注册公用设备工程师 给排水专业基础-泵与泵站教案

2007注册公用设备工程师考试大纲（给排水专业）十三、水泵及水泵站

13.1叶片式水泵

离心泵工作原理离心泵的基本方程式性能曲线比转数()定速运行工况管道系统特性曲线水箱出流工况点并联运行串联运行调速运行吸水管中压力变化气穴和气蚀气蚀余量安装高度混流泵

13.2给水泵站

泵站分类泵站供配电水泵机组布置吸水管路与压水管路泵站水锤泵站噪音

13.3排水泵站

排水泵站分类构造特点水泵选择集水池容积水泵机组布置雨水泵站合流泵站螺旋泵污水泵站《泵及泵站》（第五版）2007年12月第五版姜乃昌主编第一章绪论§1.1泵站的地位及作用水泵：机械能、电能—→（流体）动能、势能流体①水—→水泵②气—→气泵，例如：真空泵、空压机（鼓风机）③油—→油泵参考：血液—→心脏水泵站：设置水泵及其附属设备的构筑物。注：理论上。地位：泵站投资占总投资的比重不一定很大，但不可缺少。用途：①工业、农业：工业:采矿（井下排水、水力采煤）；电力、冶炼等:冷却水农业:灌溉（操场草坪）、农药、排涝②市政工程：给水工程：南水北调工程、第九水厂密云水库输水工程排水工程：城市管网下游污水、雨水提升③建筑、消防：④其它：§1.2给排水泵站中常用的水泵性能与特点一、类型1．叶片式水泵——叶轮带动叶片高速旋转（1）离心泵：（2）轴流泵：2．容积式水泵——泵体工作容积变化refertoP117.往复泵—→活塞往复运动改变工作容积—→计量泵3．其它类型（1）螺旋泵——螺旋推进器P120.（2）射流泵——加药、搅拌P107.（3）气升泵P112.原理：汽水混合液密度小于水的密度二、使用范围1．离心泵——流量扬程范围较广，操作管理方便2．轴流泵、混流泵——大流量、低扬程；3．往复泵——流量小、扬程大；转速低、效率高三、发展趋势大型化、大容量化高扬程化、高（转）速化系列化、通用化、标准化常用给水水泵特点类型特点离心泵1．广泛用于给水工程的二级泵房和加压泵房，也可用于一级泵房，流量和扬程范围较广2．主要有卧式和立式、单吸和双吸、单级和多级等形式3．效率较高4．流量小、扬程高的比转数约为35～80，一般流量和扬程的水泵为80～150，流量大、扬程低的水泵为150～3005．启动前泵内须先充水或真空引水，启动时出水阀门关闭6．要改变特性曲线可以改变水泵转速或者采用不同直径叶轮等7．可以利用离心泵的允许吸上真空高度提高水泵安装标高，减小泵房埋深轴流泵1．流量大、扬程低，常用于水源水位变幅不大的大型取水泵房和水厂内的提升泵房、排水泵房等2．一般为立式，与立式电动机配套，泵房占地少，电动机安装在泵房上部的电机层内3．比转数为500～12004．因为水泵叶轮必须有一定的淹没水深，泵房埋深较大5．轴流泵在开启出水阀门情况下启动6．可以采用改变叶片角度的方法来调节流量7．低流量时效率低，水泵工作不稳定混流泵1.适用于流量大、扬程低的取水泵房，扬程比轴流泵高2.抗气蚀性能和效率比轴流泵好3.与同尺寸水泵相比，流量大于离心泵但小于轴流泵，扬程高于轴流泵但低于离心泵4.比转数为300～5005.高效率工作范围比轴流泵宽潜水泵1.适用的流量与扬程范围较广2.水泵与电机连成一体，直接投入水中取水，简化取水构筑物和取水泵房工程3.近几年建成的取水泵房与厂内排水泵房所用的潜水泵，多数为引进设备。对设备的制造和绝缘性能要求较高第二章叶片式水泵特点：叶轮高速旋转完成能量转换根据叶轮出水方向分为：1．径向流—→离心泵2．轴向流—→轴流泵3．斜向流—→混流泵§2.1离心泵的工作原理与基本构造原理：液体受到离心力作用——旋转圆筒内的抛物液面、雨中旋转的雨伞方程单级单吸离心泵基本构造：（refertoP5.图2-4）1．泵壳2.泵轴3.叶轮4.吸水管5.压水管实质:能量的传递和转化过程：将机械能（电动机高速旋转）—→动能和势能（被抽升水）伴随能量损失：能量损失越大，泵的性能越差，效率越低§2.2离心泵的主要零件单级单吸卧式离心泵叶轮（工作轮）1.按材料分：铸铁、铸钢、铸铜——机械强度、耐腐蚀性能2.按吸水情况分：（1）单吸式叶轮：refertoP.7图2-3、P.93图2-81；（2）双吸式叶轮：refertoP.8图2-5、P.101图2-82。3．按盖板分（1）封闭式叶轮：P8图2-6（a）（2）敞开式叶轮：P8图2-6（b）（3）半开式叶轮：P8图2-6（c）二、泵轴1.材料：碳素钢、不锈钢2.键三、泵壳四、泵座1．孔：法兰孔、充水/放气螺孔、测压螺孔、放水螺孔、泄水螺孔2．交接部分：（1）泵轴与泵壳之间——填料盒，P8图2-4中11（2）叶轮与泵壳之间——减漏环，P8图2-4中12（3）泵轴与泵座之间——轴承座，P8图2-4中13五、填料盒六、减漏环七、轴承座——作用同自行车轴承1．支持泵轴2．滚动轴承、滑动轴承3．滚动轴承分类（1）依荷载大小分为：滚珠轴承和滚柱轴承（1）依荷载特性分为：径向轴承和止推轴承八、联轴器1．刚性联轴器——法兰连接2．挠性联轴器——九、轴向力平衡§2.3叶片泵的基本性能参数一、流量（抽水量）——水泵在单位时间内抽送的液体数量。表示：（quantity）单位：国际单位m3/s；英制单位加仑/s（1加仑=4.54升）二、扬程——水泵对单位重量液体所做的功，即单位重量液体通过水泵后的能量增值表示：（height）单位：；；；三、轴功率——泵轴自原动机所传过来的功率表示：单位：（电力拖动时）四、效率——水泵有效功率与轴功率之比有效功率：单位时间内过泵液体自水泵得到的能量。表示：——液体的容重()，单位：功率单位:五、转速（revolutionary）——叶轮转动速度，通常以每分钟转动的次/圈数来表示。表示：单位：（叶片泵）；（往复泵）六、允许吸上真空高度及气蚀余量允许吸上真空高度（）——水泵在标况下运转时，水泵所允许的最大吸水高度。常用于反映离心泵的吸水性能，单位：气蚀余量（）——水泵进口处，单位重量液体所具有的超过饱和蒸汽压力的能量常用于反映轴流泵、锅炉给水泵的吸水性能，单位：饱和蒸汽压力与温度之间的关系，第十一节，表2-8水温（℃）01020100饱和蒸汽压力（mH2O）0.060.120.2410.33铭牌：效率最高时、点例12sh-28AA——切削§2.4离心泵的基本方程式2个系统、3点假定、1个方程一、叶轮中液体的流动情况2个系统（复合圆周运动）：a．动坐标系统——旋转的叶轮b．静坐标系统——固定的泵壳或泵座3个速度：相对速度——水流沿叶片流动，是液体质点相对动坐标系统的运动圆周速度（牵连速度）——动坐标系统对静坐标系统的运动速度绝对速度——相对速度W、圆周速度u的合成，即为液体质点对泵壳的绝对速度4个角度：；——与之间的夹角；——与之间的夹角（叶轮进水角）——与反向延长线之间的夹角（叶轮出水角）——与反向延长线之间的夹角：反映了叶片的弯度，是构成叶片形状与叶轮性能的重要参数。实际中的离心泵大部分是后弯式叶片，介于20～30°。流道平缓、弯度小；叶槽内水头损失小，有利于提高效率二、基本方程式的推导1．3点假定：1.恒定流2.均匀一致3.理想液体（无粘性、损失）2．推导由动量矩方程因为则；而则则而3．基本方程式：三、基本方程式的讨论1.为了提高水泵扬程和改善吸水性能，多数水泵，即则基本方程式为：2.扬程与、有关。因为与圆周速度有关，而。3.离心泵的理论扬程与液体的容重无关。——输送不同液体时，消耗的功率不同4.水泵的扬程组成：势扬程与动扬程。动扬程所占比例越小，泵内损失就越小，水泵的效率就越高四、基本方程式的修正1.液体是恒定流——基本满足2.液流均匀一致，同半径处同名速度相等——有差异；反旋现象3.非理想液体在泵壳内有水力损耗§2.5离心泵的总扬程HHSTHsdHss考虑其它因素（水位、阀门、管网压力）影响时：——绝对压强〖一〗1-1～2-2即而又真空表读数、压力表读数——相对值、相对压强即（2-27）〖二〗0-0～1-1即（2-29）2-2～3-3即（2-30）将（2-29）（2-30）式代入（2-27）式，化简得：或——适用于各种水泵装置※抽吸式水泵与自灌式水水泵静扬程的区别扬程用途：1.自吸水井提升水至水塔，即静扬程2.克服管路的水头损失特殊情况：时，见图例题：岸边取水泵房，见第20页例题、图。求水泵扬程。已知数据：吸水井井面标高58.00m，混合池水面标高90.00m，泵轴标高60.00m。吸水进口采用无底阀的滤水网，90弯头一个，渐缩管一个。〖作业〗注：1.如图2-104所示的泵装置。泵从一个密闭水箱抽水，输入另一密闭水箱，水箱内的水面与泵轴齐平，试问：（1）该泵装置的静扬程（2）泵的吸水地形高度（3）泵的压水地形高度2.三台泵三种抽水装置如图2-105（a）（b）（c）所示。三台泵的泵轴都在同一标高上，其中（b）、（c）装置的吸水箱是密闭的，（a）装置的吸水井是敞开的。试问：要使时，则如图2-105中；3.岸边取水泵房，水泵由河中直接抽水输入高地密闭水箱中。已知条件：吸水及压水管道中的局部水头损失假设各为1m。水泵的效率η＝70％；其它标高值见图。试问：（1）水泵吸入口处的真空表读数为多少？相当于多少？相当于真空度为％多少？（2）水泵的总扬程（3）电动机输给水泵的功率§2.6离心泵的特性曲线通常选定转速作为常量，列出各参数随流量而变化的函数关系式当时：一、理论特性曲线的定性分析在离心泵的理论扬程公式中，代入得————————————（2-38）又因为叶轮过水量可以表示为：，也即：————（2-39）式中——水泵理论流量——叶轮出口面积——叶轮出口水流绝对速度的径向分速将（2-39）代入（2-38）中得式中为常数。水泵转数一定时，也为常数——后弯式叶片，理论扬程的修正：1．叶流不均匀的影响2．内部的水头损失（1）摩阻损失（2）冲击损失3．容积损失——泄流、回流造成的损失，4．摩擦损失——轴承、填料、轴封及叶轮盖板与水等的损失，——前弯式叶片，二、实测特性曲线的讨论1．流量与其它参数一一对应2．水泵铭牌上的数据对应于效率最高点，即高效点；对应于该点左右±10%的区域，即为高效段3．流量为零时，轴功率不为零4．电机功率稍大于水泵轴功率，避免大马拉小车或小马拉大车5．曲线代表最大限度的允许吸上真空高度，不代表实际吸水高度6．流体不同于水时，特性曲线要换算〖作业〗5.现有离心泵一台，量测其叶轮的外径，宽度，出水角，假设此水泵的转速，试绘制其理论特性曲线。6.一台输送清水的离心泵，现用来输送密度为水的1.3倍的液体，该液体的其他物理性质可视为与水相同，泵装置均同。试问：（1）该泵工作时，其流量与扬程的关系曲线有无改变？在相同的工作情况下，泵所需要的功率有无改变？（2）泵出口处的压力表读数（）有无改变？如果输送清水时，泵的压力扬程为，此时压力表读数应为多少？（3）如该泵将液体输往高地密闭水箱时，密闭水箱内的压力为（图2-108），试问此时该泵的静扬程应为多少？§2.7离心泵装置定速运行工况工况：工况即工作情况，反映水泵瞬时的工作能力，表现为泵站运行中瞬时的实际出水量、扬程、轴功率以及效率值。工况点：水泵瞬时工况对应的数值在特性曲线上的具体位置，即为工况点。※工况强调过程；工况点强调过程中的某一点泵站中决定离心泵装置工况点的因素：1．水泵本身的型号2．水泵运行的实际转速3．管道系统、水池、水塔的水位及其变化一、管道系统特性曲线管道水头损失：————（2-51）——管道摩阻损失之和——管道局部损失之和,1．采用水力坡降（i）公式时（1）对于钢管：——钢管壁厚不等于10mm时引入的系数（2）对于铸铁管：2．采用比阻（A）公式时（1）对于钢管：——钢管壁厚不等于时引入的系数——管中平均流速小于时引入的系数（2）对于铸铁管：为修正系数，对于钢管，对于铸铁管管道水头损失特性曲线：——P30,图2-33；S～直径、长度、粗糙度、局阻等管道系统特性曲线：——P30,图2-34。管道系统特性曲线上任一点K的含义：任意点的纵坐标，表示水泵输送流量为将水提升高度为时，管道中单位重量的液体所需要消耗的能量值。二、图解法求水箱出流的工况点水位、高差恒定的两个水箱出流K点是一个矛盾统一点：1．曲线法：根据公式——水泵的运行工况点——静扬程，抛物线的最小值点——管道水头损失，单增二次抛物线从低能级加上将要消耗的水头损失2．折引法从高能级扣除将要消耗的水头损失三、图解法求离心泵的工况点1．平衡工况点——水泵性能曲线与管道系统特性曲线的交点；也是水泵的稳定工作点2．当时：供给能量>管道需要/损耗能量—→管道中水流速↑—→流量↑—→工况点向左移动3．当时：供给能量<管道需要/损耗能量—→管道中水流速↓—→流量↓—→工况点向右移动四、离心泵工况点的改变1．城市供水时，水塔中水箱水位的变化影响离心泵工况点（1）水位上升—→上升—→水泵工况点左移—→流量↓扬程↑（2）水位下降—→下降—→水泵工况点右移—→流量↑扬程↓2．人工调节（1）闸阀调节：改变曲线（2）变速调节：改变曲线五、数解法求离心泵装置的工况点（不要求）〖作业〗8.在图2-109所示的泵装置上，在出水闸阀前后装A、B两只压力表，在进水口处装一只真空表C，并均相应地接上测压管。现问：（1）闸阀全开时，A、B压力表的读数及A、B两只测压管的水面高度是否一样？答：不一样。但是很接近。（2）闸阀逐渐关小时，A、B压力表的读数以及A、B两只测压管的水面高度有何变化？答：读数及高度A↑B↓。（3）在闸阀逐渐关小时，真空表C的读数以及它的比压管内水面高度如何变化？答：C表读数↓；比压管高度↑。9.如图所示，A点为该水泵装置的极限工作点，其相应的效率为。当闸阀关小时，工作点由A点移至B点，相应的效率为。由图可知，现问：（1）关小闸阀是否可以提高效率？此现象如何解释？（2）如何推求关小闸阀后该泵装置的效率变化公式？10.某取水工程进行初步设计时，泵的压水管路可能有两种走向，如图2-111（a）及2-111（b）所示。试问：（1）如管道长度、口径、配件等都认为近似相等。则这两种布置，对泵站所需的扬程是否一样？为什么？（2）如果在图2-111（a）的布置中，将最高处的管道改为明渠流，对泵工况有何影响？电耗有何变化？为什么？§2.8离心泵装置调速运行工况电机调速：高效段—→高效区一．叶轮相似定律几何相似及运动相似几何相似：叶轮主要过流部分一切对应尺寸成比例所有的对应角相等运动相似：对应速度成比例，方向一致第一相似定律：模型泵流量与实际泵流量关系第二相似定律：模型泵扬程与实际泵扬程关系第三相似定律：模型泵功率与实际泵功率关系实用中，模型泵与实际泵外形相差不大且工况相似时，有——（2-69）——（2-70）——（2-71）二、叶轮相似定律的特例——比例律相似定律应用于不同转速的同一台水泵，即λ=1时比例律的应用：1．已知水泵转速为时的曲线，所需工况点不在曲线上。问：若需要水泵在工作，其转速应该是多少？分析：在公式中有4个参数，已知3个（Q1、Q2、n1），求1个2．已知水泵n1时的（Q～H）1曲线，试用比例率画转速为n2时的（Q～H）2曲线。分析：同上——在公式中有4个参数，已知3个（Q1、n2、n1），求1个利用相似工况抛物线：已知—→—→—→交点于—→〖例题〗某水泵转速时的曲线如图2-47所示。其管道系统特性曲线方程式为（以计）。试问：(1)该水泵装置工况点的与值。（2）保持静扬程为10m，流量下降33.3％时，其转速应降为多少？（3）降速后的曲线如何？三、相似准数——比转数（ns）衡量叶片泵类型、反映同一类型叶片泵共性的参数1．比转数公式的推导模型泵的确定：在最高效率下，有效功率，扬程,流量时,该模型泵的转数,即为与之相似的实际泵的比转数ns。由相似定律，模型泵与实际水泵参数关系为：————————（2-89）———————（2-90）由（2-90）得；再代入（2-89）得相似准数关系式：即两台工况相似的水泵，它们的扬程、流量和转数关系式将模型泵的扬程Hm=1m,流量Qm==0.075m3式中Q——m3/s；H——m；n——r/min【例题】求某台12sh型离心泵的比转数已知:铭牌上各参数为,流量684m3/h，扬程10m2．注意（1）流量、扬程为最大效率时。（2）γ=1000kg/m3时。（3）流量、扬程为单级单吸泵的流量、扬程。（4）单位无实际意义，略去说明：（1）ns与Q、H、n、ηmax有关，反映主要性能。（2）叶片泵的形状、尺寸、性能、效率随比转数不同而不同，可依此分类。例如：u2=；（3）比转数不同，水泵特性曲线也不同。n为常数，Q=0，20，40，……，100%Q0，120%Q0时，对应扬程值四、调速途径及调速范围1．偶合器调速：液力偶合器优点：可以无极调速；节约电能，有利于电网工作缺点：能量损耗2．电机调速：定子电压调速、定子极数调速、转子电阻调速、串极调速调速、变频调速调速3．调速注意事项（1）调速前后的转速不能与其临界转速重合、接近或成倍数（2）水泵一般不轻易调高转速；（3）泵站中一般采用调速泵与定速泵并联工作的方式，定速泵用于大流量的调整，调速泵用于小流量的调整。〖作业〗14.同一台泵，在运行中转速由变为，试问其比转数值是否发生相应的变化？为什么？15.在产品试制中，一台模型离心泵的尺寸为实际泵的倍，并在转速时进行试验。此时量出模型泵的设计工况出水量，扬程。如果模型泵与实际泵的效率相等。试求：实际水泵在转速时的设计工况流量和扬程。16.清理仓库时，找出一台旧的BA型水泵，从其模糊的铭牌上，可看出：试绘制性能曲线。§2.9离心泵装置换轮运行工况一、切削率注意：1、切削量控制在一定范围。2、切削量与比转数有关，不同比转数的水泵最大允许切削量不同。二、切削率应用1．第一类问题：已知切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。2．第二类问题：要求水泵能在B点工作，流量QB、扬程HB均小于该泵的Q～H曲线上的点。现使用切削方法，使水泵的特性曲线过B点，求切削后的叶轮直径。3．注意（1）不同叶轮切削方式不同（2）切削后的叶轮叶片锉尖可以改善叶轮的工作性能（3）叶轮切削是解决水泵类型、规格有限性的一种方法。未切削—→切削一次—→切削二次—→高效方框图见图2-50（P60）〖作业〗18.某循环水泵站中，夏季为一台型离心泵工作，水泵叶轮直径，管路中阻力系数，净扬程。到了冬季，用水量减少了，该泵站须减少15%的供水量，为了节电，到冬季拟将另一备用叶轮切小后装上使用。问：该备用叶轮应切削外径百分之几？（12sh-19型离心泵特性曲线见下图）§2.10离心泵并联及串联运行工况并联工作的特点:(1)增加水量(2)节能与安全供水(3)灵活一、并联工作的图解法—→定性1．水泵并联性能曲线的绘制（相）等扬程下流量（数值）相加，即不考虑管道水头损失；考虑管道水头损失时，各台水泵性能曲线不能直接相叠加管道水头损失思路：寻求能量平衡点的过程（1）水泵能量（高能级）扣除损耗在管路上的能量——折引法；（2）吸水井能量（低能级）增加损耗在管路上的能量2．相同型号、相同水位的两台水泵并联【一】定速运行工况法步骤：①绘制水泵特性曲线；②将曲线相叠加，得并联后曲线；③绘制管道系统特性曲线；④交曲线于点，即为并联工况点；⑤过点作平行线交曲线于点，即为并联工作时单泵工况点。【二】折引法步骤：①绘制水泵特性曲线及管道损失特性曲线或；②在曲线上扣除损失，得折引后曲线；③将折引后曲线叠加得并联曲线；④绘制管道系统特性曲线交曲线于点，即为并联工况点；⑤过点作平行线交曲线于点，即为并联工作时单泵工况点。3．不同型号、相同水位的两台水泵并联步骤：①绘制水泵特性曲线及管道损失特性曲线或；②在曲线上扣除损失、，得折引后曲线；③将折引后曲线叠加得并联曲线；④绘制管道系统特性曲线交曲线于点，即为并联工况点；⑤过点作平行线交曲线于点Ⅰ、Ⅱ，即为并联工作时单泵流量点。4．相同型号的两台水泵（一定一变）并联（1）已知调速后两台泵总的供水量，求调速泵转速；步骤：①绘制水泵特性曲线及管道特性曲线,得出点；②点纵坐标即为点测压管水头高度；③绘制管道损失特性曲线，在曲线上扣除损失，得折引后曲线，与高度线交于点；④由点引垂直线交于（）点，即为定速泵工况点；⑤调速泵流量，扬程，即为点；⑥按求得值，画过（）点的等效率曲线，交曲线于（）点；⑦按比例律求转速（2）已知定速泵、调速泵转速，求二泵并联的工况点。（略）5．一台水泵向两个并联工作的高位水池输水（1）测压管水面高于两个水池水面；步骤：①绘制水泵特性曲线及管道损失特性曲线；②在曲线上扣除损失，得折引后曲线；③绘制管道系统特性曲线、；④将曲线、叠加得并联曲线，交曲线于点；该点即为点总流量；⑤过点作垂直线交曲线于点，即为水泵工况点。（2）测压管水面介于两个水池水面之间；步骤：①绘制水泵特性曲线及管道损失特性曲线；②在曲线上扣除损失，得折引后曲线；③在池水面线上扣除管道损失，得曲线；④将曲线、叠加得总和曲线；⑤绘制管道系统特性曲线，交曲线于点；该点即为段总流量；⑥过点作水平线交曲线、于点、，即为流量、（3）测压管水面等于高处水池水面；（临界状态）二、定速运行并联工作的数解法（不要求）三、调速运行并联工作的数解法（不要求）四、并联工作调速泵台数的选定原则：调速泵在调速运行时仍能在较高效率范围内远行五、水泵串联工作〖作业〗21.某机场附近一个工厂区的给水设施如图2-112所示。已知：采用一台型离心泵工作，转速，叶轮直径，管道阻力系数，，试问：（1）当泵与密闭压力水箱同时向管路上B点的四层楼房屋供水，B点的实际水压等于保证4层楼房屋所必须的自由水头时，问B点出流的流量应为多少？（2）当泵向密闭压力水箱输水时，B点的出流量已知为时，问泵的输水量及扬程应为多少？输入密闭压力水箱的流量应为多少？§2.11离心泵吸水性能水泵正常工作的前提，正确选择水泵吸水条件正确的吸水条件：抽水过程中，泵内不产生气蚀的条件一、吸水管中压力的变化及计算图2-79：吸水管至水泵入口压力变化曲线最低压力值（）的确定1．吸水池水面和真空表处1-1断面能量方程————（2-141）2．吸水池水面和叶片入口稍前处0-0断面能量方程————（2-142）3．0-0断面中心点与叶片背水面靠近吸水口的断面K点能量方程————（2-143）也可写成令，则————（2-144）将式（2-144）代入式（2-142），可得：，可改写为————（2-145）式2-145的含意是：

吸水池水面上的压头（）和泵壳内最低压头（）之差用来支付以下能量：1．把液体提升高度；2．克服吸水管中水头损失；3．产生流速水头、流速水头差值、供应叶片背面K点压力下降值。左边各项（）表示吸水井中能量富裕值右边各项表示泵壳内外压力水头的降落，以真空表为界1．真空表所示是泵壳外压力降落值（），反映真空表安装处实际压头下降值；2．泵壳内压力降落值，是叶轮进口及进口附近叶片背面的压头值二、气蚀和气穴1．发生条件：降低到被抽升液体工作温度下饱和蒸汽压力（）以下时2．水的饱和蒸汽压力（）：在一定水温下，防止水汽化的最小压力。其值与水温有关。3．气穴现象：—→水汽化、冷沸—→气泡中充满蒸汽、气体—→进入高压区—→压破—→局部水锤4．气蚀：气穴现象侵蚀材料的结果气穴现象—→局部水锤—→金属疲劳—→电化腐蚀—→完全蚀坏5．对不同水泵的影响（1）较低时（流槽狭长、易于堵塞），出现气蚀后曲线迅速降落（2）较高时（流槽较宽、不易堵塞），出现气蚀后曲线逐渐降落，再锐降三、水泵最大安装高度由式（2-141）知，；而则注意：1．各泵给定允许吸上真空高度，该值即为的最大极限值。>时，开始气蚀2．为条件值，与当地大气压及水温有关大气压降低、水温升高，都会导致减小。关系见表2-8，9。大气压不是标准大气压、水温不等于20°C时，修正如下：【例题】12-19型离心泵，流量为220l/s时，=4.5m，泵进口直径为300mm，吸水管自喇叭口到泵进口水头损失为1m，当地海拔1000m，水温40°C，计算最大安装高度。四、气蚀余量由公式（2-141）：（2-145）：得当气蚀时，，可以写成又则§2.12离心泵机组的使用及维护一、启动前的准备工作1．螺栓、润滑油、阀门、仪表、供配点设备2．盘车、灌泵二、运行中应注意的问题1．仪表工作是否正常稳定2．流量计指示是否正常3．填料盒处是否发热滴水是否正常4．泵与电机的轴承升温5．保证油环随泵轴作不同步转动6．定期记录有关数据7．注意停车顺序三、水泵的故障及其排除见表2-10四、水泵与电机的更新改造§2.13轴流泵及混流泵一、基本构造1．吸入管：流线型喇叭口或流道型—→改善入口处水力条件2．叶轮：3．导叶：消除水流的旋转运动，变旋转动能为压能4．轴和轴承：传递扭距；径向定位、承受推力5．密封装置二、工作原理

空气动力学机翼升力原理三、性能特点1．扬程随流量减小而剧烈增大，曲线陡降，并有转折点；2．曲线也是陡降曲线，时，轴概率，故应开阀启动；3．曲线呈现驼峰形，高效段很小。4．气蚀余量四、混流泵§2.14给水排水工程中常用的叶片泵一、IS系列单级单吸式离心泵1.用途：吸送温度不超过80℃清水及物化性质相似的液体2．特点（1）性能分布合理（2）标准化程度高，效率达到国际水平3．型号意义例如：IS100-65-250AIS——采用国际标准的单级单吸清水离心泵100——水泵吸入口直径，mm65——水泵压出口直径，mmA——叶轮第一次切削4．结构（1）比一般单级单吸式离心泵效率和吸程有较大提高，噪音低、振动小；（2）拆开联轴器，能取下整个轴承转动部件；（3）泵旋转方向自进口看为逆时针方向。二、Sh（SA）系列单级双吸式离心泵1．用途：城市给水、工矿、电站、水利工程、农田灌溉及排涝2．型号意义说明例如：12Sh-28A12——水泵吸水口直径，英寸；Sh——单级双吸卧式离心泵；28——比转数被10除的整数倍A——叶轮第一次切削3．形式（1）SA型、S型：吸水口与压水口均在泵轴线下方（2）SLA型：泵轴立式安装3．结构（1）泵轴：优质碳素钢；其余：铸铁（2）泵进出口均在泵轴线下方（3）从电动机端向泵看，为逆时针方向旋转。三、D（DA）系列分段多级式离心泵1．用途：吸送清水及物化性质相似的液体，适合于城市给水、工厂、矿山排水。2．型号意义例如：100D16A×12100——水泵吸水口直径，mm；D——单吸多级分段式；12——水泵级数（叶轮数）A——叶轮第一次切削3．结构（1）泵轴：优质碳素钢；平衡环：铸铜：其余：铸铁（2）泵进出口均在泵轴线下方（3）从电动机端向泵看，为顺时针方向旋转。四、J（JD）系列深井泵referto:§4.10五、潜水泵六、污水泵、杂质泵1．用途：适用于抽送带有纤维或其它悬浮物的液体；不适用于抽送含有酸、碱、盐等能引起金属腐蚀的化学混合物液体。供城市工矿企业排除污水之用。3．结构第三章其它水泵§3.1射流泵一、工作原理1．原理：相对流动的两种流体，流动速度高的流体压力将降低。2．性能参数：（1）流量比α=（2）压头比β=（3）断面比m=二、射流泵的应用1．特点优点：（1）构造简单、尺寸小、重量清、价格便宜；（2）便于就地加工，安装容易，维修简单；（3）无运动部件，起闭方便，断流时无危险；（4）可以抽升污泥或其它含颗粒液体；（5）可以与离心泵串联缺点：效率较低2．用途（1）离心泵的抽气引水装置（2）给水处理厂中抽取液氯和矾液（3）地下水除铁时用做充氧装置（4）排水工程中搅拌和混合污泥（5）与离心泵联合工作，增加其吸水高度（6）土方施工中，降低基坑地下水位§3.2气升泵一、工作原理实物见实验室二、气升泵装置总图1．空气过滤器2．风罐3．输气管4．喷嘴5．扬水管6．气水分离箱三、气升泵计算1．求定空气压缩机性能参数（1）风量（2）风压（3）空气压缩机实际功率（4）气升泵效率2．气升泵各部件尺寸的确定扬水管直径、输水管直径，喷嘴位置§3.3往复泵一、工作原理农村抽水井二、性能特点与应用第四章给水泵站§4．1泵站的分类与特点*按机组与地面相对标高关系：地面式、半地下式、地下式**按操作条件及方式：人工手动、半自动、全自动、遥控***按在系统中的作用分类：一级泵站、二级泵站、加压泵站、循环泵站一、一级泵站（取水泵站）1．作用：水源取水，送后续构筑物2．工艺流程：水源—→取水泵站—→给水处理厂3．特点：均匀供水、连续运行；满足最高日用水量要求3．泵站设计（1）平面设计：贵在平面①矩形泵站——常用于泵站深度小于10m时，易于平面布置，水泵量多时优势明显②圆形泵站——适用于泵站深度大于10m时，水力、结构条件好，适于水位变化幅度大、泵站较深时；不易于平面布置，水泵数量不宜过多③椭圆、菱形平面泵站：适用于流速大的河心泵站（2）土建结构——要求抗浮、抗裂、防倾覆、防滑坡etc（3）施工组织二、二级泵站1．作用：送一级泵站来水至管网2．工艺流程：给水处理厂送水泵站→管网3．特点：送水至用户，分级供水4．泵站设计（1）清水池调节一级泵站二级泵站之间流量差异（2）吸水井①分离式：有利于泵站运行安全②池内式（与清水池合建）a．每台泵单设吸水管，自吸水井吸水；泵数量少时，可以不设吸水井b．泵数量多时，吸水井分成两格c．两格之间设连通管、阀门或虹吸管三、加压泵站1．作用：输水配水过程中增加水压2．形式（1）串联加压（2）清水池、泵站四、循环泵站特点：水压稳定、水量变化小；安全性要求高；常位于冷却构筑物或净水构筑物附近§4．2水泵选择一、选泵主要依据主要依据：流量、扬程、变化规律—→特性曲线1．流量（1）一级泵站流量的确定①一级泵站的作用、特点②流量计算（小时）最高日平均时用水量Qd（最高日用水量）α——渗漏、自用水量系数，1.05～1.10（2）二级泵站流量的确定①二级泵站的作用、特点送水至用户，分级供水（无水塔）②流量计算（小时）—→最高日平均时用水量β——时变化系数系数，1.01～1.022．扬程二、选泵要点确定水泵的型号和台数1．大小兼顾，调配灵活参见例题P1232．型号整齐，互为备用3．合理利用水泵高效段4．远近结合5．方案比较三、其它因素1．水泵的构造形式对泵房的影响——大小、结构形式和内部布置等eg：潜水泵的安装；立式泵的安装2．保证水泵正常吸水条件3．选用效率较高的水泵4．备用泵的选择（1）水量不允许减小时：备用两套机组（2）水量允许短时间减小时：备用水泵满足最大水量（3）允许短时间断水时：备用一台水泵5．详细见手册、规范四、选泵后的校核校核消防流量和扬程备用泵的流量校核公式：式中：Q——消防时水量Qf——着火点用水量Q`——Qr——一级泵站水量tf——补水时间§4．3泵站变配电设施一、负荷等级及电压选择1．负荷等级——一般分为三级（1）一级负荷：人身伤亡、重大设备损坏且难以修复，造成重大损失例：大中城市的水厂及钢铁厂、炼油厂；地铁、医院、电台等。解决方法：独立电源、双回路供电（2）二级负荷：产生废品、材料报废、主要设备破坏，但采取措施可以避免例：多水源联网供水系统或备用蓄水池的泵站，大容量高地水池的城市水厂、民用住宅等。（3）三级负荷：一、二级负荷以外的。例：村镇水厂、小型水厂。2．电压选择电压等级：380V、6000V、10kV、35kV—→大型水厂小型水厂非标中型水厂二、泵站中常用的变配电设施1．见P130图4-12、4-132．开关柜的布置3．配电室建筑设计要求三、变电所1．变电所的类型及优缺点优点缺点适用条件独立变电所1．便于处理建筑关系2．安全1．浪费有色金属、电能2．维护管理不便1．两个以上泵房2．含有较大容量用电设备附设变电所1．便于处理结构关系2．变压器靠近用电设备普遍使用室内变电所1．便于处理结构关系2．变压器靠近用电设备1．建筑处理比附设所复杂2．维护管理方便普遍使用2．变电所的位置与数量（1）尽量位于用电负荷中心——节约有色金属（2）考虑周围环境例如：设置在锅炉房上风向——原因：①锅炉房的水、蒸气、灰尘影响配电设备；②配电设备间一般情况下不允许穿越水管；③不得不穿越时则不允许有接头、要有防结露措施（3）应考虑布线合理性、运输方便（4）变电所的数量由负荷及分散状况决定（5）发展余地3．变电所的布置方案四、常用电动机电动机的选用原则1．根据所要求的最大功率、转矩和转数决定电动机功率、转矩和转数2．根据电动机的功率大小、参考外电网电压决定电动机电压见教材P.1323．根据环境和条件决定电动机的外形和构造4．根据投资少、效率高、运行简便等条件决定类型五、交流电动机调速1．交流电动机调速公式同步电动机 异步电动机 式中n——电动机转速；f——交流电源频率（Hz）；P——电动机极对数；S——电动机运行的转差率2．调节转速的方法（1）调节转差率S转差率调节方法：改变定子电压、转子电路的附加电阻等缺点：效率低（2）调节同步转速①变极调速：改变定子绕组极对数缺点：调节范围小②变频调速既适用于同步电动机也适用于异步电动机变频调速应用于高层建筑给排水§4．4水泵机组的布置与基础原则：可靠、安全、方便；管道最短、接头最少，留有余地一、基本形式（按机组轴线方向）1．纵向排列2．横向排列3．横向双行排列二、布置比较布置形式优点、缺点适用条件纵向排列优点：1．悬臂式水泵吸水管处于顺直状态2．布置紧凑，泵房面积小3．电机轴抽出方便缺点：1．泵房跨度大2．管道配件多，水力条件差3．单轨吊车起吊水泵、电机不方便1．单级单吸悬臂式离心泵，如IS等。2．一般适用于小泵房横向排列优点：1．泵房跨度小2．进出水管顺直，水力条件好3．水头损失小，节省电耗缺点1．泵房较长2．管道配件拆卸不便1．侧向进水和侧向出水的水泵，如Sh型、SA型单级双吸卧式离心泵2．中小水厂采用较广泛3．水泵台数不宜超过5~6台4．吸水管阀门可以放在泵房外横向双行排列优点1．布置紧凑，泵房建筑面积小2．管道配件简单，水力条件好缺点1．泵房跨度大2．水泵倒顺转布置，订货和检修麻烦3．泵房内较挤，检修空间小4．需采用用桥式起重机，投资较大1．适用于大型双吸卧式离心泵2．水泵在6台以上3．要求采用沉井法施工而不容许泵房太长时4．机组布置可以参照单行顺列有关规定三、基础1．作用支承并固定机组—→坚实牢固；地基坚实2．基础尺寸（1）有样本手册时按样本手册（2）无样本手册时①有底座的小型水泵L=底座长L1+（0.15～0.20）mB=底座螺孔间距b1+（0.15～0.20）mH=底座地脚螺钉长l+（0.15～0.20）m②无底座的大中型水泵平面尺寸：泵、电机(取其宽者)地脚螺钉间距+（0.4～0.5）m高度确定：同有底座的小型水泵四、机组布置参见《快速设计手册》P.153§4．5吸水管路与压水管路一、对吸水管路的要求1．材质：钢管、铸铁管—→强度高、不易漏气，易于修复2．减少配件、尽量顺直（1）非自灌充水时应该单独设置吸水管（2）自灌充水时宜单独设置吸水管；无条件时可以合并吸水管，用手动闸阀启闭3．坡度：i>5‰4．间距：≮0.7m5．流速：6．偏心减缩7．吸水管口的位置a．淹没深度b．边距c．间距二、对压水管路的要求1．材质：通常钢管、焊接2．接头：柔性、伸缩、可挠曲接头3．止回阀（1）条件：井群、规模等（2）位置：通常位于水泵与压水闸阀之间——常坏，防止水倒灌；便于开启有时位于压水闸阀之后——检修时节水，泵房易淹4．流速三、管路布置1．吸水管的闸阀必要数量——仅适用于吸水管路很长但又不设吸水井时2．输水干管的布置3．压水管路的布置（1）任一台水泵、阀门检修不影响其它水泵工作（2）每台水泵能输水至任何输水管——靠阀门调节来实现四、吸水管路和压水管路的敷设原则：保证使用检修上的便利、安全1．距离（管管、管墙）2．支墩——作用同于基础、吊架、支架3．泄水口4．管沟盖板管径（DN）吸水管设计流速（m/s）压水管设计流速（m/s）<2501.0～1.21.5～2.0250～10001.2～1.62.0～2.5>10001.5～2.02.0～3.0§4．6泵站水锤及其防护一、停泵水锤1．水锤：（压力管道）流速剧烈变化—→压力剧变2．停泵水锤：开阀停车、水流速剧变3．原因（1）电力/电气设备故障、误操作（2）雨天雷电（3）机械故障（4）管理维护不善4．分析（压力管道内水流）有止回阀：（2）无止回阀水泵工况—→制动工况=1\*ROMANI—→水轮机工况—→制动工况=2\*ROMANII（3）水柱分离现象和断流（弥合）水锤停泵—→（泵站及管路内）压力降落—→某处压力低于—→水汽化—→水柱分离—→重新弥合—→断流水锤二、停泵水锤危害1．事故2．发生条件三、防止措施1．防止水柱分离2．防止升压过高（1）水锤消除器（2）气缸（3）采用缓闭阀门（4）取消止回阀取消止回阀时应进行停泵水锤计算，目的是①求水泵机组在水轮机工况下的最大反转数:水泵叶轮、电机转子的机械强度②泵壳内部及管路沿线的最大正压值:有无爆管及损害水泵的危险③泵壳内部及管路沿线的最大负压值:有无水柱分离的可能帕马金图表法计算停泵水锤K1=1.79×106例题：见P153泵站取消止回阀后应采取措施：（1）输水管线适当地点设补气阀，一般在出水管阀门切换井（2）输水管出口处设轻质拍门（3）双螺母或单螺母加止