上海培训班-水泵及水泵站.介绍

1水泵及水泵站叶片式水泵:工作原理、基本方程式、性能曲线、比转数、工况点、多台泵联合运行、汽蚀、安装高度。给水泵站：排水泵站：流体输送机械流体输送机械—为流体提供能量的机械。泵—输送液体机械；水泵按作用原理分三类:1.叶片式水泵—利用装有叶片的叶轮,在高速旋转时完成对液体的输送。属于这一类的主要有离心泵、轴流泵、混流泵等。2.容积式水泵：依靠改变泵体工作室的容积来达到输送液体的目的。有活塞式往复泵、柱塞式往复泵、转子泵等。３.其它类型水泵：把不属于上述两类的水泵全部归纳为本类。主要有螺旋泵、射流泵（又称水射器）、水锤泵、水轮泵、气升泵等。3图叶片式泵结构示意图（a）离心泵示意图1—叶轮；2—压出室；3—吸入室；4—扩散室（b）轴流泵示意图1—叶轮；2—导流器；3—泵壳（c）混流泵示意图1—叶轮；2—导叶离心泵的分类按吸水方式可分为单面吸水泵（叶轮一面进水）和双面吸水泵（叶轮两面进水）；按装置方式分为卧式泵（泵轴水平安装）和立式泵（泵轴竖直安装）；按叶轮级数分为单级泵（单个叶轮）和多级泵（多个叶轮串联）；按输送水质分为清水泵、污水泵和耐腐蚀泵；离心泵的工作原理工作原理：在离心力的作用下，高速流体在涡形通道截面逐渐增大，动能转变为静压能，液体获得较高的压力，进入压出管;与此同时，叶轮中央液体被离心力甩向外部，产生真空，因此在水源水面大气压的作用下，水就通过吸水管进入进水口，或者说水从进水口“吸”进来。这样连续不断地出水和进水就构成了水泵的连续工作。离心泵的基本构造1.叶轮一般可分为单吸式叶轮和双吸式叶轮两种。通常大流量的离心泵大都采用双吸式叶轮。图单吸式叶轮图双吸式叶轮1—前盖板；2—后盖板；3—叶片；4—叶槽；1—吸入口；2—轮盖；3—叶片；5—吸水口；6—轮毂；7—泵轴4—轮毂；5—轴孔7按其盖板型式分类:图叶轮形式（a）封闭式叶轮；（b）敞开式叶轮（c）半开式叶轮封闭式——两侧都有盖板，适用于输送洁净水的清水泵；半开式——只有一块盖板敞开式——无完整的盖板没有封闭的流道，它们的特点是杂物不容易堵塞流道，且易检修和去除污物，适用于抽送泥浆、污水等含有杂物的液体。离心泵的基本性能参数1.流量--水泵在单位时间内所输送液体的体积，以符号Q表示。[m3/h];2.扬程--单位重量液体通过水泵后其能量的增值，即单位能的增值。以符号H表示.[m].水泵扬程的确定⑴当设计新建输水系统，所需要的水泵扬程为:式中：H0——静扬高；hw1——吸水管的水头损失；hw2——压水管的水头损失；hw——吸、压水管的水头损失之总和。0210⑵对于运转中的水泵，所需扬程H为如果p1为真空度，p1则为负值，∑hW=0VMVMhgpphH0120whgvvgpphH221221200h11离心泵的基本性能参数3．轴功率---原动机输送给水泵的功率，以符号N表示，常用单位为千瓦。有效功率---水泵传输给液体的功率。有效功率通常以符号Nu表示，计算公式为轴功率与有效功率之差，即为在水泵中损失掉的功率。对于水泵来说，轴功率就是输入功率，有效功率就是输出功率。QHNu离心泵的基本性能参数4．效率水泵的有效功率与轴功率之比值，即由此可得到水泵的轴功率：%100NNuQHNNu离心泵的基本性能参数5．转速水泵叶轮的转动速度，以符号n表示。单位为转/分钟。各种水泵都是按一定的转速来进行设计的，如果使用时水泵的实际转速不同于设计转速时，则水泵的其它性能参数（如流量Q、扬程H、轴功率N等）也将会按一定的规律变化。6．允许吸上真空高度及气蚀余量允许吸上真空高度是指水泵在标准状况下（即20℃，一个标准大气压）运转时，水泵所允许的最大吸上真空高度。以符号HS表示，单位为米水柱。气蚀余量是指水泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和蒸汽压力的富裕能量。以符号HSV表示，单位为米水柱。离心式清水泵型号12Sh-28A转数1450转/分扬程10米效率78%流量684米3/小时轴功率23.9千瓦允许吸上真空高度4.5米重量660公斤出厂编号出厂日期生产厂家铭牌上型号12Sh-28A的意义：12——吸水口直径为12英寸。Sh——单级双吸卧式离心清水泵。28——比转数被10除的整数，即比转数为280左右。A——表示该水泵的叶轮已经切削小了一档。离心泵的基本方程式液体在离心泵中的运动分解为两种运动速度;一种是随着叶轮旋转而旋转的速度，称为牵连速度，用u表示；另一种是相对于叶轮的速度，称为相对速度，用W表示。两个速度的合成，即为液体相对于固定的泵壳的运动速度，称为绝对速度，用C表示。17液体牵连速度方向和叶轮上的圆周切线方向一致，液体相对速度方向和叶片方向相切，而液体绝对速度的方向则为牵连速度和相对速度合成速度的方向。可以绘制水泵叶轮中任何一个位置上的液体速度三角形，最有用的是液体在叶轮进口和出口的速度三角形。其中，足标“1”表示叶轮进口，“2”表示叶轮出口。根据出水角的大小不同，可分为三种类型:当90°时，叶片与旋转方向呈前弯式；当=90°时，叶片与旋转方向呈径向式；当90°时，叶片与旋转方向呈后弯式。角的大小反映了叶片的弯度，是构成叶片形状和叶片性能的一个重要数据。在实际工程中，使用的叶片大多为后弯式叶片。22222离心泵基本方程式基本方程式的推导。作以下假定：液流是恒定流。运动要素均不随时间变化；液流为理想液体。不考虑水头损失；叶片厚度为无穷薄，叶片的数量为无穷多。叶槽中叶轮同半径处液流的同名速度相等。下标T表示理想情况下的参数019011221uCuCgHuuT当gCuHuT22基本方程式的讨论为了使水泵的扬程最大，应使C1u=0。即进口处液体必须径向流入叶轮即，理论扬程HT的大小取决于圆周速度u2和切向速度C2u，由于所以增大叶轮直径D2，提高转速n，减小，都可以提高离心泵的扬程。019022222cos,60CCnDuu2基本方程式的讨论离心泵的理论扬程与被输送介质的容重无关，即同一台离心泵，输送不同的流体，所产生的理论扬程值是完全一样的。但水泵所消耗的功率却是不相同的。流体容重越大，水泵消耗的功率也越大。因此，当输送流体的容重不同，而理论扬程相同时，原动机所须供给的功率消耗是完全不相同的。离心泵的特性曲线02900290一、离心泵的理论特性曲线在转速n一定时，HT、NT、与QT的关系曲线。HT~QT性能曲线HTQT02902ctgBQAHTTNT~QT性能曲线2ctgBQAQHQNTTTTTNTQT029002900290离心泵的特性曲线二、离心泵的实际特性曲线当转速n一定时考虑了水力损失、容积损失和机械损失H、N、与Q的关系曲线最高效率点为工作点性能曲线的比较Q~H性能曲线形状大致有两种(驼峰型不稳定工作应尽量避免)较平坦的----流量变化大而扬程变化小.可用于自来水厂二级泵站。较陡降的----扬程变化大而流量变化小可用于自来水厂一级泵站。HQ离心泵装置的工况一、管路系统特性曲线220SQlQShhhjfwdlgAS2212SQHhHHSTwST27二、水箱出流工况点1常规方法:能量线与管道特性曲线重合.既:2.折引法;能量线减去管道特性曲线.既:管箱管箱，HHQQ三、离心泵装置的工况点（图解法）QH工作点MHMQM2930三、离心泵装置的工况点的变化离心泵装置的工况点，是建立在水泵和管道系统能量平衡上。而一旦这种平衡关系被破坏，则离心泵装置的工况点也必然会改变。工况点的调节从两方面考虑：改变管道性能曲线——水位变化、阀门调节等改变水泵的性能曲线——改变水泵转速、切削叶轮等。利用水泵出水阀门进行工况点的调节，称阀门调节。是一种作为临时性或小型泵调节的常用方法31数解法求工况点把水泵性能曲线与管道性能曲线联立。从而求出流量和扬程。2QfH32水泵相似律一、水泵叶轮相似的条件几何相似——相似泵的各对应尺寸成同一比例，且相应的叶片倾斜角相等。式中——任一线性尺寸的比例尺；D1、D2、b——为实际泵的叶轮内径、外径及宽度；D1m、D2m、bm——为模型泵的叶轮内径、外径及宽度。运动相似——相似泵的两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小成比例。即两水泵对应的速度三角形相似。mmmbbDDDD2211mmmmrrmuunnnDnDuuCCCC2222222233相似定律在相似工况下，两泵性能参数之间的关系称为相似定律。而所谓的相似工况，即在两者效率相等的前提下，既满足几何相似，同时又满足运动相似时的工况情况。1．流量之比：流量之比与转速的一次方及叶轮直径的三次方成正比。2．扬程之比：扬程之比与转速和叶轮直径的平方成正比。3．轴功率之比：轴功率之比与转速的三次方及叶轮直径的五次方成正比。mmnnQQ3222mmnnHH335mmnnNN离心泵相似律的应用比例定律：两台泵几何尺寸一样，或同一台泵mmnnQQ2)(mmnnHH3)(mmnnNN35比转数ns比转数——对水泵叶轮进行分类比转数的意义是：在最高效率下，将水泵的几何尺寸按比例缩小，缩小到当有效功率Nu=1马力，扬程Hm=1m，流量Qm=75Nu/γHm=0.075m3/s，这时模型泵的转数就称为比转数各变量的单位为：n——转/分；Q——m3/s；H——m。应用时应注意：1．Q、H为最高效率时的参数，即设计工况点；2．Q、H是指单级、单吸泵的参数。若为多级泵，如四级泵，则扬程应取H/4；若为双吸泵，流量应取Q/2。4365.3HQnns36例已知12sh-13型泵，额定参数为：Q=220L/s，H=32.2m，n=1450转/分，试核算其比转数ns。解：由于是双吸式水泵，所流量应取Q/2=110L/s，例一台D型多级泵，叶轮级数为8级，已知最高效率时Q=280m3/h，H=520m，n=1450转/分，求比转数ns。解：泵的单级扬程为，所以有：64)8520(3600/280145065.343sn1302.3211.0145065.343sn37比转数的意义比转数ns小，表示流量Q小，扬程H大；而ns大，则表示Q大，H小。因此，知道了ns，就可大致知道Q与H的关系。如12sh-6和12sh-28，前者比转数ns=60，后者为280，由于进口直径一样，就可知流量差不多一样大。而由于前者比转数比后者小，所以，应该前者的H大，后者的H小。查样本可知，H1=90m，H2=12m。根据比转数的大小，对叶片泵进行分类：ns=50~350，为离心泵；ns=350~500，为混流泵；ns=500~1200，为轴流泵。3839比转数的意义比转数ns的不同，还能反映水泵特性曲线的形状不同。Ｑ～Ｈ曲线：随着ns的增大，曲线逐渐变陡。40Q~N曲线：随着ns的增大，曲线逐渐平坦，但ns大到一定数值时，曲线重新变陡。所以，ns小的叶片泵，为避免启动电流过大，应闭闸启动。Q~η曲线：比转数ns小，曲线平坦，高效区宽，经济性能好。而比转数ns愈大，高效区愈窄。41离心泵并联工作并联工作——几台水泵向一条公共管道供水特点：增加供水量；增强供水可靠性；调节水量方便。并联工作计算规则：流量规则：Q并=Q1+Q2；扬程规则：H并=H1=H2。4243离心泵串联工作串联工作——后一台水泵的吸水管接在前一台水泵的压水管上。特点：增加扬程，有时还可增加流量。串联工作计算规则：流量规则：Q串=Q1=Q2；扬程规则：H串=H1+H2。多级泵——多个叶轮串联起来的水泵。44离心泵汽蚀现象汽蚀现象——叶轮旋转时，如进口处的压强降到等于或小于液体汽化压强时，就会有蒸汽及溶解在液体中的气体