第三章其它水泵

第三章其它水泵3.1射流泵3.2气升泵3.3往复泵3.4螺旋泵3.5水环式真空泵3.6插桶泵3.7离心式风机与轴流式风机

§3.1射流泵3.1.1工作原理1.喷嘴2.吸入室3.混合管4.扩散管5.吸水管6.压出管H1：喷嘴前工作液体具有比能(mH2O)；H2：射流泵出口处液体具有比能．射流泵的扬程(mH2O)；Ql：工作液体的流量(m3／s)；Q2：被抽液体的流量(m3／s)；F1：喷嘴的断面积(m2)；F2：混合室的断面积(m2)射流泵射流泵射流泵的性能参数m0.150.200.250.300.400.500.600.700.800.901.00α2.001.300.950.780.550.380.300.240.200.170.15β0.150.220.300.380.600.801.001.201.451.702.00射流泵参数选取表3.1.2射流泵优点、缺点优点：⑴构造简单、尺寸小、重量轻、价格便宜；⑵便于就地加工，安装容易，维修简单；⑶无运动部件，启闭方便，当吸水口完全露出水面后，断流时无危险；⑷可以抽升污泥或其它含颗粒液体；⑸可与离心泵联合串联下作从大口井或深井中取水。缺点：效率较低。3.1.3射流泵的应用⑴用作离心泵的抽气引水装置。⑵在水厂中利用射流系来抽吸液氯和矾液，俗称“水老鼠”。⑶在地下水除铁曝气的充氧工艺中，利用射流泵作为带气、充气装置，以达到充氧目的。⑷作为生物处理的曝气设备及气浮净化法的加气水设备。⑸与离心泵联合工作以增加离心泵装置的吸水高度。⑹在土方工程施工中，用于井点来降低基坑的地下水位等。射流泵抽吸浮渣射流泵与离心泵联合工作§3.2气升泵3.2.1工作原理1.扬水管2.输气管3.喷嘴4.气水分离箱5.排气孔6.井管7.伞形钟罩气升泵Hhh1h0Hhh1h0根据连通管原理γw：水的容重(kg／m3)；γm：扬水管内水气乳液的容重(kg／m3)；H1：井内动水位至喷嘴的距离，称为喷嘴淹没深度(m)。H——提升高度(m)。只要γwh1＞γmH时，水气乳液就能沿扬水管上升至管口而溢出，气升泵就能正常工作。气升泵h1为常数时，水气乳液上升高度h取决于ρm的大小,当ρm足够小时,h趋向于无穷大,此时可以作出h-γm曲线,如右图黑线所示，但是通过实验可知道当ρm小到一个临界值ρm′时，再减小ρm就会引起升水高度的减小;反之当ρm一定时,要增大h必须使h1增大。h-γm曲线hh′0γm′γwγm3.2.2气升泵装置总图1、空气过滤器：空气压缩机的吸气口；2、空气压缩机；3、风罐：使空气在罐内消除脉动，均匀地输送到扬水管；4、输气管、喷嘴：喷嘴的作用是在扬水管内造成水气乳液；5、井管；6、扬水管：扬水管直径过小，井内水位降落大，抽水量将受到限制；扬水管直径过大，升水产生间断，甚至不能升水；7、气水分离箱。3.2.3气升泵优点、缺点及应用优点：井孔内无运动部件，构造简单，工作可靠，在实际工程中，不但可用于井孔抽水，而且还可用于提升泥浆、矿浆、卤液等。缺点：气升泵与深井泵相比，效率低。应用：对于钻孔水文地质的抽水试验，石油部门的“气举采油”以及矿山中井巷排水等方面，气升泵的应用常具有独特之处。§3.3往复泵3.3.1工作原理

1.原理：往复泵是依靠活塞在泵缸内往复运动来改变工作室容积，从而达到吸入和排出液体的目的。活塞往复运动，在泵缸中造成容积的变化并形成负压和正压，完成一次吸入和排出。2.结构：由泵缸、活塞、活塞杆、吸入和排出单向阀（活门）构成，3.种类：单动往复泵、双动往复泵、三动往复泵。泵缸活塞、活塞杆排出吸入单动往复泵的工作原理图双动往复泵的工作原理图三动往复泵的工作原理图对单动泵

对双动泵

活塞从左端点到右端点的距离叫行程或冲程。活塞往复一次，只吸入和排出液体各一次的泵，称为单动泵。由于单动泵的吸入阀和排出阀均装在活塞的一侧，吸液时不能排液，因此排液不是连续的。为了改善单动泵流量的不均匀性，多采用双动泵或三动泵。3.3.2往复泵的特点往复泵与离心泵相比，具有以下特点：1.流量：往复泵的流量只与泵本身的几何形状和活塞的往复次数有关，而与泵的压头无关。无论在什么压头下工作，只要往复一次，泵就排出一定的液体。其理论流量：单动泵流量曲线双动泵流量曲线三动泵流量曲线往复泵的特性曲线图2.扬程：往复泵的扬程与泵的流量无关，只要泵的机械强度及原动机的功率允许，输送系统要求多高的扬程，往复泵就能提供多大的扬程。但由于活门不能及时启闭和活塞环密封不严等原因造成液体泄露，形成了容积损失。往复泵的容积效率ηv小型泵（Q

＝0.1～30m3/h）：0.85～0.90中型泵（Q

＝30～300m3/h）：0.90～0.95大型泵（Q

≥300m3/h）：0.95～0.99由于容积损失，流量Q在扬程较高时会随扬程的升高略微减小。3.往复泵的工况点：结合管道系统特性曲线，可确定往复泵的工况点（1点）。往复泵的流量与管道系统特性曲线无关，所提供的扬程完全取决于管路情况（具有这种特性的泵称为正位移泵）。管道系统特性曲线往复泵工矿点的确定4.引水：往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的，所以在开动之前，泵内无须充满液体，往复泵有自吸作用。但往复泵的吸上真空高度也随泵安装地区的大气压强、输送液体的性质和温度而变，所以往复泵的吸上高度也有一定的限制。5.流量调节：在往复泵出口安装调节阀不能调节流量，且扬程随阀门开启度减小而增大。若出口阀完全关闭则会使泵的压头剧增，当超过泵的机械强度或发动机的功率限制，设备将受到损坏。所以往复泵必须开闸运行，管路上的阀门只是往复泵检修或停机时隔离之用。往复泵常用的节流调节措施有：⑴旁路流程：泵总流量不变，部分液体经旁路回到泵的进口，减小主管路系统流量。这种调节不经济，只适用于变化幅度小的经常性调节。⑵变速电机：改变活塞行程或改变驱动机的转速。带有变速装置的电动往复泵采用改变转速来调节流量是一种较经济且常用的方法。旁路流程项目往复泵离心泵流量较小、不超过300m3/h很大扬程很高较低转数低,小于400次/min很高,常用3000r/min效率较高较低流量调节不易调节容易调节适宜输送液体粘度较大液体，不含颗粒物粘度小的液体，污水等流量均匀度不均匀基本均匀结构复杂、零件多简单、零件少体积、重量体积大、重量大体积小、重量轻引水不需引水，能自吸一般不能自吸操作管理操作管理不便操作管理方便造价较高较低往复泵与离心泵比较表往复泵和离心泵的比较3.3.3往复泵的应用由于离心泵设计、制造工艺的发展很快，近代城市给水排水工程中，往复泵已经逐渐被离心泵取代。但在一些特殊场合往复泵仍有其独特作用1.工业部门的锅炉给水；2.输送粘性大的特殊液体；3.自吸能力要求较高的场合；4.一些需要高扬程、小流量的场合。3S2系列高压往复泵§3.4螺旋泵3.4.1工作原理如图螺旋泵倾斜放置在水中，当电动机带动螺旋轴时，螺旋叶片下端与水接触，水就从螺旋叶片的P点进入叶片，水在重力作用下，随叶片下降到Q点，由于转动时的惯性力，叶片将Q点的水又提升至R点、而后在重力作用下，水又下降至高一级叶片的底部．如此不断循环，水沿螺旋轴被一级一级地往上提起。3.4.2螺旋泵装置螺旋泵主要由电动机、变速装置、泵轴、叶片、轴承座、泵外壳等六部分组成。主要参数：1.倾角(θ)：指螺旋泵轴对水平面的安装夹角，倾角太大，流量减小。2.泵壳与叶片的间隙：间隙越小，水流失越少．泵效率越高。3.转速（n)：D2＜400mm时，可达90r/min，400＜D2＜1m时，转速可达50r/min，D2＞4m时，转速低于20r/min。4.扬程(H)：螺旋泵是低扬程水泵。扬程低、效率高。扬程太高时，泵轴过长，挠度大，制造运行都不利，同时螺旋泵的流失量会增大，流量会减小。5.泵直径(D)：泵的流量取决于泵直径。一般认为：泵直径越大，效率越高；泵直径与泵轴直径之比以2:1为宜；如果比例不当，叶片直径大，轴径过小，泵在旋转时产生离心力，被螺旋泵带上的水反而不多，反之，盛水空间小，效率低。6.螺距(S)：S=λ/Zλ——沿螺旋叶片环绕泵轴呈螺旋形旋转360度所经轴向距离，即为一个螺旋导程λ。

Z——螺旋头数，即叶片数，一般为1～4片左右，大型螺旋泵一般采用1片，小型采用2～4片。最佳D∶S＝1，即直径为1m时，其螺距也宜为1m。7.流量(Q)流量α——叶片的扬水断面率3.4.3螺旋泵优缺点优点：1.提升流量大，省电。2.螺旋泵只要叶片接触水面就可把水提升上来。3．泵站设施简单，减少土建费用。4.不需要设格栅，可直接提升杂粒、木块、碎布等。5.结构简单、制造容县，维修简单。6.转速较小，提升活性污泥，对绒絮破坏较少。缺点：1.扬程一般不超过6～8m，在使用上受到限制。2.不适用于水位变化较大的场合：3.螺旋泵必须斜装，占地较大。螺旋泵的应用§3.5水环式真空泵3.5.1水环式真空泵构造和工作原理图示1、图示2叶轮与泵壳成偏心，泵壳内充一定量的水，叶轮旋转使水形成环，相邻叶片旋转时与水环形成的空间（即气室）变大即进气，空间变小即空气被压缩，然后排气。旋转过程中，所有气室往复进气、压缩、排气的过程。3.5.2水环式真空泵的性能1.型号意义（主要有SZ、SZB、SZZ）S——水环式；Z——真空泵；B——悬臂式。SZZ——电机与真空泵为直联式SZ型水环式真空泵性能曲线图2.水环式真空泵的性能曲线3.水环式真空泵的优点：⑴结构简单，制造精度要求不高，容易加工；⑵结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置，故用较小的结构尺寸，可以获得较大的排气量，占地面积也小。⑶压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。⑷吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。4.水环式真空泵的缺点：⑴效率低，一般在30%左右，最高的可达50%。⑵真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水做工作液，极限压强只能达到2000～4000Pa。用油做工作液，可达130Pa。5.水环式真空泵的选择在给水排水工程中，真空泵主要用于离心泵引水。

——真空泵抽气量；

——漏气系数，一般取1.05～1.10；

——泵站中最大一台泵的泵壳容积

——吸水管中的空气体积；

——引水时间，一般不超过5分钟。§3.6插桶泵

是一种可移动的液体输送设备。主要类型有实验室用插桶泵、防爆型插桶泵、非防爆型插桶泵、电动插桶泵、气动插桶泵、罐用插桶泵等。1.原理由便携式单相电机带动传动轴旋转抽吸液体活采用气动马达通过气压差的作用，使活塞上下运动，带动导料活塞开闭起到提料的作用。使用插桶泵前使用插桶泵后TM型插桶泵抽送粘性液体2.使用方法：⑴先将导料管正确放入所要输送的料桶内；⑵将耐腐蚀软管连接出料口接至送料地点；⑶进气阀呈关闭状态，然后启动电机或连接气源。⑷调节进气阀进气阀，使流量符合要求。3.优缺点：⑴具有防爆、耐腐、防沉、低噪音等优点；⑵可移动，动力适用范围广，可用电、气；⑶价格便宜，操作简单，易于拆卸修理。3.7离心式风机与轴流式风机风机是一种通用机械，它在国民经济和国防工业各部门都有广泛的应用。工业上常用通风机按其结构形式有轴流式和离心式两类。3.7.1离心式风机1.离心式风机的分类：离心式通风机的应用十分广泛，按其产生风压可分为：⑴低压离心通风机：出口风压小于1.0kPa（表压），主要用于送风系统或空调系统。⑵中压离心通风机：出口风压1.0～3.0kPa（表压），主要用于除尘系统、管网较长阻力较大的通风系统⑶高压离心通风机：出口风压3.0～15.0kPa（表压），主要用于锻冶设备的强制通风及某些气力输送系统。低压离心式风机中压离心式风机高压离心式风机2.离心式风机的构造离心式风机主要工作部件有：叶轮、机壳、风机轴、和吸入口等⑴叶轮：离心式风机的叶轮和轴流式风机的叶轮基本一致，主要由前盘、后盘和轮毂组成①前向(前弯)叶片叶轮

：叶片出口安装角度

β2>90o的叶片称为前向(前弯)叶片。图

(1)为前向叶轮，图(2)为多叶前向叶轮。

②径向叶片叶轮：叶片出口安装角度β2＝90o的叶片称为径向叶片，图(3)为曲线型径向叶轮，图(4)为直线型径向叶轮。

③后向(后弯)叶片叶轮：叶片出口安装角度β2<90o的叶片称为后向(后弯)叶片，图(5)为薄板后向叶轮，图(6)为中空机翼型后向叶轮。前向叶轮多叶前向叶轮曲线型径向叶轮直线型径向叶轮薄板后向叶轮中空机翼型后向叶轮⑵风机壳离心式风机机壳与离心式水泵泵壳类似，都成蜗壳型，主要作用是收集来自叶轮的气体，并将部分动压转换为静压，最后将气体导向出口。蜗壳旋转方向按叶轮旋转方向做成右旋或左旋两种。购买风机时我们应注明出风口的位置。目前研制生产的新型风机能在一定的范围内转动，以适用用户对风口方向的不同需要。风机壳的材料：钢板、玻璃钢、塑料板等。断面形式有方形和圆形两种，中低压风机呈方形，高压风机呈圆形。⑶吸入口风机的吸入口又称为集流器，是连接风机与管路的部件。吸入口的作用是保证气流能均匀地充满叶轮进口截面，降低流动损失。离心式通风机主要有以下几种形式。机壳叶轮圆锥形吸入口圆筒形吸入口圆弧形吸入口双曲线形吸入口⑷支撑与传动方式：风机的支撑包括风机轴、轴承和风机座。我国的离心式风机的支撑与传动方式已经定型，共分A、B、C、D、E、F等六种形式。

A型传动方式为直联式，没有轴承。B、C、E型为间接传动方式(皮带传动)，可以通过改变风机与电动机的皮带轮尺寸来改变风机的转速，这有利于调节。D、F型为直接传动方式(有联轴器连接)，直接传动的优点是构造简单，布置紧凑，传动效率高。A、B、C、D型轴不伸入叶轮中间，称为悬壁支承，其优点是叶轮的气流状况较好，维修方便。E、F型是将轴承架于风机的两侧，轴穿过机壳，其优点是运转比较平稳，大型风机必须采用这种形式。电动机与风机的传动方式A型B型C型D型E型F型3.离心式风机的工作原理离心式风机的工作原理与离心泵的工作原理相同，只是所输送的介质不同。当电动机带动风机叶轮快速旋转时，叶轮间的空气随之旋转流动，并且由于离心力的作用被径向地甩向壳壁，随之在那里产生一定的压力，并由蜗形外壳汇集后沿切向排出。这时，叶轮的中部由于气体不断地被甩走而形成负压，风机人口处的空气则在大气压力的作用下源源不断地沿轴向进入风机。由于风机叶轮连续旋转，导致吸风与排风的过程连续进行，从而形成了风机的连续工作过程离心式风机的工作原理的工作原理演示4.离心式风机的性能⑴流量：单位时间内气体通过进风口的体积，以Q表示，单位为m3/h、m3/min或m3/s。气体的体积按进口状态计。⑵风压：指单位体积的气体通过通风机时所获得的有效能量，单位为Pa、kPa或N/m2，与压强单位相同，以P表示。离心风机的全压是指出口和进口截面上的总压之差。离心通风机的全压包括静压和两部分。动压是指出口和进口动能之差，静压是指全压与动压之差。风压与被输送气体的密度ρ成正比，风机性能表上列出风压是按“标准状态”下(20℃，1.01×105Pa)的空气密度测定的。若实际操作条件与上述试验条件不同，应将操作条件下的风压换算为试验条件下的风压P，然后按P的数值来选择风机。⑶功率：风机的功率是指风机的输入功率，即由原动机传到风机轴上的功率，也称为轴功率用N表示，单位为W、kW。⑷效率：有效功率与轴功率之比，以符号η表示。⑸转速：风机叶轮每分钟的转数，以n表示。一般在1000～3000r/min。P－QP－QP－Nη－QP、Q、N⑹特性曲线5.离心通风机的选用选择离心通风机的主要步骤为：⑴根据气体的种类（清洁空气、易燃气体、腐蚀性气体、含尘气体、高温气体等）与风压范围，确定风机的类型。⑵据所要求的风量与全压，从产品样本或规格目录中的特性曲线或性能表格中查得适宜的类型与机号。6.离心通风机的安装使用与故障分析⑴离心式风机的安装、调试和试运行①检查：机件是否完整，叶轮与机壳转向是否一致，各机件连接是否紧密、转动部分是否灵活等。发现问题，及时调整、修理。最后在结合面上涂上一层润滑油或机械油，以防生锈。②安装时的注意事项a.风机与风管连接时，进出风方向应尽量一致，不要有方向或速度的变化，更不能将管道重量加在风机壳上。b.风机进口与叶轮间的间隙对风机出风量影响很大，安装时应严格按照图纸要求进行校正，确保其轴向与径向的尺寸。c.皮带传动风机在安装时要使皮带轮外侧面成一直线，否则应调整电机的安装位置。d.对联轴器传动的风机，安装时要注意风机轴与电机轴的同心度，同心度允许误差为0.05mm，联轴器两端面不平行度允许误差为0.02mme.风机安装完毕，拨打叶轮，检查是否有过紧或碰撞现象。检查合格后方可试运行③风机的试运行风机的启动和试运转必须在无载荷的情况下进行。待达到额定转速后，逐步将进风管道上的闸阂开启，直至达到额定工况为止，在此期间，应严格控制电流，不得超过电机的额定值。

⑵风机的操作①检查风机各部分的间隙尺寸，转动部分与固定部分有无碰撞和摩擦现象；检查冷却系统和润滑系统是否畅通，如不畅通，应立即通知维修人员修理；检查油箱的润滑油是否足够，如不足够，应予加够；检查三角皮带的松紧度和磨损情况，如过紧过松或磨损严重，应予调整或更换。②查看进风口伐门是否关闭，如没有关闭，应立即关闭。

③启动电机，待电机达到额定转速后将进风管道上的闸阀开启。⑶风机运行中应注意的问题：①只有在风机设备完好、正常的情况下方可启动运行。②运行过程中如发现流量过大，不符合使用要求，或短时间内需要较少的流量时，可利用节流装置进行调整，以达到使用要求。③风机运行过程中应经常检查轴承温度是否正常，轴承温升不得大于40℃，表温不大于70℃。如发现风机有剧烈振动、撞击、摩擦声，轴温迅速上升等反常现象时，必须紧急停车，检查并消除存在问题。⑷风机的保养维护①定期清除风机内部积灰、污垢等杂质，并防止锈蚀。②除每次检修后必须更换润滑脂外，正常情况下可根据实际情况更换润滑脂。③为了确保人身安全，风机的检修维护必须在停车的情况下进行。3.离心式风机产生故障的原因及排除方法见书P137～138页表3－93.7.2轴流式风机1.轴流式风机的基本构造轴流式风机的基本构造1.圆形风筒；2.叶片及轮毂；3.钟罩型吸入口；4.括压管；5.电机及轮毂罩长轴式轴流风机⑴叶轮：又轮毂和其上的叶片组成。一般小型风机的叶片是固定的，不能调节；大型风机的叶片可以调节（动叶可调），通过调节可以改变风机的流量和风压。⑵导叶：进口处的导叶称为前导叶，出口处的导叶称为后导叶。⑶括压管：是一个流线型尾罩。⑷钟罩型吸入口：减小进口处的流动损失2.轴流式风机的分类⑴单极轴流风机：只有一个叶轮，风压较小；⑵双级轴流式风机：有两个叶轮，风压较大，电机与叶轮同壳安装，但电机处于输送的风流中，输送高温气体容易降低效率；⑶长轴式轴流风机：电机装在机壳之外，客服上述缺点。3.轴流式风机的工作原理轴流风机以轴心为方向，流向与轴心平行，即是流体从轴向进,轴向出一种风机

。如电风扇,空调外机风扇就是轴流方式。在轴流式风机中,气体受叶片的推挤作用而获得能量,提高压力,然后经导流叶片由轴向压出。其叶片有螺旋桨形、机翼形等。4.轴流式风机的性能特点与运行调节⑴轴流风机外形尺寸小，结构紧凑，重量轻。因而，可节约金属材料，节省加工时间。另外，风机占地面积少，机房建筑面积小，能有效节省投资，缩短基建工期。⑵动叶可调式轴流风机的编工况性能好，工作范围大。轴流式风机可采用能够转动的叶片，即利用动叶调节机构改变叶片的安装角来达到调节的目的。利用动叶调节，可基本保证原来工作点的效率，或者说调节后的效率降低甚少。因此，一般说来采用动叶调节的轴流式风机的运行效率比其他类型的风机高，而且高效工作区较大。但结构较复杂，制造、安装、维护要求较高.⑶流量大：特大型轴流风机的流量可达15×107m3/h。因此，风量要求特大的情况下，轴流风机几乎是唯一可选择的机型。⑸轴流式风机的Q～P曲线轴流风机的Q～P曲线呈陡降形，曲线上有拐点，如图所示。全压随流量的减小而急剧增大，当Q＝0时其全压达到最大值。⑹轴流式