理方便，提水成本低，且便于实现自动化控制等优点。但输提水成本低，且便于实现自动化控制等优点。但输电线路及其附属设备的投资较大，同时功率受电源电线路及其附属设备的投资较大，同时功率受电源电压的影响较大。电压的影响较大。 柴油机不受电源的限制，机动灵活，适应性强，柴油机不受电源的限制，机动灵活，适

26、应性强，亦可变速运行，有利于机组的配套和调节；但运行亦可变速运行，有利于机组的配套和调节；但运行时容易发生故障，使用、操作、维护保养等技术要时容易发生故障，使用、操作、维护保养等技术要求较高。求较高。 这两种动力机各有优、缺点，应根据具体情况这两种动力机各有优、缺点，应根据具体情况选配。选配。一、电动机与水泵的配套一、电动机与水泵的配套 用于农田灌、排泵站的电动机，用于农田灌、排泵站的电动机，有异步电动机和同步电动机两种有异步电动机和同步电动机两种（转子（转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电动机）转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电动机），除大型泵站选用同步电动机外，中、除大型泵站选用同步

27、电动机外，中、小型泵站都选用异步电动机。小型泵站都选用异步电动机。 电动机类型选择电动机类型选择 配套功率的确定配套功率的确定 电动机转速的确定电动机转速的确定 （一）电动机类型选择（一）电动机类型选择(4-1) 异步电动机，按结构有防护式和封闭异步电动机，按结构有防护式和封闭式两种；按启动转矩大小分为一般启动转式两种；按启动转矩大小分为一般启动转矩和高启动转矩两种；按转子构造可分为矩和高启动转矩两种；按转子构造可分为鼠笼型和绕线型两种。鼠笼型异步电动机鼠笼型和绕线型两种。鼠笼型异步电动机具有结构简单、运行可靠、效率较高、价具有结构简单、运行可靠、效率较高、价格较低等优点。但也有启动电流较大等

28、缺格较低等优点。但也有启动电流较大等缺点。因水泵轻载启动，一般能满足要求。点。因水泵轻载启动，一般能满足要求。绕线型异步电动机启动电流小，发热量少，绕线型异步电动机启动电流小，发热量少，但价格较高。但价格较高。 （一）电动机类型选择（一）电动机类型选择(4-2) (1)灌、排泵站单机容量小于灌、排泵站单机容量小于100kw时，因时，因启动转矩、转差率与其他性能上没有特殊启动转矩、转差率与其他性能上没有特殊要求，通常用要求，通常用y系列防护式鼠笼型异步电动系列防护式鼠笼型异步电动机机(y系列是系列是j、jo系列的替代产品系列的替代产品)，它具，它具有效率高、启动转矩大、噪音较小、防护有效率高、启

29、动转矩大、噪音较小、防护性能良好等优点。性能良好等优点。 （一）电动机类型选择（一）电动机类型选择(4-3) (2)单机容量为单机容量为100300kw时，可选用时，可选用js、jc或或jr系列异步电动机。系列异步电动机。“s”表示双鼠笼表示双鼠笼型转子；型转子；“c”表示深槽鼠笼型转子；表示深槽鼠笼型转子；“r”表示绕线型转子。双鼠笼型和深槽鼠笼型表示绕线型转子。双鼠笼型和深槽鼠笼型是鼠笼型异步电动机的特殊型式，都具有是鼠笼型异步电动机的特殊型式，都具有良好的启动性能，适用于启动负载较大和良好的启动性能，适用于启动负载较大和电源容量较小的场合。绕线型异步电动机电源容量较小的场合。绕线型异步电

30、动机适用于电源容量不足以供鼠笼型异步电动适用于电源容量不足以供鼠笼型异步电动机启动的场合，一般在启、停频繁的设备机启动的场合，一般在启、停频繁的设备上配套使用，用作水泵的动力较少。上配套使用，用作水泵的动力较少。 （一）电动机类型选择（一）电动机类型选择(4-4) (3)单机容量大于单机容量大于300kw时，可选用时，可选用jsq、jrq系列异步电动机或系列异步电动机或t：系列同步电动机。：系列同步电动机。“q”表示加强绝缘，表示加强绝缘，“t”表示同步；下标表示同步；下标“z”表示座式轴承。因同步电动机成本高，表示座式轴承。因同步电动机成本高，一般只用于大型泵站。一般只用于大型泵站。(2-1

31、)水泵配套的动力机额定功率称为水泵的配套功率，用水泵配套的动力机额定功率称为水泵的配套功率，用n配表示。水泵的配套电动机，一般由泵厂配套供给，配表示。水泵的配套电动机，一般由泵厂配套供给，如需选配时，其功率可按式如需选配时，其功率可按式(4-8)计算。计算。 (4-8)式中式中 n配配水泵的配套功率，水泵的配套功率，kw； k动力机功率备用系数，可从表动力机功率备用系数，可从表4-1中查得；中查得； 被抽水的重度，被抽水的重度，nm3； q水泵工作范围内对应于最大轴功率时的水泵工作范围内对应于最大轴功率时的 流量流量m3s； h水泵工作范围内对应于流量水泵工作范围内对应于流量q时的扬程，时的扬

32、程，m； 水泵工作范围内对应于流量水泵工作范围内对应于流量q时的效率，；时的效率，； 传传传动效率，。传动效率，。传配1000qhkn(2-2)表表41 动力机功率备用系数动力机功率备用系数k水泵轴功率(kw)100电动机21.31.31.151.151.11.11.051.05柴油机1.51.31.31.21.21.151.15功率备用系数功率备用系数k值是一个大于值是一个大于1的数值。因为在水泵运的数值。因为在水泵运行中，电压的波动使水泵转速变化引起轴功率的变化，行中，电压的波动使水泵转速变化引起轴功率的变化，水泵、电动机性能试验中允许误差，水泵和管路特性变水泵、电动机性能试验中允许误差，

33、水泵和管路特性变化、水泵工况点的移动、水中含沙量的变化、填料过紧化、水泵工况点的移动、水中含沙量的变化、填料过紧及其他条件的变化等，都可引起水泵轴功率的增加，使及其他条件的变化等，都可引起水泵轴功率的增加，使动力机发生超负载现象。但备用系数不宜过大，因电动动力机发生超负载现象。但备用系数不宜过大，因电动机负荷不足，会造成电机效率和功率因数降低，增加电机负荷不足，会造成电机效率和功率因数降低，增加电能损失，灌、排成本提高。能损失，灌、排成本提高。（三）电动机转速的确定（三）电动机转速的确定 电动机的转速，虽根据水泵转速和选电动机的转速，虽根据水泵转速和选用的传动方式确定的。当直接传动时，两用的传

34、动方式确定的。当直接传动时，两者的转速必须相等或相近；当间接传动时，者的转速必须相等或相近；当间接传动时，两者额定转速之比等于传动比。两者额定转速之比等于传动比。 柴油机由于机动灵活、适应性强，已柴油机由于机动灵活、适应性强，已成为无电地区农田灌溉、排水的主要动力成为无电地区农田灌溉、排水的主要动力之一。之一。 本小节涉及本小节涉及 （一）一）柴油机的性能柴油机的性能 （二）（二）柴油机的选型柴油机的选型(一一)柴油机的性能柴油机的性能 在选择与水泵配套的柴油机时，必须在选择与水泵配套的柴油机时，必须了解其性能。柴油机的性能主要包括柴油了解其性能。柴油机的性能主要包括柴油机的机的工作指标工作指

35、标和和特性特性。 1柴油机的主要工作指标柴油机的主要工作指标 柴油机是靠燃烧柴油而产生动力的。柴油机工柴油机是靠燃烧柴油而产生动力的。柴油机工作时要求产生较大的动力，而又消耗较少的燃料，作时要求产生较大的动力，而又消耗较少的燃料，即有较好的动力性和经济性。柴油机的动力性和运即有较好的动力性和经济性。柴油机的动力性和运行的经济性分别用功率和燃油消耗来表示。行的经济性分别用功率和燃油消耗来表示。1)有效功率。柴油机曲轴输出的功率称为有效功有效功率。柴油机曲轴输出的功率称为有效功率，用符号率，用符号ne表示，单位表示，单位kw。有效功率是通过。有效功率是通过测功器测定柴油机的输出扭矩和运行转速，经计

36、测功器测定柴油机的输出扭矩和运行转速，经计算而确定的。算而确定的。 2)标定功率。标定功率是柴油机铭牌上标明标定功率。标定功率是柴油机铭牌上标明的功率，它是柴油机生产厂对柴油机在标定转速、的功率，它是柴油机生产厂对柴油机在标定转速、标定时间下运行时保证其可靠性所规定的技术经标定时间下运行时保证其可靠性所规定的技术经济指标。国家标准规定，柴油机的标定功率分为济指标。国家标准规定，柴油机的标定功率分为15min、1h、12h和持续功率四种。前三种功率和持续功率四种。前三种功率分别是指柴油机允许连续运转分别是指柴油机允许连续运转15min、1h、12h的最大有效功率。持续功率，是指柴油机允许长的最大

37、有效功率。持续功率，是指柴油机允许长期连续运转的最大功率。期连续运转的最大功率。 与标定功率相对应的转速称为标定转速。农与标定功率相对应的转速称为标定转速。农用柴油机铭牌上标明的一般是用柴油机铭牌上标明的一般是12h功率和持续功功率和持续功率及相应的转速。如果铭牌上未标明持续功率者，率及相应的转速。如果铭牌上未标明持续功率者，可按可按12h功率的功率的09倍换算。倍换算。 3)平均有效压力。柴油机单位气缸容积所发出的有平均有效压力。柴油机单位气缸容积所发出的有效功，称为平均有效压力。平均有效压力也可视为假定效功，称为平均有效压力。平均有效压力也可视为假定的恒定压力，是活塞在这个压力的推动下走过

38、一个行程的恒定压力，是活塞在这个压力的推动下走过一个行程所做的功，正好等于一个循环所做的有效功。它是衡量所做的功，正好等于一个循环所做的有效功。它是衡量柴油机动力输出强度的一个重要技术指标。柴油机动力输出强度的一个重要技术指标。 4)有效扭矩。柴油机曲轴输出的扭矩，称为有效扭有效扭矩。柴油机曲轴输出的扭矩，称为有效扭矩，用符号矩，用符号me表示，单位表示，单位nm。它表示柴油机克服工作。它表示柴油机克服工作机械阻力矩能力的大小，但不表示做功的快慢。有效扭机械阻力矩能力的大小，但不表示做功的快慢。有效扭矩也是反映柴油机的动力性的指标。矩也是反映柴油机的动力性的指标。(2)柴油机的经济指标柴油机的

39、经济指标 1)燃油消耗量。柴油机单位时间内所消耗的燃油量燃油消耗量。柴油机单位时间内所消耗的燃油量称为燃油消耗量或耗油量，用符号称为燃油消耗量或耗油量，用符号gt表示，单位表示，单位kgh。 2)燃油消耗率。柴油机每输出单位有效功率所消耗燃油消耗率。柴油机每输出单位有效功率所消耗的燃油量称为燃油消耗率或耗油率，用符号的燃油量称为燃油消耗率或耗油率，用符号ge表示，单表示，单位位g(kwh)。 柴油机产品说明书中，标有最低耗油率。柴油机产品说明书中，标有最低耗油率。 柴油机的主要性能指标在不同工作状柴油机的主要性能指标在不同工作状况下的变化规律称柴油机的特性。这些变况下的变化规律称柴油机的特性。

40、这些变化规律用曲线的形式表示，即为特性曲线。化规律用曲线的形式表示，即为特性曲线。特性曲线是生产厂家通过试验而绘制的，特性曲线是生产厂家通过试验而绘制的，在其说明书或产品样本上均可查到。在其说明书或产品样本上均可查到。 速度特性及速度特性曲线速度特性及速度特性曲线 负荷特性和负荷特性曲线负荷特性和负荷特性曲线 调速特性和调速特性曲线调速特性和调速特性曲线 (1)速度特性及速度特性曲线。速度特性及速度特性曲线。 在供油量不变的条件下，柴油机的有在供油量不变的条件下，柴油机的有效功率效功率ne、有效扭矩、有效扭矩me和耗油率和耗油率ge等性能等性能指标与转速间的变化关系，称为速度特性。指标与转速间

41、的变化关系，称为速度特性。图图4-1所示为柴油机的速度特性曲线。柴油所示为柴油机的速度特性曲线。柴油机的油门手杆固定在不同位置，可以测出机的油门手杆固定在不同位置，可以测出不同的速度特性曲线。在最大位置的曲线不同的速度特性曲线。在最大位置的曲线称为全负荷速度特性曲线，其他位置测出称为全负荷速度特性曲线，其他位置测出的曲线称为部分负荷速度特性曲线。的曲线称为部分负荷速度特性曲线。 由图由图4-1可看到：当可看到：当转速增加后，有效功率转速增加后，有效功率ne随之上升，当转速增加到随之上升，当转速增加到一定数值时有效功率下降。一定数值时有效功率下降。随着转速的增加，有效扭随着转速的增加，有效扭矩矩

42、me(是先增后减，其中是先增后减，其中有一最大值，有效扭矩曲有一最大值，有效扭矩曲线中间高两端低。耗油率线中间高两端低。耗油率ge随转速的增加而降低，随转速的增加而降低，当转速为当转速为n0时耗油率最小，时耗油率最小，随着转速的再增加，耗油随着转速的再增加，耗油率又增大，形成两端略高率又增大，形成两端略高中间低的曲线。由此可见，中间低的曲线。由此可见，柴油机在最大有效扭矩所柴油机在最大有效扭矩所对应的转速和最大有效功对应的转速和最大有效功率所对应的转速范围内运率所对应的转速范围内运行，其动力性、经济性及行，其动力性、经济性及可靠性都很好，运行也最可靠性都很好，运行也最经济。经济。图图4-1 柴

43、油机速度特性曲线示意图(2)负荷特性和负荷特性曲线负荷特性和负荷特性曲线 柴油机在保持转速不变的条件下，耗油量柴油机在保持转速不变的条件下，耗油量gt和耗油率和耗油率ge随有效功率随有效功率ne而变化的关系，称为负荷特性。而变化的关系，称为负荷特性。 图图4-2所示的曲线即为负荷特性曲所示的曲线即为负荷特性曲线。由该图可看出，在柴油机转速线。由该图可看出，在柴油机转速不变的情况下，不同负荷下的耗油不变的情况下，不同负荷下的耗油量量gt基本上是一条上升的直线，而基本上是一条上升的直线，而耗油率耗油率ge的变化则是一条具有最小的变化则是一条具有最小值的曲线。当值的曲线。当ne较小时，耗油率较小时，

44、耗油率ge很高，随着负荷的逐渐增大，很高，随着负荷的逐渐增大，ge则则迅速减小，当负荷增大到迅速减小，当负荷增大到ne1时，时，ge达到最低值。而随着负荷的再增加，达到最低值。而随着负荷的再增加，耗油量增加，耗油率反而又增加。耗油量增加，耗油率反而又增加。由此可见，只有在负荷为由此可见，只有在负荷为ne1时，耗时，耗油率最小，柴油机的工作也最经济。油率最小，柴油机的工作也最经济。所以，柴油机的持续功率一般标定所以，柴油机的持续功率一般标定在耗油率的最低点附近。在耗油率的最低点附近。图图4-2 柴油机负荷特性曲线示意图 柴油机在各种转速条件下的负荷特性曲线称为部分柴油机在各种转速条件下的负荷特性

45、曲线称为部分负荷特性曲线，如图负荷特性曲线，如图4-3所示。由图可看出，不同的转所示。由图可看出，不同的转速，对应于最小耗油率的负荷不同。所以，根据不同的速，对应于最小耗油率的负荷不同。所以，根据不同的负荷选择柴油机不同的工作转速。负荷选择柴油机不同的工作转速。图图4-3 柴油机部分负荷特性曲线示意图 装有调速器的柴油机，在正常负荷时，装有调速器的柴油机，在正常负荷时，其转速、耗油量和耗油率等随负荷变化而其转速、耗油量和耗油率等随负荷变化而变化的关系，称为柴油机的调速特性。变化的关系，称为柴油机的调速特性。 图图4-4所示为柴油机调速特性曲线。所示为柴油机调速特性曲线。 由该图可看出，当机器空

46、载由该图可看出，当机器空载时，转速时，转速n为为2160rmin，当负荷逐渐增大时，转速随当负荷逐渐增大时，转速随之而降低。由于调速器自动之而降低。由于调速器自动把供油量调大，把供油量调大，gt曲线上升，曲线上升，使有效扭矩使有效扭矩me也随之增大，也随之增大，me曲线上升，用于克服增曲线上升，用于克服增加的负荷，使转速降低不多。加的负荷，使转速降低不多。在正常负荷下，调速器能使在正常负荷下，调速器能使柴油机保持在柴油机保持在20002160rmin之间稳定工作。之间稳定工作。ae段段曲线是在油门处于最大位置曲线是在油门处于最大位置时的调速特性曲线。当超负时的调速特性曲线。当超负荷时，由于调速

47、器起不到调荷时，由于调速器起不到调大供油量的作用，调速特性大供油量的作用，调速特性按按be段曲线变化。由段曲线变化。由nege曲线还可看到，当机器接曲线还可看到，当机器接近满载时，近满载时，ge值较低。如负值较低。如负荷降低，则应改变油门位置，荷降低，则应改变油门位置，降速运行，才能使柴油机在降速运行，才能使柴油机在低耗下工作，取得经济运行低耗下工作，取得经济运行的效果。的效果。图图4-4 柴油机调速特性曲线示意图 在使用柴油机作为动力机时，选型应在使用柴油机作为动力机时，选型应注意做好如下几个方面的工作。注意做好如下几个方面的工作。 1功率的确定功率的确定 2转速的确定转速的确定 3耗油率的

48、确定耗油率的确定 4柴油机结构的选择柴油机结构的选择 1功率的确定功率的确定 从特性曲线分析看到，要获得柴油机从特性曲线分析看到，要获得柴油机较好的动力性和经济性，选型时应使计算较好的动力性和经济性，选型时应使计算的水泵配套功率与柴油机的额定功率相符的水泵配套功率与柴油机的额定功率相符合，避免过大或过小。柴油机功率过大，合，避免过大或过小。柴油机功率过大，浪费功率，耗油多，增加提水成本；功率浪费功率，耗油多，增加提水成本；功率过小，使水泵出水量减少，或无法抽水，过小，使水泵出水量减少，或无法抽水，造成柴油机超负荷运转，耗油多，磨损大，造成柴油机超负荷运转，耗油多，磨损大，不经济。不经济。 2转

49、速的确定转速的确定 选配柴油机时，应考虑使柴油机在耗油率最选配柴油机时，应考虑使柴油机在耗油率最低的转速下正常工作。如柴油机的额定转速与水低的转速下正常工作。如柴油机的额定转速与水泵转速不一致，应分析柴油机的特性曲线，从有泵转速不一致，应分析柴油机的特性曲线，从有利的转速范围内选择。如选不到与水泵转速一致利的转速范围内选择。如选不到与水泵转速一致的柴油机，就应使两者转速比较接近，而后再进的柴油机，就应使两者转速比较接近，而后再进行传动装置计算。柴油机转速的可变性，使柴油行传动装置计算。柴油机转速的可变性，使柴油机成为最适于水泵变速调节的动力机之一，并且机成为最适于水泵变速调节的动力机之一，并且

50、操作简单，能满足水泵的变速范围，且效率降低操作简单，能满足水泵的变速范围，且效率降低较少。但水泵的转速不应超过柴油机的变速范围。较少。但水泵的转速不应超过柴油机的变速范围。3耗油率的确定耗油率的确定 泵站运行费用与耗油率的高低有关，耗油率泵站运行费用与耗油率的高低有关，耗油率与负荷、转速有联系。在确定耗油率时，除考虑与负荷、转速有联系。在确定耗油率时，除考虑正常负荷下的耗油率最小外，还要考虑选转速、正常负荷下的耗油率最小外，还要考虑选转速、负荷变化时耗油率上升不大的机型。负荷变化时耗油率上升不大的机型。 4柴油机结构的选择柴油机结构的选择 在考虑上述因素后，还应考虑选择机器结构简在考虑上述因素

51、后，还应考虑选择机器结构简单、紧凑，外型尺寸较小，零配件少，易标准化的单、紧凑，外型尺寸较小，零配件少，易标准化的多缸机型的柴油机。这样可减少土建投资和维护、多缸机型的柴油机。这样可减少土建投资和维护、维修费用等。维修费用等。 传动设备是使水泵与动力机联系起来，把动传动设备是使水泵与动力机联系起来，把动力机的机械能传递给水泵，使水泵正常工作的设力机的机械能传递给水泵，使水泵正常工作的设备。传动设备分为直接传动和间接传动两种。当备。传动设备分为直接传动和间接传动两种。当动力机与水泵的转速相等，旋转方向相同，轴线动力机与水泵的转速相等，旋转方向相同，轴线均在一条直线上时，采用均在一条直线上时，采用

52、直接传动直接传动。如果两者转。如果两者转速不等，或旋转方向不同，且轴线不在一条直线速不等，或旋转方向不同，且轴线不在一条直线上时，采用上时，采用间接传动间接传动。直接传动为联轴器传动；。直接传动为联轴器传动；间接传动常用的有皮带传动和齿轮传动。随着科间接传动常用的有皮带传动和齿轮传动。随着科学技术的进步，自动化程度的提高，液压传动、学技术的进步，自动化程度的提高，液压传动、电磁传动等也将被广泛使用。电磁传动等也将被广泛使用。 一、直接传动一、直接传动 直接传动的常用设备为联轴器，它把直接传动的常用设备为联轴器，它把动力机和水泵的轴联在一起，使之一起转动力机和水泵的轴联在一起，使之一起转动。直接

53、传动的优点主要是结构简单、传动。直接传动的优点主要是结构简单、传动平稳、安全可靠、传动效率高、占地面动平稳、安全可靠、传动效率高、占地面积小；其缺点主要是不便于转速的调节，积小；其缺点主要是不便于转速的调节，不利于小型动力机的综合利用。不利于小型动力机的综合利用。 根据构造的不同，联轴器分为根据构造的不同，联轴器分为刚性联刚性联轴器轴器和和弹性联轴器弹性联轴器两种。两种。（一）刚性联轴器（一）刚性联轴器 刚性联轴器有多种结构型式，常用的结构型式为凸缘联轴器。凸缘联轴器是由两个带凸缘的半联轴器和螺栓组成。两半联轴器用螺栓连接，半联轴器与轴之间用键连接。有的除用键连接外，还用拼紧螺母拧紧，如图4-

54、5所示。图图4-5 刚性凸缘联轴器(a)键连接，(b)键加拼紧螺母连接l一动力机轴；2一连接螺栓；3一键；4一泵轴；5一拼紧螺母刚性凸缘联轴器结构简单，传递转矩大，成本低。但由于刚刚性凸缘联轴器结构简单，传递转矩大，成本低。但由于刚性连接，安装精度要求较高，一般只用于立式轴流泵中。性连接，安装精度要求较高，一般只用于立式轴流泵中。 （二）弹性联轴器（二）弹性联轴器 弹性联轴器常用的有弹性联轴器常用的有圆柱销圆柱销弹性联轴弹性联轴器和器和爪形爪形弹性联轴器。弹性联轴器。 圆柱销弹性联轴器是由半联轴器、圆圆柱销弹性联轴器是由半联轴器、圆柱销、弹性圈和挡圈组成。由于弹性圈是柱销、弹性圈和挡圈组成。由

55、于弹性圈是用橡胶或皮革制成的，具有缓冲和减振作用橡胶或皮革制成的，具有缓冲和减振作用。该联轴器安装时精度低，所以使用较用。该联轴器安装时精度低，所以使用较为普遍。圆柱销弹性联轴器如图为普遍。圆柱销弹性联轴器如图4-6所示。所示。图图4-6 圆柱销弹性联轴器1半联轴器；2挡圈；3一弹性圈；4一柱销 爪形弹性联轴器由两半爪形联轴器和星形弹性块爪形弹性联轴器由两半爪形联轴器和星形弹性块组成。星形弹性块用橡胶制成，具有良好的弹性。该组成。星形弹性块用橡胶制成，具有良好的弹性。该联轴器结构简单、安装精度要求不高，但因制造本身联轴器结构简单、安装精度要求不高，但因制造本身精度要求高，传递转矩较小等，一般用

56、于小型水泵中。精度要求高，传递转矩较小等，一般用于小型水泵中。爪形弹性联轴器如图爪形弹性联轴器如图4-7所示。联轴器一般均由水泵厂所示。联轴器一般均由水泵厂成套供应，如需选用，可按所需直径和传递扭矩从标成套供应，如需选用，可按所需直径和传递扭矩从标准化的产品中选择。准化的产品中选择。 图图4-7 爪形弹性联轴器1一水泵联轴器；2一弹性块；3一动力机联轴器 圆柱销和爪形弹性联轴器的性能及优、圆柱销和爪形弹性联轴器的性能及优、缺点见表缺点见表4-2。表4-2 弹性联轴器性能特点及优缺点对照表弹性联轴器性能特点及优缺点对照表项目圆柱销弹性联轴器爪形联轴器允许用扭矩范围（nm）轴径范围（mm）最大转速

57、范围（r/min）60150002518011005400206001565380010000允许使用差值两轴夹角轴对中偏差（mm）400.140.20400.01d+0.25使用条件正反转变化多、启动频繁、高转速（低转速不宜使用）使用温度2050小功率、高转速，一般油泵及控制器使用，没有急剧冲击负荷，轴的扭转应力在2500pa以下优点弹性较好，缓冲减震，不需润滑外形尺寸小，飞轮力矩很小，结构简单，拆装方便缺点加工技术要求高，造价较高星型橡胶易损注注 表中d为联轴器直径，单位mm。二、间接传动二、间接传动间接传动主要有齿轮传动和皮带传动。间接传动主要有齿轮传动和皮带传动。 齿轮传动是靠两个齿轮

58、的轮齿啮合运动来传递能量的。齿轮传动是靠两个齿轮的轮齿啮合运动来传递能量的。齿轮传动有圆柱齿轮、伞形齿轮和齿轮变速箱等形式。根据齿轮传动有圆柱齿轮、伞形齿轮和齿轮变速箱等形式。根据水泵轴与动力机轴的相对位置不同，所采用的齿轮传动形式水泵轴与动力机轴的相对位置不同，所采用的齿轮传动形式不同。如图不同。如图4-8所示，两轴平行时，采用圆柱形齿轮；两轴所示，两轴平行时，采用圆柱形齿轮；两轴相交时，采用伞形齿轮，在大型泵站还可采用齿轮变速箱传相交时，采用伞形齿轮，在大型泵站还可采用齿轮变速箱传动。动。 齿轮传动具有传递效率高、传递功率范围大、寿命长、齿轮传动具有传递效率高、传递功率范围大、寿命长、传动

59、比精确、操作安全、结构紧凑、占地面积小等优点。但传动比精确、操作安全、结构紧凑、占地面积小等优点。但仍存在齿轮传动制造工艺复杂，安装精度较高，价格昂贵等仍存在齿轮传动制造工艺复杂，安装精度较高，价格昂贵等缺点，目前使用不太普遍。缺点，目前使用不太普遍。图图4-8 齿轮传动(a)圆柱齿轮传动，(b)伞形齿轮传动 皮带传动是由皮带和皮带轮组成的，依靠皮皮带传动是由皮带和皮带轮组成的，依靠皮带及皮带轮之间的摩擦来传递功率。皮带传动的带及皮带轮之间的摩擦来传递功率。皮带传动的优点是：传动平稳、噪音小缓和直接冲击、吸收优点是：传动平稳、噪音小缓和直接冲击、吸收振动；结构简单，维修、使用方便，成本低；过振

60、动；结构简单，维修、使用方便，成本低；过载时，因皮带打滑可免遭机器破坏。其缺点是：载时，因皮带打滑可免遭机器破坏。其缺点是：泵及动力机轴和轴承均受一定的弯曲应力，传动泵及动力机轴和轴承均受一定的弯曲应力，传动比不易控制，传动效率低，占地面积大等。比不易控制，传动效率低，占地面积大等。 皮带传动的类型分为平皮带传动和三角带传皮带传动的类型分为平皮带传动和三角带传动两种。动两种。 皮带传动的形式皮带传动的形式分为分为开口传动开口传动、交叉传动交叉传动和和半交叉传动半交叉传动三种。三种。图图4-9 平皮带传动形式示意图(a)开口式；(b)交叉式；(c)半交叉式 (1)开口传动。当水泵和动力机开口传动