1、水泵及水泵站第一章 绪论1.1 泵站的地位及作用水泵：机械能、电能（流体）动能、势能流体水 水泵 气气泵，例如：真空泵、空气压缩机（鼓风机）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。严格地说，一台即为泵站地位：泵站投资占总投资的比重不一定很大，但不可缺少。作用：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、排涝市政工程给水工程：南水北调、第九水厂密云水库输水工程排水工程：城市管网下游污水、雨水提升建筑、消防其它：维护治安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、2容积式水泵泵体工作容积变化 refer to P117.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1 大型化、大容量化2 高扬程化、高（转）速化3 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
3、等形式3效率较高4流量小、扬程高的比转数约为 3580，一般流量和扬程的水泵为 80150，流量大、扬程低的水泵为 1503005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 50012004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
4、流量7低流量时效率低，水泵工作不稳定混流适用于流量大、扬程低的取水泵房，扬程比轴流泵高抗气蚀性能和效率比轴流泵好与同尺寸水泵相比，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泵比转数为 300500高效率工作范围比轴流泵宽潜水泵适用的流量与扬程范围较广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
5、内的抛物液面、雨中旋转的雨伞方程)2(20 zrgp单级单吸离心泵基本构造：（refer to P 5. 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一、 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：refer to P.5 图 2-3、P.100 图 2-92；（2）双吸式叶轮：refer to P.6 图 2-5、P.101 图 2-93。3按盖板分
6、（1）封闭式叶轮： P 5图 2-6（a）（2）敞开式叶轮： P 5图 2-6（b）（3）半开式叶轮： P 5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，如图 P2-4 中 11（2）叶轮与泵壳之间检漏环，如图 P2-4 中 12（3）泵轴与泵座之间轴承座，如图 P2-4 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
7、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 ） Q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）H单位： ； ； ；kgm/ 2/cmPa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）NkW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： uQHN液体的容重( )，单位： 3/mkgu五、转速（revolutionary）叶轮转
8、动速度，通常以每分钟转动的次/圈数来表示。 表示： n单位： （叶片泵）；i/r（往复泵）m次六、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sH泵的吸水性能，单位： O2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SV常用于反映轴流泵、锅炉给水泵的吸水性能，单位： OmH2铭牌：效率最高时、点例 12sh-28A A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 W
9、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 u（牵连速度）动坐标系统对静坐标系统的运动速度绝对速度 C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：； ),(nnU),(n2,1 与 之间的夹角；11 与 之间的夹角2C2（叶轮进水角） 与 反向延长线之间的夹角11Wu（叶轮出水角） 与 反向延长线之间的夹角22：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 2030。2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13 点假定：1.恒定流 2.均匀一致 3.理想液体（无粘性、损
10、失）2推导由动量距方程 MRCdtm)coscos( 1122因为 则 ；QtVgdtmT而 则 THMN THQRC)coscos( 1122则 )scos( 1122 RCgT 而 2Ru1u 2cou 11cosu3基本方程式：)(12uTgH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 1=90，即 Cu =0则基本方程式为： gCuHT22.扬程 与 、 有关。因为 与圆周速度 有关，而 。Tn2DT2u6022Dn3.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 H1与动扬程 H2 。动扬程 H2所占比例越小，泵内损
11、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 离心泵的总扬程考虑其它因素（水位、阀门、管网压力）影响时：P1、P 2绝对压强一 1-12-221EH即 gvPZgvZ2)(21 gvPZH21而 又 12Pdava1真空表读数 、压力表读数 相对值、相对压强vd即（2-27）vdvd HZgH21二0-01-1即（2-29）SvS hP021）（2-23-3即（2-30） dSddS HgvZH02）（）（ 将（2-29）（2-30）式代入（2-27）式，化简得：或 适用于各种
12、水泵装置，dssdshSTh扬程用途：1.自吸水井提升水至水塔，即静扬程 STH2.克服管路的水头损失 h特殊情况： 时，见图0STH例题：岸边取水泵房，见第 20 页例题、图。求水泵扬程。已知数据： ，sLQ/12， （ 铸 铁 ）， 压 水 管 长吸 水 管 长 mlml 3002。， 压 水 管 管 径吸 水 管 管 径 DDds35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。305N2.6 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 n=c 时： )(Qf
13、H)(FN)(QHs)(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TgCu222ctgCur （2-38）22ctHr又因为叶轮过水量可以表示为： ，也即： （2-39）rTFQ22FQTr式中 QT水泵理论流量F2叶轮出口面积C2r叶轮出口水流绝对速度的径向分速将（2-39）代入（2-38）中得 22ctgFugHTT式中 为常数。水泵转数一定时， 也为常数、2u后弯式叶片，TTBQA90理论扬程的修正：1叶流不均匀的影响 pHT12内部的水头损失 Th（1）摩阻损失 h 1（2）冲击损失 h 23容积损失泄流、回流造成的损失， TQV4摩擦损失轴承、填料、轴封及叶轮盖板
14、与水等的损失， Nhm前弯式叶片，TTBQAH902mVhTTTuNH二、实测特性曲线的讨论1流量与其它参数一一对应 sQ,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sHQ6流体不同于水时，特性曲线要换算 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Q、轴功率 以及效率 值。HN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
15、况强调数值；工况点强调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）jfhh管道摩阻损失之和fh管道局部损失之和,j )2(gvj1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likhf1 1（2）对于铸铁管： f2采用比阻（A）公式时（1）对于钢管： h f=Ak 1k3LQ2kl钢管壁厚不等于 10mm 时引入的系数k3管中平均流速小于 1.2m/s 时引入的系数（2）对于铸铁管：h f=Ak 3LQ22421QDgAklhk 为修正系数，对于钢
16、管 k=k1k3，对于铸铁管 k=k3管道水头损失特性曲线： P30,图 2-33；2QShS直径、长度、粗糙度、局阻等管道系统特性曲线： P30,图 2-34。HST管道系统特性曲线上任一点 K 的含义：任意点 K 的纵坐标，表示水泵输送流量为 QK将水提升高度为 HST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K 点是一个矛盾统一点： KHh1 曲线法：根据公式hQ ST水泵的运行工况点H静扬程，抛物线的最小值点ST管道水头损失，单增二次抛物线h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（Q M ，H M）水泵性能曲线 QH 与管道系统特性曲线 Qh 的交点；也是水泵的稳定工作点2当 QK QM 时：
