农业机械-第六章灌溉机械-第一节农用水泵

第六章灌溉机械第一节农用水泵第二节喷灌系统第三节微灌系统教学目标1、了解常用灌溉系统的种类和特点2、了解水泵的构造、工作原理掌握其选用3、熟悉喷头和低滴头的构造及使用方法概述灌溉系统类型及特点农业生产常用的灌溉系统包括地面灌溉系统、喷灌系统和微灌系统等。地面灌溉系统：利用抽水设备提水，通过渠道、畦沟输水至作物，进行灌溉的一种方法。由水源、抽水设备及渠道工程组成。有沟灌、畦灌和淹灌等多种方式沟灌在作物行间开沟，灌水时，水在沟中边流边渗的灌溉方法。畦灌在田间起土筑埂，将田块分割成许多狭长的灌水畦。把水从输水沟入畦中，水流沿畦长方向向前移边流边渗润湿土层的灌水方法。主要适用于灌溉窄行密植作物或撒播作物或蔬菜、露地花卉、苗圃和密植果树等。地面灌溉系统的特点耗水量大、能耗多、易引起土壤板结和土肥流失，但结构简单、投资少。目前，世界90%采用此法。目前我国经济实力不足，广大农村地区的技术管理水平较低，大面积推广喷灌、微灌等先进灌水技术还受到很大的限制，97%灌溉采用地面灌溉方式。在今后相当长的一段时间内，我国还仍会以地面灌溉为主。喷灌系统由水源，动力机，水泵，输配水管道（干管、支管、竖管等）及喷头等部分组成。喷灌是利用水泵加压或利用水源的自然落差，通过喷头将水喷射到空中，均匀地散成细小水滴对作物进行灌溉。淹灌在田间不做沟、不做埂，灌水时任水四处漫溢的灌溉方法。粗放和原始的方法。特点节水、高效，可调节田间小气候，预防霜冻，减少水、肥、土的流失，适应性强。但受风力影响大，在干热天气蒸发损失较大。喷灌作为先进的灌溉方式在我国发展潜力巨大。微灌系统由水泵、过滤器、灌水器、管道、管路附件及控制元件组成。微灌是按照作物需水要求通过低压管道系统和安装在其尾部的灌水器（滴头、微喷头、滴灌带等），把水分和养分直接送到作物根部附近的土壤中，使作物根部的土壤经常保持在最佳水、肥状态的灌水方法。特点灌水流量小，能较精确控制灌水量，省水、省时、省电、高效。按灌水器的种类的不同：分滴灌、微灌、渗灌等方式，其中滴灌应用最广，在我国，滴灌技术推广应用较快，是我国近几年来重点推广项目。微灌是近几年发展的先进喷灌技术，是今后发展的趋势。灌溉系统组成灌溉系统类型多，但组成大致相同：提水增压设备（动力设备）：动力机、水泵输水管道供水部件：喷头、滴头第一节农用水泵一、概述水泵是把动力机的机械能传给水，把水送到高处或远处。农用水泵大多数是叶片泵，按其结构原理不同，可分为离心泵、轴流泵和混流泵三大类。常用水泵有下列几种：1.离心泵是利用叶轮旋转的离心力吸水、扬水的水泵。流量小，扬程高，适用的流量和扬程范围广，应用最普遍。单级单吸离心泵三级离心泵立式管道泵2.轴流泵是利用叶轮旋转时叶片对水的轴向推力而工作的水泵。流量大，扬程低，适用于平原河网地区的固定灌溉。3.混流泵既利用叶轮的离心力又利用叶轮的轴向推力扬水的水泵。流量和扬程介于前两者之间，适用于平原和丘陵地区。4、潜水泵是把立式电动机和水泵装在一起，可以全部潜在水中工作的水泵。使用方便，多用于沟渠、池塘地带。5、深井泵为多级单吸离心泵，是专用于从井中抽水的一种水泵。适用于北方以井灌为主的地区。6、水轮泵以水轮机和离心泵组成的提水机械。适用于南方水利资源丰富，水陡流急的山区。混流泵叶轮轴流泵1．进水喇叭2.出水弯管3.联轴器4.导水叶5.叶轮二、离心泵（一）离心泵的一般构造主要包括回转部分和固定部分组成。1、回转部分：叶轮、泵轴、传动带轮（或联轴器）等。离心泵的基本结构图所示为单级离心泵的结构示意图。离心泵结构示意图（1）叶轮功用：把动力机的机械能传递给水，转变成水的动能和压力能，从而获得一定的流量和扬程。组成：由轮毂，叶片，前后盖板组成。类型：叶轮按其有无前后盖板，可分为封闭式（清水）、半封闭式（含杂质的水）和开式（泥浆）三种。（1）封闭式：叶轮两侧有前盖板和后盖板，液体从叶轮中间入口进入经两盖板与叶轮片之间的流道流向叶轮边缘，液体在两叶片间通道内流动时无倒流现象。该泵效率高，广泛用于输送清洁液体。。（2）半开式叶轮(或称半闭式)：吸入口一侧无前盖板，适于输送含小颗粒的溶液，输送效率低。（3）开式：叶轮两侧不装盖板。叶片少，叶片流道宽，适于输送含杂质的液体（浆料或含有固体悬浮物的液体），因叶轮不装盖板，液体在叶片间运动时易产生倒流，故效率较低。前盖板叶片后盖板（2）泵轴、传动带轮（或联轴器）作用：将动力机的机械能传给叶轮。泵轴的一端安有叶轮，另一端装传动带轮（或联轴器），中部用轴承支承。2、固定部分：泵体、托架、密封装置和出水口等（1）泵体：外形似蜗牛壳，内腔和叶轮外缘构成由小到大的涡旋形流道，用来平顺地引入水流，将叶轮甩出的水汇集、导出，并减慢速度，增加水压。蜗壳形铸件，由进水道、出水道和壳体组成，泵体上部有放气螺孔，下部有放水螺孔，内腔安装叶轮。（2）密封装置：用于封闭泵轴和泵体轴孔之间的间隙，防止漏水和空气窜入。常用的填料密封装置由填料室、填料（浸油或涂石墨的石棉绳）、水封环、填料压盖构成。3、附件底阀、吸水管、压水管和闸阀等组成。（二）离心泵的工作原理（压水和吸水）压水过程：离心泵在动力机带动下，叶轮高速转动，叶轮中部的水被叶片的离心力甩向四周，并在叶轮外缘沿切线方向甩离叶轮，沿着泵体内的涡旋形流道流动，速度降低，压力增大，水流便沿着出水管压到高处去，这就是压水过程。吸水过程：在压水的同时，当叶轮中的水被甩出时，叶轮中心处和进水口处便形成一定的真空，水源处的水在大气压力作用下通过进水管进入叶轮，这就是吸水过程。水泵的吸水过程和压水过程是连续作用的，所以水流就源源不断地从低处送向高处。（三）、水泵的性能参数1.流量Q：水泵单位时间内的出水量。铭牌上所标的流量是指水泵在最高效率时的流量。2.扬程H：水泵在理论上能够提水的高度，也称总扬程。就是水泵铭牌上的扬程值。是指水泵在最高效率时的扬水能力。包括实际扬程（实际吸程和实际压程）和损失扬程。实际扬程Hj：水泵的实际提水高度。实际扬程是实际吸水扬程Hjx与实际压水扬程Hjy之和。Hj=Hjx+Hjy由于吸水扬程受大气压的限制，一般在2.5~8.5m之间。损失扬程h：水流经过管道及各种附件时，由于摩擦、撞击、绕弯等而消耗的那一部分扬程。损失扬程的大小与管道长度、内壁粗糙程度、管道内径、水流速度以及附件的结构形状有关。损失扬程是吸水损失扬程hx与压水损失扬程hy之和。h=hx+hy总扬程H=Hj+h=Hjx+Hjy+hx+hy3.功率和效率：轴功率N：水泵在规定的流量和扬程情况下，电动机传递到水泵轴上的功率。是选配电动机功率的依据。有效功率Nx：水泵传递给水流的功率。效率η：有效功率与轴功率的百分比值。一般水泵的效率为60~80%，有些大型水泵可超过90%。η=Nx/N配套功率Np：指水泵配套动力机的额定功率。Np=KN/ηc式中：ηc——传动效率，联轴传动取1，三角胶带传动取0.90~0.96，平胶带传动取0.90~0.98；Ｋ——贮备功率系数，见下表：水泵配套动力机贮备功率系数K水泵轴功率（kW）＜55—1010—5050—100＞100电动机2—1.31.3—1.151.15—1.101.08—1.051.05内燃机—1.5—1.31.3—1.21.2—1.151.154.转速：额定转速。使用时，离心泵的转速一般不超过额定转速的5%。转速降低，可以得到不同的性能指标，但太低则效率降低，甚至抽不出水。5.允许吸上真空高度：表示水泵的吸水能力，也是确定安装高度的依据，一般为2.5-8.5m，安装高度比其小0.5-1m。6、离心泵的性能曲线：当水泵的转速一定时，如果调节改变水泵的流量，则水泵的扬程、轴功率、效率等都将随之变化。各种类型的水泵通过实验测出在额定转速条件下，其扬程、轴功率、效率等随着流量变化的关系，并以曲线形式表示，称为水泵的性能曲线。Q—H曲线：流量增加，流速增高使泵内的水力损失增加，所以扬程降低。Q—N曲线：随着流量增加，扬程下降不多，流量与扬程的乘积仍然增大，所以轴功率增大。流量为零时，轴功率最小。所以，离心泵要关闭闸阀起动，以减轻起动负荷。此外，离心水泵在低于额定扬程的情况下使用时，应关小闸阀，减少流量，避免动力机因超载而损坏。轴流泵的这一曲线正好相反。Q—η曲线：效率在设计流量处有峰值。在选用水泵时，应使设计总扬程值和流量值在Q--η曲线的高效工作区内，才能得到较高的工作效率。流量－扬程曲线（Q－H）流量－功率曲线（Q－N）流量－效率曲线（Q－η）流量－允许吸上真空高度曲线（Q－Hs）离心泵性能曲线轴流泵性能（四）离心泵的选用为满足灌溉需要和充分发挥水泵的效率，应根据实际情况（如需水量、灌溉面积大小、水源水位高低、地形及配套动力等）合理选择水泵型号和配套设备。1、流量的选择：公式2、扬程的选择：应根据水源水位高低和所需压水高度，测出实际扬程，再计算损失扬程，从而得到总扬程。3、允许吸上真空高度的选择：考虑地形、水位高低和海拔。允许吸上真空高度应比实际需要吸水高度大0.5-1m。4、水泵型号的选择：根据上述计算结果，查表，确定型号和配套的电动机功率。