农业机械学教案排灌机械

1、 第五章第五章节水灌溉（排灌）机械节水灌溉（排灌）机械 第一节第一节 灌溉方式灌溉方式及水泵及水泵的种类与特点的种类与特点第二节第二节 离心水泵的构造与原理离心水泵的构造与原理第三节第三节 水泵的性能与调节水泵的性能与调节灌灌溉溉技技术术的的应应用用领领域域1 灌溉方式、组成及特点灌溉方式、组成及特点1.1 沟灌、畦灌、淹灌沟灌、畦灌、淹灌 特点特点: : 简单简单, ,耗能低耗能低, ,投资少投资少, ,费水费水50%,50%,只改变土壤湿只改变土壤湿度度, ,不改变小气候不改变小气候. . 组成组成: : 进水管进水管水泵水泵排排( (压压) )水管水管1.2 喷灌喷灌 将高压水通过喷头与

2、空气雾化成细小水滴洒在田间。将高压水通过喷头与空气雾化成细小水滴洒在田间。 特点特点: : ：可省水：可省水30%30%50%50%，增产，增产10%10% 30%30%，水土流失，水土流失 降低，能调节小气候，对地形适应性好，机械化程度高，降低，能调节小气候，对地形适应性好，机械化程度高，3 3 4 4级风影响小，水中有泥沙时不适合，设备费高级风影响小，水中有泥沙时不适合，设备费高. . 组成组成: : 进水管进水管水泵水泵排排( (压压) )水管水管主管主管支管支管喷头喷头第一节第一节 灌溉方式及水泵的种类与特点灌溉方式及水泵的种类与特点漫灌淹灌漫灌淹灌水浪费大水浪费大尽量少用尽量少用沟灌

3、畦灌沟灌畦灌费工费水费工费水渗漏严重渗漏严重喷头喷灌现场喷头喷灌现场喷头喷灌现场喷头喷灌现场-摇臂式喷头摇臂式喷头喷灌系统的分类喷灌系统的分类按运行方式可分按运行方式可分定喷式定喷式、行喷式行喷式根据喷灌系统各组成部分可移动的程度，分成根据喷灌系统各组成部分可移动的程度，分成固定式固定式、移动式移动式和和半固定式半固定式三种。三种。1.3 滴灌滴灌 将高压水毛细管从滴头中逐滴滴到各作物根部，滴头一将高压水毛细管从滴头中逐滴滴到各作物根部，滴头一般在地表，能看到滴水。般在地表，能看到滴水。 特点特点: : 更省水，更省水，50%50%70%70%，更增产，粮增产，更增产，粮增产20%20%50%

4、50%，菜增产菜增产50%50%100%100%，不受风力影响，适合缺水地区，高坡山区，不受风力影响，适合缺水地区，高坡山区，但对水源洁净要求高，盐分多地区不宜采用，投资大。，但对水源洁净要求高，盐分多地区不宜采用，投资大。 组成组成: : 进水管进水管水泵水泵排排( (压压) )水管水管总阀总阀过滤器过滤器压压力表力表流量计流量计主管主管支管支管毛管毛管滴头滴头 1.4 渗灌渗灌 特点特点: :与滴灌相似，渗头一般在作物根部土中埋、地表与滴灌相似，渗头一般在作物根部土中埋、地表看不到渗管与渗头，渗头不堵，水不蒸发，最省水，增产，看不到渗管与渗头，渗头不堵，水不蒸发，最省水，增产，不受地形不受

5、地形、环境、环境影响，对水要求最严格，管子在土壤中影响影响，对水要求最严格，管子在土壤中影响中耕，投资大。中耕，投资大。2 水泵的分类与特点水泵的分类与特点2.1 离心泵（普通、自吸式）离心泵（普通、自吸式） 靠叶轮旋转产生的离心力泵水。靠叶轮旋转产生的离心力泵水。特点特点:流量小，扬程高，应用广，属井用泵。流量小，扬程高，应用广，属井用泵。2.2 轴流泵轴流泵 靠叶轮旋转时产生的轴向推力而工作。靠叶轮旋转时产生的轴向推力而工作。 特点特点:流量大，扬程低，河网用泵，排涝用。流量大，扬程低，河网用泵，排涝用。 2.3 混流泵混流泵 靠叶轮旋转时产生的离心力、轴向推力工作。靠叶轮旋转时产生的离心

6、力、轴向推力工作。 性能性能特点特点介于轴流泵与离心泵之间。介于轴流泵与离心泵之间。 有有井用泵、潜水泵井用泵、潜水泵 、水轮泵、水轮泵。 水轮泵水轮泵1.转轮转轮 2.导流轮毂导流轮毂 3.泵壳泵壳 4.泵泵盖盖 5.滤器滤器 6.叶轮叶轮7.出水管出水管 8.主轴主轴 9.导流轮导流轮 10.轮毂轮毂 11.吸初管吸初管 JD型井泵型井泵.带有滤水管的泵体部分带有滤水管的泵体部分 .输水管输水管和传动轴部分和传动轴部分 .泵座和电动机部分泵座和电动机部分1.滤水器滤水器 2.2.泵体泵体 3.3.传动轴传动轴 4.4.输水输水管管5.泵座泵座 6.电动机电动机轴流泵轴流泵1.进水喇叭进水喇

7、叭2.出水弯管出水弯管3.联轴器联轴器4.导水叶导水叶5.叶轮叶轮 ZLB型轴流泵型轴流泵 1.进水喇叭进水喇叭 2.叶轮叶轮 3.导水叶导水叶 4.泵轴泵轴 5.出水弯管出水弯管 6.橡胶轴承橡胶轴承 7.注润滑水管注润滑水管 8.填料盒填料盒 9.填料填料 10.填料压盖填料压盖 11.联轴器联轴器1 离心水泵的构造离心水泵的构造1.1 叶轮叶轮 有封闭式、半封闭式、敞开式。有封闭式、半封闭式、敞开式。 功用：功用：将动力机的机械能传给水将动力机的机械能传给水使水具有使水具有一定的流量和扬程。一定的流量和扬程。 只有一个叶轮的离心泵称单级泵，若几个串只有一个叶轮的离心泵称单级泵，若几个串联

8、称多级泵。扬程等于各个叶轮同一流量下扬程联称多级泵。扬程等于各个叶轮同一流量下扬程之和。单吸离心泵，水流沿轴向单侧吸入；双吸之和。单吸离心泵，水流沿轴向单侧吸入；双吸离心泵，水流沿轴向双侧吸入。离心泵，水流沿轴向双侧吸入。第二节第二节 离心水泵的构造与原理离心水泵的构造与原理1.2 泵壳、蜗壳泵壳、蜗壳 作用：收集来自叶轮的高压水，汇向出口。作用：收集来自叶轮的高压水，汇向出口。1.3 进出水管进出水管 滤网滤网单向阀单向阀进水管进水管叶轮叶轮出水管出水管接喷接喷头或其它管道。头或其它管道。1.4 填料密封装置填料密封装置 密封泵轴，防止空气进入叶轮。密封泵轴，防止空气进入叶轮。 水泵的一般构

9、造水泵的一般构造1叶轮叶轮2泵壳泵壳3填料函密封装置填料函密封装置 混流泵叶轮混流泵叶轮 离心泵叶轮离心泵叶轮.封闭式封闭式 .半封闭半封闭式式 .敞开式敞开式轴流泵叶轮轴流泵叶轮 蜗壳形泵壳蜗壳形泵壳1.蜗道蜗道 2.叶轮叶轮 3.出水口出水口 填料函示意图填料函示意图1.填料盒填料盒 2.填料座填料座 3.填料填料 4.水封管水封管 5.水封环水封环 6.压盖压盖单级、多级离心泵，单吸双吸离心泵单级、多级离心泵，单吸双吸离心泵例如例如: : 单级单吸悬臂式离心泵（单级单吸悬臂式离心泵（BABA型泵）型泵） 单级双吸式离心泵（单级双吸式离心泵（ShSh型泵）型泵） . .单吸单吸 . .双吸

10、双吸 . .混流泵混流泵 . .轴流泵轴流泵水泵叶轮水流方向水泵叶轮水流方向普通离心泵的构造普通离心泵的构造 单级离心泵单级离心泵 1.进水管进水管 2.叶片叶片 3.叶轮叶轮 4.泵壳泵壳 5.出水管出水管2离心泵工作原理（离心泵工作原理（普通离心泵）普通离心泵） 叶轮高速转动叶轮高速转动叶道中的水离心甩出叶道中的水离心甩出射向四周射向四周汇集泵壳汇集泵壳速度降低速度降低压力压力增高增高压向出水管；压向出水管； 叶轮中心负压吸水叶轮中心负压吸水水源水面在大气水源水面在大气压力作用下压力作用下由进水管进入泵内；由进水管进入泵内； 叶轮不断转动，水源不断地从低处抽叶轮不断转动，水源不断地从低处抽

11、送到高处。送到高处。自吸离心泵的构造自吸离心泵的构造自吸离心泵自吸离心泵1.泵舌泵舌 进水管进水管 2.涡（泵）壳涡（泵）壳 3.叶轮叶轮 4. 内通道内通道 5.外通道外通道6.隔板隔板7.气液分离室气液分离室8.排液口排液口自吸离心泵的工作原理自吸离心泵的工作原理 先加满引水。叶轮高速转动先加满引水。叶轮高速转动叶道中的水和空叶道中的水和空气混合后形成泡沫水气混合后形成泡沫水离心甩出离心甩出大部分通过内通大部分通过内通道道汇入气液分离室汇入气液分离室流度降低流度降低气、液分离气、液分离气气体排出、液体通过外通道流回叶轮进口处体排出、液体通过外通道流回叶轮进口处再次形再次形成成泡沫水泡沫水循

12、环循环可将吸液管中的空气逐渐排出可将吸液管中的空气逐渐排出液液面在大气压力作用下逐步上升面在大气压力作用下逐步上升。 当当吸液管中的空气排净后吸液管中的空气排净后内外通道均变为排内外通道均变为排液通过到道。工作过程同普通离心泵液通过到道。工作过程同普通离心泵。3 离心水泵的主要参数离心水泵的主要参数3.1 流量流量 水泵单位时间内的出水量水泵单位时间内的出水量,m,m3 3/h/h。3.2 总扬程总扬程总总 指水泵从吸水平面到压水管口中心线之间的距离指水泵从吸水平面到压水管口中心线之间的距离，加上各损失扬程之和。，加上各损失扬程之和。 扬程：扬程：水泵能够扬水的高度。水泵能够扬水的高度。总总实

13、实h h损损吸实吸实压实压实 h h吸损吸损h h压损压损 实实吸实吸实压实压实. . h h损损 h h吸损吸损h h压损压损 吸水扬程：吸水扬程：吸吸吸实吸实h h吸损吸损 压水扬程：压水扬程：压压压实压实h h压损压损 压水扬程：压水扬程： h h损损 (10%(10%20%)20%)3.3 功率、效率功率、效率 轴功率轴功率轴轴 水泵从动力机获得的功率水泵从动力机获得的功率。 （输入功率）（输入功率） 有效功率有效功率效效 指水泵中水得到的净功率指水泵中水得到的净功率。 （输出功率）（输出功率） 配套功率配套功率配配 选用动力机的功率选用动力机的功率。 效率效率 1 1轴效NN3.4

14、转速转速n n 水泵叶轮每分钟转数水泵叶轮每分钟转数, r/min , r/min 。3.5 允许吸上的真空高度允许吸上的真空高度HsHs Hs Hs10m10m，实际上只有实际上只有5.55.58.58.5m m，其余为损其余为损失扬程。失扬程。 水泵的最大吸水高度水泵的最大吸水高度: : 即水泵不产生汽蚀现象即水泵不产生汽蚀现象的吸水性能，理论上等于实际吸水扬程与实际吸水损的吸水性能，理论上等于实际吸水扬程与实际吸水损失扬程之和。失扬程之和。 汽蚀现象汽蚀现象: : 叶轮真空度达到某一数值（等于或叶轮真空度达到某一数值（等于或小于汽化压力）时，水汽化小于汽化压力）时，水汽化气泡气泡随水到高

15、压区随水到高压区气泡受压气泡受压冲击叶轮（高频冲击）冲击叶轮（高频冲击）使叶轮金属表面使叶轮金属表面疲劳疲劳剥落剥落呈蜂窝状。呈蜂窝状。 3.6 比转数比转数n ns- s- -表示水泵的特性表示水泵的特性 用以水泵分类用以水泵分类, ,与水泵转速是两个不同的概念。与水泵转速是两个不同的概念。 比转数是一个假想的叶轮转数：这个假想叶轮比转数是一个假想的叶轮转数：这个假想叶轮与该水泵叶轮完全相似，它的扬程为与该水泵叶轮完全相似，它的扬程为1 1m m，有效功率，有效功率为为1 1马力，流量为马力，流量为0.0750.075m m3 3/s/s时所具有的叶轮转速。时所具有的叶轮转速。 比转数比转数

16、n ns s是水泵设计的一个重要参数：是水泵设计的一个重要参数： n ns s大的泵，大的泵，Q Q大，大，H H小，轴流泵，小，轴流泵，n ns s500500; ; n ns s小的泵，小的泵，Q Q小，小，H H大，离心泵，大，离心泵，n ns s300;300; 混流泵，混流泵，n ns s300300500. 500. /H /H 3/43/4 Qnns65.31 水泵的性能曲线水泵的性能曲线1.1 曲线曲线 增大，降低；降低，增大。变化增大，降低；降低，增大。变化平坦。可采用降低来增加，关小阀门，平坦。可采用降低来增加，关小阀门，提高。提高。1.2 曲线曲线 有一最高有一最高 点，

17、离心水泵要求在点，离心水泵要求在9090 maxmax工作，因此有一工作范围。工作，因此有一工作范围。 a a A A b b第三节第三节 水泵的性能与调节水泵的性能与调节1.3 曲线曲线 ，minmin最小，可采用关闭闸阀起动。最小，可采用关闭闸阀起动。 额定额定、下有一额定功率下有一额定功率, ,但不宜过载。但不宜过载。1.4 s s曲线曲线 s s随增加而下降，降低随增加而下降，降低s s增大。增大。2 水泵的性能调节水泵的性能调节2.1 变速调节变速调节 优点是基本无附加损失优点是基本无附加损失, ,当当n n变化不大变化不大时时, ,变速后水泵的效率基本不变，一般只降变速后水泵的效率

18、基本不变，一般只降速调节。速调节。 Q Q2 2=Q=Q1 1(n(n2 2/n/n1 1) H) H2 2=H=H1 1(n(n2 2/n/n1 1) )2 2 N N2 2=N=N1 1(n(n2 2/n/n1 1) )3 3 H HS2S2=(10=(10H HS1S1)(n)(n2 2/n/n1 1) )2 2 n n2 2不得小于不得小于n n1 1的的5050。 2.2 变径调节变径调节 将叶轮外径车削变小，来改变水泵性能将叶轮外径车削变小，来改变水泵性能，车削后水泵的，车削后水泵的 Q Q、H H、N N 随之改变。车削随之改变。车削叶轮只适用于叶轮只适用于nsns350350的

19、离心泵、混流泵。的离心泵、混流泵。 Q Q2 2=Q=Q1 1(D(D2 2/D/D1 1) ) H H2 2=H=H1 1(D(D2 2/D/D1 1) )2 2 N N2 2=N=N1 1(D(D2 2/D/D1 1) )3 32.3 变角调节变角调节 改变轴流泵叶轮叶片安装角来改改变轴流泵叶轮叶片安装角来改变水泵性能，使水泵保持在高效率下变水泵性能，使水泵保持在高效率下工作。工作。 对轴流泵，安装角减小，其对轴流泵，安装角减小，其Q Q、H H、N N均降低。反之增加均降低。反之增加. .2.4 水泵的串并联工作水泵的串并联工作 水泵串联：水泵串联：两台或多台相同性能水两台或多台相同性能

20、水泵头尾相接，在相同流量下，扬程等于泵头尾相接，在相同流量下，扬程等于多台水泵扬程之和多台水泵扬程之和. . 水泵并联：水泵并联：两台或多台相同水泵接两台或多台相同水泵接到同一出水管，在扬程相同条件下，流到同一出水管，在扬程相同条件下，流量是多台水泵流量之和量是多台水泵流量之和. .3 水泵的选择水泵的选择3.1选择原则选择原则 满足生产中提出的、满足生产中提出的、; ; 水水泵效率高，常年工作稳定，且在高效泵效率高，常年工作稳定，且在高效 区工作区工作; ; 价格尽量低价格尽量低; ; 台台数不宜太多，尽量选用同一型号的泵数不宜太多，尽量选用同一型号的泵; ; 充充分利用水源，尽可能选用水轮

21、泵。分利用水源，尽可能选用水轮泵。3.2 计算实际需要的、计算实际需要的、3.3 确定型号确定型号3.4 使用安装使用安装 单嘴带换向机构的摇臂式喷头结构图单嘴带换向机构的摇臂式喷头结构图1.空心轴套空心轴套 2.减磨密封圈减磨密封圈 .空心轴空心轴 4.防沙弹簧防沙弹簧 5.喷体喷体 7.换向器换向器 8.反转钩反转钩 9.摇臂调位螺钉摇臂调位螺钉 10.弹簧座弹簧座 11.摇臂轴摇臂轴 12.摇臂弹簧摇臂弹簧 13.摇臂摇臂 14.打击块打击块 15.喷嘴喷嘴 16.稳流器稳流器 17.喷管喷管 18.限位环限位环摇臂式喷头的工作原理摇臂式喷头的工作原理 喷头的工喷头的工作过程，作过程，可

22、分为可分为5 5个个阶段阶段: :a a启动启动b b外摆外摆c c弹回弹回d d入水入水e e撞击撞击垂直摇臂式喷头结构图垂直摇臂式喷头结构图1.空心轴套空心轴套 2.换向架换向架 3.喷体喷体 4.喷管喷管 5.反向摇臂反向摇臂 6.摇臂摇臂 7.喷嘴喷嘴 8.配重铁配重铁 9. 压力表压力表 10.挡块挡块缝隙式喷头的结构及工作原理缝隙式喷头的结构及工作原理其有压水流经过固定不动的缝隙喷嘴喷出，其有压水流经过固定不动的缝隙喷嘴喷出，形成一个扇形的薄水层，然后在空气阻力的作用形成一个扇形的薄水层，然后在空气阻力的作用下逐渐裂散成水滴，降落到地面下逐渐裂散成水滴，降落到地面.两种缝隙式两种缝

23、隙式喷头结构图喷头结构图 1.缝隙缝隙 2.喷头喷头 3.管接头管接头折射式喷头的结构及工作原理折射式喷头的结构及工作原理当喷头工作时，有压水流由喷嘴直接垂直射出后，遇当喷头工作时，有压水流由喷嘴直接垂直射出后，遇到折射锥的阻拦，形成薄水层而向四周射出，在空气阻力作到折射锥的阻拦，形成薄水层而向四周射出，在空气阻力作用下，伞形的薄水层就散裂为小水滴而降落到地面。用下，伞形的薄水层就散裂为小水滴而降落到地面。折射式喷头结构图折射式喷头结构图(a)内支架式内支架式; (b) 外支架式外支架式; (c) 整体式整体式 1.折射锥；折射锥； 2.喷嘴；喷嘴； 3.支架；支架； 4.管接头管接头. 水泵机组水泵机组1.底阀底阀 2.吸水管吸水管 3.弯头弯头 4.变径接管变径接管 5.真空表真空表 6.水泵水泵 7.压力表压力表 8.逆