水泵与水泵站基本理2

1、水泵与水泵站基本理论水泵的分类和定义水泵：是一种水力机械，是把外界的能量传给被抽送的液体，使液体能量增加，以达到提升和输送液体的目的。分类：叶片泵、容积泵、其他类型的泵离心泵、混流泵、轴流泵 三种为叶片泵水泵的主要构件：1、泵轴：是带动叶轮旋转的主要零件，必须有足够的强度，用以传递扭据。2、叶轮：离心泵叶轮分为封闭式、半封闭式、开敞式；轴流泵叶轮 根据叶片在叶轮上能否调节安装角度可分为固定式、半调节式、全调节式；混流泵叶轮介于离心泵、轴流泵之间。3、口环：又叫减漏环、密封环，作用是防止泄漏。4、轴封装置：填料密封函：是由填料函、填料盒、调料压盖、填料等组成。填料、填料压盖、水封环组成填料函。水

2、封环（填料环）作用：水封、冷却、润滑。机械密封：分静环、动环。5、轴承：离心泵：轴承的作用是支承转动部分的重量，以及承受泵在运行中的轴向力和径向力。轴流泵：导轴承的作用是引导机组的转动部件准确地绕轴线转动，承受转动部件的径向力。6、压水室：用来安装叶轮。种类：导叶式、轴流式两种。泵壳：有蜗壳式、导叶式两种。导叶体作用：扩散水流、回收部分动能、改变出水流方向。水泵的结构1、 离心泵 （见书P3） 特点：扬程高、流量小2、混流泵 （见书P15） 3、轴流泵 （见书P15） 特点：大流量、低扬程4、贯流泵 ：是卧式轴流泵的一种，由电动机、减速装置和水泵组成一整体，装设在水下堤坝内部的机坑内，近似直圆

3、筒形，水力损失小，提水效率高。分为：轴伸贯流式、竖井式、灯泡式、全贯流式一、离心泵定义：离心泵是利用叶轮旋转时产生的离心力的作用来输送和提升液体的。特点：扬程高、流量小原理：当电动机通过泵轴带动叶轮高速旋转时，叶轮中的水由于受到惯性离心力的作用，由叶轮中心甩向叶轮外缘，并汇集到泵体内，获得势能和动能的水便被导向出水口，沿出水管送至出水池。结构、型式特征分为：1、单级单吸离心泵（B/BA）2、单级双吸离心泵（S/SH）3、多级泵（一）单级单吸离心泵：特点：仅有一个叶轮，叶轮仅一侧有吸入口。结构：由叶轮、泵体、泵轴与轴承、轴封等组成。1、叶轮：把能量传给液体的具有叶片的旋转体称叶轮。水泵的叶轮可以

4、分为：封闭式、半封闭式、开敞式。2、 泵体：泵体分进水接管、螺旋型压水室和出水接管，它们与叶轮一起组成了水泵的过水流道。3、 泵轴与轴承：泵轴：是带动叶轮旋转的主要零件，必须有足够的强度。它的一端固定叶轮，另一端装联轴器或皮带轮，组成泵的转动部件。轴承：是支承泵转子的部件，承受轴向力和径向力。4、 轴封：填料密封是最常见的一种轴封形式。它由填料、填料压盖、水封环（填料环）、填料盒等组成。单级单吸离心泵特点：扬程较高、流量较小、结构简单、维修容易，体积小、移动方便。（二）单级双吸离心泵（SH型）定义：双吸泵的叶轮形状是对称的，好像由两个相同的单吸式叶轮背靠背地连接在一起，水从两面进入叶轮。（三）

5、多级泵（DA）定义：水泵运行时，水流从第一级叶轮排出后，经导叶进入第二级叶轮，再从第二级叶轮排出，后经导叶进入第三级叶轮，依次类推。叶轮级数愈多，水流得到的能量愈大，扬程就愈高。二、轴流泵 分为：立式（ZL）卧式（ZW）斜式（ZX）定义：是利用叶轮再水中旋转时所产生的推力将水推挤上升的。特点：大流量、低扬程。原理：立式轴流泵叶片安装再进水池最低水面以下，当电动机通过泵轴带动叶片旋转时，叶片对水产生推力（又称升力），使水得以提升，水流经导叶后沿轴向流出，然后通过出水弯管、出水管输送至出水池。结构：由进水喇叭、叶轮、导叶体、出水弯管、泵轴、橡胶轴承、密封装置、叶片调节机构等部分组成。1、进水喇叭：

6、进水喇叭为一流线型呈喇叭状的进水管，其作用是使水流以最小损失均匀平顺地引向叶轮，多用铸铁制成。2、叶轮：是轴流泵的主要工作部件，通常由叶片、轮毂体和导叶锥组成。根据叶片在叶轮上能否调节安装角度，可分为：固定式、半调节式（B）、全调节式（Q）三种。轮毂体：是用来安装叶片和叶片调节机构等零件的。有圆柱形、圆锥形、球形三种。3、导叶体：是由导叶、导叶毂和叶轮外壳共同组成，大型轴流泵的导叶体和叶轮外壳是分开的，装在叶轮上方，为圆锥形。作用：是把从叶轮中流出的水流的旋转运动转变为轴向运动。4、出水弯管：是用以改变出流方向。大型泵站的出水弯管是以钢筋混凝土浇筑的出水流道截面为扁圆形，靠近出口有隔舌。5、泵

7、轴：是用优质碳素钢锻成，用以传递扭矩。轴的下端与轮毂体连接，上端与电动机用联轴连接。在泵轴与导轴承接触的轴颈处，一般都包有一层不锈钢和喷镀不锈钢，以提高光洁度及耐磨、耐腐蚀性。6、轴承：有导轴承（橡胶轴承）、推力轴承两种。导轴承：作用是引导机组的转动不见准确地饶轴线转动，承受转动部件的径向力。导轴承可分为：水润滑轴承和油润滑轴承。最常见的是橡胶轴承。推力抽承：是用以承受水流作用在叶片上的轴向压力以及水泵、电动机转动部件的重量，维持转动不见的轴向位置，并将轴向压力穿到基础上去。7、密封装置：由填料函、填料盒、填料压盖、填料等组成。8、叶片调节机构：有液压式和机械式两种。三、混流泵（HB）混流泵是

8、介于离心泵和轴流泵之间的一种泵，其工作原理是既利用离心力作用又利用推力使水上升，而达到提水目的。混流泵的构造：以导流结构不同可分为蜗壳式和导叶式两种。四、贯流泵抽水装置有哪些零部件组成？由水泵、动力机、传动机构、管道和各种附件组成。水泵的性能参数：（1）流量；（2）扬程；（3）转速；（4）功率；（5）效率（6）允许吸上真空或汽蚀余量。（1）流量：又称出水量、排水量。是指单位时间内（1秒种或1小时）从水泵出口排出进入管路的液体体积或质量。液体体积为体积流量用Q表示。液体质量为质量流量用G表示体积流量单位：L/S，M3/n质量流量单位:kg/s t/h 换算1L/S=0.001m3/s=3.6m3

9、/h,1kg/s=3.6t/h体积流量与质量流量的关系：Q=G/ -液体的密度，单位kg/m3从原出口实际流出的流量称实际流量。水泵铭牌上所标出的流量是这台水泵的设计流量，又称额定流量。（2）扬程：泵的扬程是能量的概念，它指单位重量的液体流过水泵后能量的增加。用“H”表示，单位：米H=Hx+Hy；Hx：吸水扬程；Hy：出水扬程。H=H需=H实+h损 h损=h压损h吸损， h损损失水头水泵能把水吸上来的高度，叫做吸水扬程。水泵能把水压出来的高度，叫做压水扬程。计算高度的基准面：离心泵是以泵轴中心线为界。 立式轴流泵以进水池水面为基准面。（3）转速：是指水泵叶轮每分钟旋转的次数。用n表示，单位：r

10、/min。水泵铭牌上的转速，称为“额定转速”。当转速变化时，水泵的其他五个性能参数都相应地发生变化。（4）功率：是指水泵在单位时间（秒）内做功的大小。用N表示，单位：kw，(HP) 1马力(HP)=0.736kw 1kw=1.36马力(HP)分为：轴功率，有效功率，配套功率。输入功率：即原动机传给泵轴的功率，又称轴功率。用N轴泵的性能表上或铭牌上所注的功率，就是轴功率。N轴=N效+N损泵内损失功率N损主要包括：机械损失、容积损失、水力损失。机械损失：泵转动时，泵轴和轴承、填料等，叶轮转动与水，等摩擦。容积损失：叶轮与泵体之间的间隙能使少量水回流到叶轮进口及填料函处等。水力损失：水流在进出口流道

11、、叶片中的摩擦损失，水流流速、流向引起损失。输出功率：是水流从水系那里得到的净功率。也叫有效功率。用N效N效=RQH/102（KW） N效=gQH/1000（KW）：水的密度Kg/m3 g：重力加速度m/s2 Q：流量m3/sH：扬程m r：密度Kg/L输入功率与输出功率之差为泵内损失功率。配套功率：是指一台水泵应是配动力机的功率数位。用N配配套功率一般取轴功率的1.11.3倍。N配=（1.11.3）N轴（5）效率：是水泵有效功率与轴功率的比值。用表示，大小用%表示。是一项重要的技术经济指标。=N效/N轴×100%=rQH/102N轴×100%水泵铭牌上的效率是对应于通过设

12、计流量时的效率。为最高效率。水泵总效率为三个效率，即容积效率，水力效率，机械效率的乘积。目前我国国产水泵中：中，小型水泵效率为70%-85%，大型水泵的效率为85%-90%。（6）允许吸上真空度：是指水泵不发生气蚀时泵进口处允许的最低压力。用Hs表示，单位：米水柱气蚀余量：是指泵进口处单位体积的液体所具有的超过汽化压力的富余能量。用h单位：米水柱。水泵的允许吸上真空度越大（或气蚀余量越小），则水泵的气蚀性能越好。水泵的工作参数数字 汉语拼音 数字 数字 字母表示水泵进口 表示泵的种类 泵的流量 泵的扬程或1/10比转数 ABC表示叶轮或出口直径 的加工程度1 离心泵： B或BA表示单级单吸悬臂

13、式 S或SH表示单级双吸卧式 D-表示多级2 轴流泵： ZLB ZWB ZXB Z轴流式 L立式 W卧式 X斜式B叶片为半调节 Q叶片为全调节3 混流泵： HB HL HWH混流泵 B卧式 L立式水泵速度三角形：V绝=V圆+V相绝对速度与圆周速度的夹角称为绝对液角。相对速度与圆周速度相反方向的夹角称为相对液角。水泵相似律是两台水泵在满足几何相似、运动相似和动力相似的前提下，它们的流量、扬程、轴功率遵循一定的变化规律。第一相似律：Qp/Qm=(Dp/Dm)3·np/nm第二相似律：Hp/Hm=( Dpnp /Dmnm)2第三相似律：Np/Nm=(Dp/Dm)5·(np/nm)

14、 3 水泵的比例律：Q1/Q2=n1/n2 H1/H2= (n1/n2)2 N1/N2=(n1/n2)3比转速：比转速是对水泵性能进行比较的一个综合数据。是特指扬程为1m，功率为1马力（HP）（0.735KW）,流量为0.75m3/s时，模型泵的叶轮的转速。ns3.65nQ/H3/4n：水泵的额定转速，r/min；H：水泵的额定扬程，m；H/Z：Z指泵的级数；Q：水泵的额定流量，m3/s，双吸泵应取Q/2。比转速与出水条件有关。水泵的实际性能水泵的流量和扬程关系曲线是一条随着流量增加而下降的曲线。扬程曲线离心泵的扬程曲线下降较平缓，轴流泵的扬程曲线下降较陡。功率曲线：离心泵的功率曲线是一上升的

15、曲线，即功率随着流量的增加而增加。 轴流泵的功率曲线是一下降的曲线，即功率随着流量的增加而减小。效率曲线：在某一流量下对应的效率最高，称之为最高效率点。将最高效率点下降58%的两点所对应的流量点之间的范围称“高效区”，水泵运行希望在此高效区内，以发挥更大的效益。离心泵的功率流量曲线，是一条随着流量的增加而增加的曲线，在小流量时，水泵的功率较小，因此离心泵在起动时，可以关阀起动，使得动力机在小功率时，平稳启动，然后逐步开阀，进行正常运行。轴流泵在小流量时，轴功率很大，可以达到额定功率的2倍左右，对轴流泵不能关阀起动，必须开阀起动，以减少起动功率。水泵的气蚀与防护气蚀：又叫空化，是液体的特殊物理现

16、象。气蚀对水泵性能的影响：1、 性能曲线下降；2、过流部件遭到剥蚀；3、气蚀产生振动和噪音；气蚀类型分四种：I类气蚀；II类气蚀；III类气蚀；IV类气蚀。I类、II类气蚀刻称为“无危害性气蚀”，III类气蚀称“有害气蚀”，IV类气蚀称为“间隙气蚀”。必需气蚀余量（临界气蚀余量）：在气蚀临态时，水泵吸水装置能量扣除吸上高度和吸水管损失超过当时当地气化压力所剩的富余能量，用h临表示。 h临=V²/2g+W²/2g ：动能系数，通常=1.01.2； ：气蚀系数。有效气蚀余量（装置气蚀余量）：是指水泵进口处液体所具有的超过当时温度下气化压力的富裕能量，用表示。h装=Pa/g H吸

17、 h吸 Pv/g允许气蚀余量：是指适当加大保证水泵工作不发生气蚀的情况下的气蚀余量。用h允表示。允许气蚀余量越小，水泵的气蚀性能越好。当h装h允时，水泵不发生气蚀，反之水泵发生气蚀。允许吸上真空高度：保证水泵压力最低点不产生（或产生较微弱的对水泵工作无危害）气蚀时在水泵进口处允许的最大真空度。气蚀相似律：是反映几何形状相似、运动工况相似的水泵其气蚀性能之间的关系。两台相似的水泵，根据水泵的相似理论可推得它们的气蚀余量之间的关系。h临/h临M=(nD/nMDM)2 比尺效应 hr1/hr2=(n1/n2)2气蚀比转速是表明水泵气蚀性能的重要参数，也是气蚀相似性的重要判断依据。与推求水泵比转速相类

18、似，可由水泵的相似理论推求出水泵的气蚀比转速。C3.65nQ/h临3/4Q：最高效率点流量，m3/s，双吸泵Q/2； n：r/min； h临：气蚀余量，m。气蚀比转速越大，抗气蚀性能越好。水泵安装高度的确定：根绝水泵的允许吸上真空高度Hs 计算：Hx=Hs - hx - v²/2g v²/2g：速度水头，hx：吸水管的损失水头m，Hx：水泵安装高度m水泵气蚀的防治与改善1、提高水泵抗气蚀能力：从设计和制造工艺两方面保证；满足在使用地点，运行工况和使用条件下不发生气蚀的要求，最好购买用抗气蚀能力好的材料制成的水泵。2、在水泵装置上和水泵运行中采取一些措施：要尽量减少不必要的管

19、路附件，如：底阀，弯头，闸阀等。管路不要太长，进口管径大一些。合理设计进水池，引水建筑物，使水流平顺地进入水泵，以改善进口水流状态。运行中要及时清理拦污栅，避免在水泵站进水中产生过大的水位落差。必要时，在满足运行要求的前提下，可适当降低水泵转速。对已经被气蚀损坏的过流部件，可采用表面保护技术加以修护。对重要水泵，采用不锈钢等抗气蚀材料制作水泵。水泵工况调节：1、 变速调节；2、变径调节；3、变角调节。变角调节方式：1固定式，2半调节，3全调节。全调节：分为油压式调节和机械式调节。全调节特点：1、在较大流量范围内，保持水泵运行效率不变，是比较经济的工况调节方法。2、根据需要可以使动力机始终在满载

20、的情况下运行。效率高，抽水多，长期保持满载，提高电机效率和功率因数。3、泵小角度起动，阻力矩小，减小动力机的起动负荷，便于机组起动，在停车前先把叶片安装角度减小，可以减低停车时的倒流速度。泵房： 泵船 移动式 泵车泵房分基型干室型 固定式 湿室型块基型 一、 分基型泵房特点：房屋基础与机组基础分开。形式：斜坡式挡土墙式混合式，使用于水源水位变幅小，水源侧岸坡稳定，安装卧式机组的场合。二、干室型泵房特点：将泵房底板和侧墙用钢筋混凝土整体浇筑形成一个不透水的泵室。适用于进水池水位变幅较大或水泵吸程较低。形成：矩形圆形。分为上下两层：上层安装电气设备，下层安装水泵动力机管道。三、 湿室型泵房采用开敞

21、式进水池，进水池位于泵房的下部，水泵置于池内，形成一个具有自由水面的泵室。分为上层电机层；下层水泵层。形式：墩墙式、排架式、圆筒式、开敞出流式。四、 块基型泵房特点：将水泵的基础、进水流道和泵房地板用钢筋混凝土浇筑成一块整体，构成整个泵房的基础。分为整体式、分建式两种。泵房分为四层：自上而下为电机层（电动机和配电设备）、联轴层（联轴器、电缆、油气水管道）、水泵层（供排水泵）、进水流道层（进水流道、排水廊道）。泵房内部布置：卧式机组：分一列式和双列式。配电设备布置：集中布置（一端式、一侧式）、分散布置。进水建筑物：主要包括：进水涵闸、引渠、前池和进水池等。引渠的作用：是连通水源和泵房的明渠，保证

22、进水能力，水流平衡稳定，水力损失小。引渠的设计要求：1 要有足够的输水能力，以满足引水流量的要求。2 应尽量避开地质构造复杂。渗透性大和有崩塌可能的地段，渠身宜坐落在挖方地基上，并应少占耕地。3 要有拦污、沉沙、冲沙、拦冰等设施，防止污物，有害泥沙、冰块进入前池。4 应为前池、进水池提供良好的水流条件，动能损失要小。渠中流速要小于不冲流速，而不大于不淤流速，以防止冲刷和淤积。引渠的几何参数：1 尽量采用正向进水，即引水渠的中心线和前池、进水池的中心线在一条直线上。2 上渠弯道半径不宜小于渠道水面宽的5倍，左渠道弯道半径不宜小于渠道水面宽的2.5倍.弯道终点与前池进口之间宜有直线段,其长度为渠道宽度的10倍左右.3 引水渠中心线与河道中心线的交角(引水角)应控制在30º-50º之间.前池的作用: 平顺的扩散水流,将引渠的水流均匀的输送给进水池,为水泵提供良好的吸水条件;当水泵流量改变时,前池的容积起一定的调节作用,从而减小前池和引水渠的水位波动.前池的设计要求: 同