泵与泵站02第2章叶片式泵PPT课件

1、工作原理工作原理基本结构基本结构离心泵基本结构离心泵基本结构离心泵的工作过程离心泵的工作过程l 启动前，将泵壳和吸水管道灌满水启动前，将泵壳和吸水管道灌满水l 驱动电机，使叶轮高速旋转驱动电机，使叶轮高速旋转l 液体收到离心力作用被甩出叶轮，经过泵壳流入液体收到离心力作用被甩出叶轮，经过泵壳流入 压水管道，由压水管道输入管网压水管道，由压水管道输入管网l 同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成真空，同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成真空，吸水池中的液体在大气压的作用下源源不断的流入吸水池中的液体在大气压的作用下源源不断的流入叶轮吸水口，从而实现离心泵的连续输水。叶轮吸水口，从而实现离心泵的连续

2、输水。离心泵基本结构离心泵基本结构叶轮叶轮l 是离心泵的主要零件，其设计根据水力计算决定是离心泵的主要零件，其设计根据水力计算决定l 常用材质：铸铁、钢、青铜（材质的性能决定了水泵常用材质：铸铁、钢、青铜（材质的性能决定了水泵的使用寿命，价格）的使用寿命，价格）l 叶轮的种类叶轮的种类 按吸水方式分：单吸式按吸水方式分：单吸式 双吸式，吸水量较大双吸式，吸水量较大 按叶轮盖板情况分：封闭式，输送较洁净的液体按叶轮盖板情况分：封闭式，输送较洁净的液体 敞开式，输送含有一定悬浮物、敞开式，输送含有一定悬浮物、 杂质的液体杂质的液体 半开式半开式叶轮叶轮叶轮叶轮泵轴泵轴l 作用：用来旋转叶轮作用：用

3、来旋转叶轮l 常用材质：碳素钢、不锈钢（要有足够的抗常用材质：碳素钢、不锈钢（要有足够的抗扭强度和刚度）扭强度和刚度）l 泵轴和叶轮的连接：采用键连接，平键只能泵轴和叶轮的连接：采用键连接，平键只能传递扭矩不能固定叶轮轴向位置传递扭矩不能固定叶轮轴向位置l 叶轮轴向位置的固定：大中型泵常用轴套和叶轮轴向位置的固定：大中型泵常用轴套和并紧轴套的螺母来定位并紧轴套的螺母来定位泵壳泵壳l 泵外面的蜗壳形外壳泵外面的蜗壳形外壳l 2个特点：个特点： 蜗壳形（保持良好的水力条件，沿蜗壳断蜗壳形（保持良好的水力条件，沿蜗壳断面的水流速度为常数）面的水流速度为常数） 锥形渐扩管（降低水流速度，速度水头转锥形

4、渐扩管（降低水流速度，速度水头转化为压力水头）化为压力水头）泵座泵座l 作用：固定泵体，连接水泵与基础作用：固定泵体，连接水泵与基础l 3个孔：个孔： 测压螺孔：吸水管法兰上，安装真空表；测压螺孔：吸水管法兰上，安装真空表； 压水椎管法兰上，安装压力表压水椎管法兰上，安装压力表 放水螺孔：泵壳底部，作用为泵停车检修放水螺孔：泵壳底部，作用为泵停车检修时放空积水时放空积水 泄水螺孔：泵座横向槽底，作用为排填料泄水螺孔：泵座横向槽底，作用为排填料盒渗漏的水滴盒渗漏的水滴轴封装置轴封装置l 泵轴和泵壳的间隙处设置的密封装置泵轴和泵壳的间隙处设置的密封装置l 轴封装置应用较多的为填料密封和机械密封轴封

5、装置应用较多的为填料密封和机械密封轴封装置轴封装置填料密封填料密封轴封装置轴封装置机械密封机械密封轴封装置轴封装置机械密封机械密封dy101dy101型系列机械密封型系列机械密封112112型系列机械密封型系列机械密封减漏环减漏环轴承座轴承座轴承座轴承座联轴器（联轴器（“靠背靠背”轮）轮） 刚性联轴器刚性联轴器11泵侧联轴器；泵侧联轴器；22电机侧电机侧联轴器；联轴器；33柱销；柱销；44挡圈挡圈1 14 43 32 2联轴器（联轴器（“靠背靠背”轮）轮） 轴向力平衡措施轴向力平衡措施 叶片泵的基本性能，由叶片泵的基本性能，由 6 个性能参数表示：个性能参数表示： 流量（抽水量）流量（抽水量）

6、 ：泵在单位时间内输送的液体数量：泵在单位时间内输送的液体数量：q：体积流量单位：体积流量单位 m3/h，l/s 重量流量单位重量流量单位 t/h 扬程（总扬程）扬程（总扬程） ：泵对单位重量（：泵对单位重量（1kg）液体所作的功）液体所作的功：h：m，pa12eeh扬程（总扬程）扬程（总扬程） ：表征液体经过泵后的比能增加：表征液体经过泵后的比能增加式中：式中：e1液体流入泵时具有的比能液体流入泵时具有的比能 e2液体流出泵时具有的比能液体流出泵时具有的比能轴功率轴功率 ：泵轴得自原动机所传递来的功率：泵轴得自原动机所传递来的功率：n：kw补充内容补充内容 ：单位时间内流过泵的液体从泵那里得

7、：单位时间内流过泵的液体从泵那里得到的能量，用到的能量，用 nu 表示表示gqhnu式中：式中： 液体密度，液体密度，kg/m3 g 重力加速度，重力加速度，m/s2 q 流量，流量，m3/s h 扬程，扬程，m补充内容补充内容 ：泵所要求的原动机的输出功率，用：泵所要求的原动机的输出功率，用 np 表示。一般在泵的产品样本中可以查出。表示。一般在泵的产品样本中可以查出。dpnkn式中：式中： k 备用系数，备用系数，k 1 d 传动设备的效率传动设备的效率 效率效率 ：泵的有效功率：泵的有效功率nu和轴功率和轴功率n的比值的比值：%ngqhnnu效率效率 ：1000gqhn （kw）5 .7

8、35gqhn （hp）效率效率 ：tgqhtnwp211000式中：式中： 1 泵的效率泵的效率 2 电机的效率电机的效率 t 泵的运行时间泵的运行时间h效率效率 ：衡量原动机输入功率在泵内部的损失。：衡量原动机输入功率在泵内部的损失。泵内的损失泵内的损失容积损失容积损失机械损失机械损失水力损失水力损失机械效率机械效率容积效率容积效率v水力效率水力效率mmvh泵的总效率泵的总效率转速转速：泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动：泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动 次数表示。次数表示。：n：r/min允许吸上真空高度允许吸上真空高度：泵在标准状况下（：泵在标准状况下（20，1atm）运行时，）运行时

9、， 泵所允许的最大吸上真空高度。泵所允许的最大吸上真空高度。：hs：mh2o汽蚀余量汽蚀余量：泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和：泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和 蒸汽压力的富裕能量。蒸汽压力的富裕能量。：hsv，h：mh2o叶片泵的基本性能，由叶片泵的基本性能，由 6 个性能参数表示：个性能参数表示： 水泵的铭牌水泵的铭牌：泵在：泵在设计转速设计转速下运行，下运行，效率最高效率最高时的流量、扬程、轴功率、允许吸上真空高度及汽时的流量、扬程、轴功率、允许吸上真空高度及汽蚀余量蚀余量离心泵叶轮中水流速度离心泵叶轮中水流速度复合的圆周运动复合的圆周运动 静静坐标系坐标系固定不动的泵壳固定不动

10、的泵壳 动动坐标系坐标系旋转的叶轮旋转的叶轮3个速度个速度相对速度相对速度w（相对于动坐标系叶轮）（相对于动坐标系叶轮）牵连速度牵连速度u（相对于静坐标系泵壳）（相对于静坐标系泵壳）绝对速度绝对速度c（速度（速度w和和u的合成）的合成）4个角度个角度2个坐标系个坐标系出水角出水角出水工作角出水工作角进水工作角进水工作角进水角进水角222sinccr速度三角形速度三角形径向分速度：径向分速度：切向分速度：切向分速度：222222cosctgcuccru离心泵叶片的形状离心泵叶片的形状离心泵常用后弯式叶片，离心泵常用后弯式叶片，2在在2030之间之间三点假设三点假设 假设假设1：液槽内液流为：液槽

11、内液流为恒定流恒定流，即槽内各，即槽内各点运动要素不随时间变化点运动要素不随时间变化 假设假设2：液流均匀一致，叶槽内同半径处速：液流均匀一致，叶槽内同半径处速度相等，即液流为度相等，即液流为均匀流均匀流 假设假设3：液流为理想流体，即：液流为理想流体，即无粘性，无无粘性，无能量损失能量损失动量矩定理动量矩定理 动量矩：动量矩：某质点相对于固定点（或轴）的动量某质点相对于固定点（或轴）的动量矩等于质点的动量与其相对于固定点（或轴）的矩等于质点的动量与其相对于固定点（或轴）的（垂直）距离的乘积。（垂直）距离的乘积。 mvrj动量矩定理动量矩定理 动量矩定理：动量矩定理：某质点或质点系对于某点（或

12、轴）某质点或质点系对于某点（或轴）的动量矩在单位时间内的变化量，就等于作用于的动量矩在单位时间内的变化量，就等于作用于该质点或质点系的所有外力对该点或该轴的力矩该质点或质点系的所有外力对该点或该轴的力矩之和之和 。 dmdtdjabcdefghjjdj)()(gcdhabghabghefbajjjjgcdhefbajj某一液槽内动量矩的变化：某一液槽内动量矩的变化： 在恒定流状态下，在恒定流状态下，dt 时段内流时段内流出叶槽的水流与流入叶槽的水流具出叶槽的水流与流入叶槽的水流具有相等的质量有相等的质量dm，则：，则：111222rcdmrcdmjjdjrrhefbacoscosgcdr1r2

13、)coscos(111222rcrcdtdmdtdjrr单位时间动量矩的变化：单位时间动量矩的变化：根据动量矩定理：根据动量矩定理：mrcrcdtdmdtdjrr)coscos(111222（式（式1）液流所受的外力：液流所受的外力：r1r2l 叶片迎水面和背水面作用于液流叶片迎水面和背水面作用于液流的压力的压力p1、p2l 作用于作用于ab和和cd面上的水的压力面上的水的压力p3、p4l 作用于液流的摩擦阻力作用于液流的摩擦阻力p3、p4（沿径向方向，对泵轴没有力矩）（沿径向方向，对泵轴没有力矩）（理想流体，可忽略摩擦阻力）（理想流体，可忽略摩擦阻力）mrcrcdtdmrr)coscos(1

14、11222tqdtdm将式将式1推广到所有叶槽：推广到所有叶槽：mrcrcqrrt)coscos(111222ttgqmhttthgqnmnt)coscos(111222rcrcght2211ruru，111222coscosccccuu，将式将式1推广到所有叶槽：推广到所有叶槽：)coscos(111222rcrcght)(uutcucugh11221离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式gcuhut22 901（1） 为提高水泵扬程和改善吸水性能，一般为提高水泵扬程和改善吸水性能，一般使使 ， 。 15626022dnu（2） 水流通过水泵时，扬程与水流通过水泵时，扬程与u2有关。有关。 提

15、高提高n，加大，加大d，可以提高，可以提高ht2越小，越小，ht 越大越大21hhht（3） 离心泵的理论扬程与水的容重无关。离心泵的理论扬程与水的容重无关。（2）离心泵的理论扬程可分为势扬程和动扬程。）离心泵的理论扬程可分为势扬程和动扬程。注意：注意：当输送液体的密度当输送液体的密度 不同，而理论扬不同，而理论扬程程 ht 相同时，泵所消耗的功率不同。相同时，泵所消耗的功率不同。phhtt1（1） 关于液流为恒定流的假定基本能够满足。关于液流为恒定流的假定基本能够满足。（2）“反旋现象反旋现象”，修正系数，修正系数 p。phhhthth1（3）实际液流具有粘性，有能量损失，用水力）实际液流具

16、有粘性，有能量损失，用水力效率效率 修正。修正。hphhth1实际扬程实际扬程 可以看出，离心泵的实际扬程与可以看出，离心泵的实际扬程与叶轮直叶轮直径径d、转速转速n、出口绝对速度出口绝对速度c、出口角出口角2以及以及水力效率水力效率 等因素有关，因此，水泵扬程是等因素有关，因此，水泵扬程是随着水泵运行工况而变化的。随着水泵运行工况而变化的。h 离心泵装置离心泵装置 总扬程，总扬程，h 静扬程，静扬程，hst 泵吸水地形高度，泵吸水地形高度，hss 泵压水地形高度，泵压水地形高度，hsdhsthsshsd 泵吸水井的设计水面与水塔（或泵吸水井的设计水面与水塔（或密闭水箱）最高水位之间的测压管密

17、闭水箱）最高水位之间的测压管高差。高差。 泵吸水井（池）水面的测压管水面泵吸水井（池）水面的测压管水面至泵轴间的垂直距离。至泵轴间的垂直距离。 泵轴至水塔的最高水位或密闭水箱泵轴至水塔的最高水位或密闭水箱页面的测压管水面之间的垂直距离。页面的测压管水面之间的垂直距离。 泵配上管路及一切附件后的系统。泵配上管路及一切附件后的系统。泵的扬程泵的扬程gvgpze222222gvvgppzzh221221212he2e1 根据扬程的定义根据扬程的定义：根据佰努利方程的物理意义根据佰努利方程的物理意义：则：则：泵进口处泵进口处1-1断面比能：断面比能：gvgpze221111泵出口处泵出口处2-2断面比

18、能：断面比能：ddhgpgp2vvhgpgp1)22122gvvzhhhvd（又：又：真空表读真空表读数数压力表读压力表读数数则：则：较小，可忽略较小，可忽略因此：因此：vdhhhgvvgppzzh221221212）（ 进行泵站工艺设计时，只能根据进行泵站工艺设计时，只能根据原始资料，确定泵站的设计扬程。原始资料，确定泵站的设计扬程。2221zgvhhhsssv2221zgvhhhdsdddssdsshhhhhhhhsthhhhhhstdd作业：作业： 试证明泵的扬程公式试证明泵的扬程公式也适用于自灌式水泵装置也适用于自灌式水泵装置【例题】【例题】 岸边式取水泵房，根据已知条件求水泵扬程。岸

19、边式取水泵房，根据已知条件求水泵扬程。已知：流量，已知：流量，q=120l/s 管路长度，吸水管管路长度，吸水管 l1=20m ，压水管，压水管 l2=300m 管径，吸水管管径，吸水管 ds=350mm，压水管，压水管 dd=300mm 标高，吸水井水面标高，吸水井水面58.00m，泵轴，泵轴60.00m ，水厂混合池，水厂混合池水面水面90.00m。 管件，吸水进口采用无底阀的滤水网，管件，吸水进口采用无底阀的滤水网，90弯头一个，弯头一个，dn350 300渐缩管一个。渐缩管一个。【例题】【例题】解：解： 静扬程：静扬程：m325890sthsaqv/.m251s11705902.渐缩弯

20、头网， 吸水管内流速：吸水管内流速：查设计手册，水力坡度查设计手册，水力坡度 i1=0.0065吸水管路沿程损失，吸水管路沿程损失，hs1= i1l1 =0.006520= 0.13m 吸水管路水头损失吸水管路水头损失吸水管路局部损失，吸水管路局部损失，吸水管路上各部分的局部损失系数，查手册吸水管路上各部分的局部损失系数，查手册m231022112222122.gvgvgvhs减缩弯头网）（ 吸水管路总水头损失，吸水管路总水头损失，m361021.ssshhh【例题】【例题】saqv/.m701d2压水管内流速：压水管内流速：查设计手册，水力坡度查设计手册，水力坡度 i2=0.0148压水管路

21、沿程损失，压水管路沿程损失，hd1= i2l2 =0.0148300= 4.44m 压水管路水头损失压水管路水头损失压水管路局部损失为沿程损失的压水管路局部损失为沿程损失的10%计计压水管路总水头损失，压水管路总水头损失，m8841011.%ddhh）（ 泵的总扬程泵的总扬程2437884361032.dsststhhhhhh 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 qfh qfn qhs qn=常数时常数时 在一定转速（在一定转速（n）的条件下，表示离心泵的）的条件下，表示离心泵的基本性能参数（基本性能参数（h、n、 、hs）随流量（）随流量（q）而）而变化的关系式的曲线。变化的关系式的曲线。 泵

22、的工况泵的工况 对应某一流量下泵的一组基本性能参数值。对应某一流量下泵的一组基本性能参数值。 泵的设计工况（额定工况）泵的设计工况（额定工况） 泵在效率最高时对应的一组基本性能参数值。泵在效率最高时对应的一组基本性能参数值。 泵的极限工况泵的极限工况 泵在流量最大时对应的一组基本性能参数值。泵在流量最大时对应的一组基本性能参数值。gcuhut222222ctgcucru代入代入）（2222ctgcuguhrt22fqctr代入代入）（2222ctgfquguhttttbqah其中，其中，f2、 2、u2为常数为常数基本方程式基本方程式ht=f（qt）22222ctggfubgua，其中：离心泵

23、的理论特性曲线离心泵的理论特性曲线考虑考虑反旋反旋ttttqpbpaqfpctgugpuphh1111122222）（）（）（ththbqaphh1ttbqahht=f（qt）考虑泵内考虑泵内水头损失水头损失h=f（qt）离心泵的理论特性曲线离心泵的理论特性曲线泵内水头损失包括两部分泵内水头损失包括两部分thhh2022）（qqkht211tqkh 摩阻损失摩阻损失h1：在吸水室、液槽和压水室：在吸水室、液槽和压水室中的摩阻损失。中的摩阻损失。 冲击损失冲击损失h2：在非设计工况下，叶轮的：在非设计工况下，叶轮的进口导水器、蜗壳压水室的进水口出发生的进口导水器、蜗壳压水室的进水口出发生的冲击损

24、失。冲击损失。泵内水头损失用泵内水头损失用水力效率水力效率来衡量来衡量考虑泵内考虑泵内容积损失容积损失11）（）（vhhqbapqqbaph）（thbqaph1h=f（qt）h=f（q）tvqqqqqt 容积损失容积损失q：泵工作过程中存在着泄露和：泵工作过程中存在着泄露和回流而产生的渗漏量。其大小与扬程有关。回流而产生的渗漏量。其大小与扬程有关。容积损失用容积损失用容积效率容积效率来衡量来衡量离心泵的理论特性曲线离心泵的理论特性曲线nnhm 摩擦损失摩擦损失：泵工作过程中，在轴承内、填料轴：泵工作过程中，在轴承内、填料轴封装置内、叶轮盖板和水之间的摩擦损失。封装置内、叶轮盖板和水之间的摩擦损失。摩擦损失用摩擦损失用机械效率机械效率来衡量来衡量hvmttttuhhqqnhgqngqhnn泵的总效率泵的总效率 理论特性曲线和速度三角形的关系理论特性曲线和速度三角形的关系 290时的特性曲线，为什么泵都时的特性曲线，为什么泵都采用后弯式叶片？采用后弯式叶片？关于理论特性曲线的讨论关于理论特性曲线的讨论bacntqt2902=90290 因为泵内的损失很难精确计算，因因为泵内的损失很难精确计算，因此泵的实际性能曲线一般都是采用实验此泵的实际性能曲线一般都是采用实验方法测量得到的。方法测量