第二章葉片式水泵一課件

回顧1、敘述水泵在給排水工程中的地位和作用。2、水泵的定義？水泵是如何分類的？3、離心泵的主要組成及各部分的作用。4、水泵的發(fā)展趨勢(shì)是什么？第二章葉片式水泵2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造2.2離心泵的主要零件2.3葉片泵的基本性能參數(shù)2.4離心泵的基本方程式2.5離心泵裝置的總揚(yáng)程2.6離心泵的特性曲線2.7離心泵裝置定速運(yùn)行工況2.8離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況2.9離心泵裝置換輪運(yùn)行工況2.10離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況2.11離心泵吸水性能2.12離心泵機(jī)組的使用及維護(hù)2.13軸流泵及混流泵2.14給水排水工程中常用的葉片泵2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造

2.1.1兩個(gè)例子(1)在雨天，旋轉(zhuǎn)雨傘，水滴沿傘邊切線方向飛出，旋轉(zhuǎn)的雨傘結(jié)水滴以能量，旋轉(zhuǎn)的離心力把雨滴甩走，如圖所示。

(2)在垂直平面上旋轉(zhuǎn)一個(gè)小桶，旋轉(zhuǎn)的離心力給水以能量，旋轉(zhuǎn)的離心力把水甩走，如圖所示。第二章葉片式水泵葉片式水泵定義：是依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)以完成其能量的轉(zhuǎn)換。葉片式水泵分類：根據(jù)葉輪出水的水流方向可將葉片式水泵分為徑向流、軸向流和斜向流3種；徑向流的葉輪稱為離心泵，液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪中流動(dòng)時(shí)主要受到的是離心力作用。軸向流的葉輪稱為軸流泵，液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪中流動(dòng)時(shí)主要受到的是軸向升力的作用。斜向流的葉輪稱為混流泵，它是上述兩種葉輪的過渡形式，液體質(zhì)點(diǎn)在這種水泵葉輪中流動(dòng)時(shí)既受離心力的作用，又有軸向升力的作用。葉片式水泵圖第一節(jié)離心泵的工作原理與基本構(gòu)造離心泵的基本構(gòu)造（單級(jí)單吸式離心泵）：泵殼、泵軸、葉輪等。離心泵的工作原理：利用水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)的離心力甩水，使得水的能量增加，能量增加的水通過泵殼和水泵出口流出水泵，再經(jīng)過壓水管輸往目的地。離心泵的工作過程：離心泵在啟動(dòng)之前，應(yīng)先用水灌滿泵殼和吸水管道，然后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使葉輪和水作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，水受到離心力作用被甩出葉輪，經(jīng)蝸形泵殼中的流道而流入水泵的壓水管道，由壓水管道而輸入管網(wǎng)中去。在這同時(shí)，水泵葉輪中心處由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力作用下，沿吸水管而源源不斷地流入葉輪吸水口，又受到高速轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪的作用，被甩出葉輪而輸入壓水管道。這樣，就形成了離心泵的連續(xù)輸水。

抽水裝置及抽水過程1、離心泵離心泵的抽水裝置底閥和蓮蓬頭彎管離心泵動(dòng)力機(jī)壓力管道出水池離心泵的工作原理2.2離心泵的主要零件

離心泵是由許多零件組成的，離心泵的組成主要有：葉輪、泵軸、泵殼、泵座、軸封裝置、減漏環(huán)、軸承座、聯(lián)軸器、軸向力平衡裝置。單級(jí)單吸臥式離心泵1-葉輪；2-泵軸；3-鍵；4-泵殼；5-泵座；6-灌水孔；7-放水孔，8-接真空表孔，9-接壓力表孔，10-泄水孔，11-填料盒；12-減漏環(huán)；13-軸承座；14-壓蓋調(diào)節(jié)螺栓；15-傳動(dòng)輪單級(jí)單吸臥式離心泵單級(jí)單吸臥式離心泵一、葉輪葉輪是離心泵的主要零件，葉輪的形狀和尺寸是通過水力計(jì)算來決定的。選擇葉輪材料時(shí)，除了要考慮離心力作用下的機(jī)械強(qiáng)度以外，還要考慮材料的耐磨和耐腐蝕性能。目前多數(shù)葉輪采用鑄鐵、鑄鋼和青銅制成。葉輪一般可分為單吸式葉輪與雙吸式葉輪兩種。單吸式葉輪是單邊吸水，葉輪的前蓋板與后蓋板呈不對(duì)稱狀。雙吸式葉輪兩邊吸水，葉輪蓋板呈對(duì)稱狀，一般大流量離心泵多數(shù)采用雙吸式葉輪。雙吸式葉輪

1-吸入口；2一輪蓋；3一葉片4一輪轂；5一軸孔單吸式葉輪

1-前蓋板；2一后蓋板；3一葉片4一葉槽；5一吸入口；6—輪轂；7—泵軸葉輪按其蓋板情況可分封閉式葉輪、開式葉輪和半開式葉輪3種形式

封閉式開式半開式二、泵軸泵軸是用來旋轉(zhuǎn)泵葉輪的，常用材料是碳素鋼和不銹鋼。泵軸應(yīng)有足夠的抗扭強(qiáng)度和足夠的剛度，其撓度不超過允許值；工作轉(zhuǎn)速不能接近產(chǎn)生共振現(xiàn)象的臨界轉(zhuǎn)速。2、泵軸3、泵殼4、泵座鑄鐵水泵配件、泵軸泵鍵三、泵殼

泵殼通常鑄成蝸殼形，其過水部分要求有良好的水力條件。泵殼頂上設(shè)有充水和放氣的螺孔，以便在水泵起動(dòng)前用來充水及排走泵殼內(nèi)的空氣。四、泵座

泵座上有與底板或基礎(chǔ)固定用的法蘭孔。上述的零件中，葉輪和泵軸是離心泵中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，泵殼和泵座是離心泵中的固定部件。五、軸封裝置葉輪水泵軸固定部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分的間隙

六、減漏環(huán)（密封環(huán)）葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處存在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)接縫，容易發(fā)生水的回流。產(chǎn)生容積損失。減漏環(huán)減漏環(huán)5、軸封裝置：泵軸與泵殼間

(1)填料密封壓蓋填料型填料盒1軸封套；2填料；3水封管；4水封環(huán)；5壓蓋(2)機(jī)械密封DY101型系列機(jī)械密封112型系列機(jī)械密封6、減漏環(huán)(承磨環(huán))

葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處

1、泵殼；2、鑲在泵殼上的減漏環(huán)；3、葉輪；4、鑲在葉輪上的減漏環(huán)

7、軸承座

ZHZ滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承8、聯(lián)軸器

ZML膜片及連軸器9、軸向力平衡措施

平衡孔1排出壓力；2加裝的減漏環(huán)3平衡孔；4泵殼上的減漏環(huán)IS型單級(jí)單吸離心泵單級(jí)雙吸離心泵單級(jí)雙吸離心泵結(jié)構(gòu)圖1泵體；2泵蓋；3葉輪；4泵軸；5密度封環(huán)；6軸套：7填料盒；8填料；9水封環(huán)；10壓蓋；11軸套螺母：12軸承體；13固定螺釘；14軸承體壓蓋；15滾動(dòng)軸承；16聯(lián)軸器；17軸承端；18擋水圈；19螺桿；20鍵單級(jí)單吸臥式離心泵基本構(gòu)造

1一葉輪；2一泵軸；3一鍵；4一泵殼；5一泵座；6一灌水孔；7一放水孔；8一接真空表孔；9一接壓力表孔；10一泄水孔；1l一填料盒；12一減漏環(huán)；13一軸承座；14一壓蓋調(diào)節(jié)螺栓；15一傳動(dòng)輪立式軸流泵結(jié)構(gòu)圖軸流泵的基本組成1、軸流泵的工作原理：軸流泵是利用葉輪在水中旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的推力將水推擠上升的。2、軸流泵的組成：喇叭管、葉輪、導(dǎo)葉體、出水管、泵軸、橡膠軸承、填料函。2.3葉片泵的基本性能參數(shù)水泵的6個(gè)性能參數(shù)：

1、流量(抽水量)——水泵在單位時(shí)間內(nèi)所輸送的液體數(shù)量。用字母Q表示，常用的體積流量單位是m3／h或L／s。常用的重量流量單位是t／h。

2、揚(yáng)程(總揚(yáng)程)——水泵對(duì)單位重量(1kg)液體所作功，也即單位重量液體通過水泵后其能量的增值。用字母H表示，其單位為kg·m／kg，也可折算成被送液體的液柱高度(m)；工程中用國際壓力單位帕斯卡(Pa)表示。3、軸功率——泵軸得自原動(dòng)機(jī)所傳遞來的功率稱為軸功率，以N表示。

原動(dòng)機(jī)為電力拖動(dòng)時(shí)，軸功率單位以kw表示。有效功率——單位時(shí)間內(nèi)流過水泵的液體從水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示泵的有效功率為4、效率——水泵的有效功率與軸功率之比值，以η表示。

t：運(yùn)行時(shí)間hη1：水泵的效率

η2：電機(jī)的效率例：某水廠取水泵站，供水量Q＝8.64×104m3／d，揚(yáng)程H=30m；水泵及電機(jī)的效率均為70％，則該泵站工作10h其電耗值？

5、轉(zhuǎn)速——水泵葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通常以每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)來表示，以字母n表示常用單位為r／min。

在往復(fù)泵中轉(zhuǎn)速通常以活塞往復(fù)的次數(shù)來表示(次／nlin)6允許吸上真空高度(Hs)及氣蝕余量(Hsv)

允許吸上真空高度(Hs)——指水泵在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(即水溫為20℃、表面壓力為一個(gè)標(biāo)推大氣壓)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水泵所允許的最大的吸上真空高度(即水泵吸入口的最大真空度)。單位為mH20。水泵廠一般常用Hs來反映離心泵的吸水性能。氣蝕余量(Hsv)——指水泵進(jìn)口處，單位重量液體所具有超過飽和蒸氣壓力的富裕能量。水泵廠一般常用氣蝕余量來反映軸流泵、鍋爐給水泵等的吸水性能。單位為mH20。氣蝕余量在水泵樣本中也有以Δh來表示的。2.4離心泵的基本方程式2.4.1葉輪中液體的流動(dòng)情況(1)相對(duì)速度W；圓周速度u；(牽連速度)絕對(duì)速度C(2)C與u的夾角α；

C與W的夾角β（a)后彎式(β２＜90°)（b)徑向式(β２

＝

90°)（b)前彎式

(β２＞

90°)離心泵葉片形狀葉輪出口速度三角形

2.4.2基本方程式的推導(dǎo)三點(diǎn)假定：

(1)液流是恒定流；

(2)葉槽中，液流均勻一致，葉輪同半徑處液流的同名速度相等。

(3)液流為理想液體，也即無粘滯性。恒定元流的動(dòng)量方程對(duì)某固定點(diǎn)取矩，可得到恒定元流的動(dòng)量矩方程單位時(shí)間里控制面內(nèi)恒定總流的動(dòng)量矩變化(流出液體的動(dòng)量矩與流入液體的動(dòng)量矩之矢量差)等于作用于該控制面內(nèi)所有液體質(zhì)點(diǎn)的外力矩之和。取進(jìn)出口輪緣(兩圓柱面)為控制面。組成M的外力有：1、葉片迎水面和背水面作用于水的壓力P2及Pl；2、作用葉輪進(jìn)出口圓柱面上的水壓力P3及P4，它們都沿著徑向，所以對(duì)轉(zhuǎn)軸沒有力矩；3、作用于水流的摩擦阻力P5及P6，但由于是理想液體，故不予考慮；4、重力的合力矩等于零

1、對(duì)輪心取矩2、葉輪對(duì)流體所作功率3、理論揚(yáng)程Cα22.4.3基本方程式的討論（1）為了提高水泵的揚(yáng)程和改善吸水性能，取α１＝90°，既Ｃ１u=0

則（2）

則增加轉(zhuǎn)速(n)相加大輪徑(D2)，可以提高水泵之揚(yáng)程。(3)離心泵的理論揚(yáng)程與液體的容重?zé)o關(guān)但當(dāng)輸送不同容重的液體時(shí)，水泵所消耗的功率將是不同的。(4)

水泵的揚(yáng)程由兩部分能量組成，一部分為勢(shì)揚(yáng)程(H1)，另一部分為動(dòng)揚(yáng)程(H2)，它在流出葉輪時(shí)，以比動(dòng)能的形式出現(xiàn)。2.4.4基本方程式的修正假定1基本滿足。假定2“反旋現(xiàn)象”。假定3有水力損耗ηh——水力效率;p——修正系數(shù)。2.5.1離心泵裝置

水泵配上管路及一切附件后的“系統(tǒng)”2.5.2水泵的總揚(yáng)程基本計(jì)算方法：（1）進(jìn)出口壓力表表示（校核）（2）用揚(yáng)升液體高度和水頭損失表示（設(shè)計(jì)）§2.5離心泵裝置的總揚(yáng)程2.5.2

水泵裝置的工作揚(yáng)程（1）基本計(jì)算公式

Hd：以水柱高度表示的壓力表讀數(shù)（m）

Hv：以水柱高度表示的真空表讀數(shù)（m）（2）公式推導(dǎo):2.5.3水泵裝置的設(shè)計(jì)揚(yáng)程（1）基本計(jì)算公式:HST：水泵的靜揚(yáng)程（mH2O）Σh：水泵裝置管路中水頭損失之總和（mH2O）（2）公式推導(dǎo):同理：思考：對(duì)于公式有沒有簡便的方法進(jìn)行公式推導(dǎo)？注：本節(jié)中所介紹的求水泵揚(yáng)程公式，對(duì)于其它各種布置形式的水泵裝置也都適用，包括自灌式。自灌式水泵的公式推求，請(qǐng)大家自學(xué)。

例：水泵流量Q=120l

/s，吸水管管路長度l1=20m；壓水管管路長度l2=300m；吸水管徑Ds=350mm，壓水管徑Dd=300mm；吸水水面標(biāo)高58.0m；泵軸標(biāo)高60.0m；水廠混合池水面標(biāo)高90.0m。

求水泵揚(yáng)程。

注：i1=0.0065,i2=0.0148；吸水進(jìn)口采用濾水網(wǎng)，90彎頭一個(gè)，DN=350*300mm漸縮管一個(gè)；壓水管按長管計(jì)，局部水頭損失占沿程10%?！?.6離心泵的特性曲線2.6.1離心泵的特性曲線

特性曲線：在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程、功率、效率等隨流量的變化關(guān)系稱為特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規(guī)律，可做為選泵和用泵的依據(jù)。各種型號(hào)離心泵的特性曲線不同，但都有共同的變化趨勢(shì)。2.6.2理論特性曲線的定性分析理論揚(yáng)程－流量（Ｈ－Ｑ）QT——泵理論流量(m3／s)。也即不考慮泵體內(nèi)容積損失(如漏泄量、回流量等)的水泵流量；F2——葉輪的出口面積(m2)；C2m——葉輪出口處水流絕對(duì)速度的徑向分速(m／s)。β２＜90°β２>90°β２＝90°QTHT理論功率－流量（Ｎ－Ｑ）NT——泵理論功率ｗ不考慮泵體內(nèi)損失由于不考慮泵內(nèi)能量損失，因此效率為100％的一條直線。β２＜90°β２>90°β２＝90°QTHT1、β２＜90°(Q-H線)(1)直線QT-HT(2)直線I(3)扣除水頭損失(Ⅱ)摩阻、沖擊（二次曲線）(4)扣除容積損失（向下平移）(5)扣除機(jī)械損失（向下平移）2、(β２>90°)

從上式可看出，水泵的揚(yáng)程將隨流量的增大而增大，并且，它的軸功率也將隨之增大。對(duì)于這樣的離心泵，如使用于城市給水管網(wǎng)中，將發(fā)現(xiàn)它對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作是不利的。結(jié)論：目前離心泵的葉輪幾乎一律采用后彎式葉片(β２＝20°-30°左右)。這種形式葉片的特點(diǎn)是隨揚(yáng)程增大