《泵與泵站》第五版第2章葉片式泵

1、第二章 葉片式泵,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)組的使用與維護(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,概 述,葉片式泵是泵中的一個大類，占的比重較大 都是依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)完成能量的轉(zhuǎn)換 根據(jù)葉輪出水的水流方向進(jìn)行分類 1、徑向流離心泵離心力 2、軸向流軸流

2、泵軸向升力 3、斜向流混流泵離心力和軸向升力 給排水工程中，離心泵使用最普遍,2.1 離心泵的工作原理與基本構(gòu)造,2.1.1離心泵的工作原理 中心軸作等角速度旋轉(zhuǎn)時，圓筒內(nèi)的水面呈拋 物線上升的旋轉(zhuǎn)凹面，圓筒半徑越大，轉(zhuǎn)速越大， 液體沿圓筒壁上升的高度越大,2.1.2離心泵的基本構(gòu)造,1、單級單吸式離心泵 的基本構(gòu)造 泵殼、泵軸、葉輪、 吸水管、壓水管、 底閥、閘閥、 灌水漏斗、泵座等,離心泵的工作過程是一個能量傳遞和轉(zhuǎn)化的過程，將高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被抽升液體的動能和勢能。,離心泵的工作過程,啟動前，將泵殼和吸水管道灌滿水 驅(qū)動電機(jī)，使葉輪高速旋轉(zhuǎn) 液體收到離心力作用被甩出葉輪，經(jīng)過泵殼流

3、入 壓水管道，由壓水管道輸入管網(wǎng) 同時，葉輪中心處由于液體被甩出而形成真空，吸水池中的液體在大氣壓的作用下源源不斷的流入葉輪吸水口，從而實(shí)現(xiàn)離心泵的連續(xù)輸水。,2、單吸式葉輪,前蓋板、后蓋板、葉片、葉槽、吸水口、輪轂、 泵軸等,2.2 離心泵的主要零件,以單級單吸臥式離心泵為例 2.2.1葉輪（又稱工作輪）,動,靜,動靜結(jié)合,1、材料方面的要求,是離心泵的主要零件，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、 耐磨和耐腐蝕性能 常采用鑄鐵、鑄鋼和青銅制作 2、分類 （1）吸水狀況 單吸式和雙吸式葉輪（大流量）,（2）葉輪蓋板情況,可分為封閉式、敞開式和半開式葉輪 封閉式應(yīng)用最廣，葉片一般較多，輸送較潔凈的液體 敞開式

4、或半開式，葉片較少，輸送含有一定懸浮物、雜質(zhì)的液體污水泵有時采用,2.2.2泵軸,用來旋轉(zhuǎn)葉輪的，有足夠的抗扭強(qiáng)度和剛度， 常用材料是碳素鋼或不銹鋼 工作轉(zhuǎn)速不能接近產(chǎn)生共振現(xiàn)象的臨界轉(zhuǎn)速 葉輪和泵軸用鍵來連接、大中型泵常用軸套和螺母來定位,2.2.3泵殼,通常鑄成蝸殼形，過水部分要求有良好的水力 條件，具有耐壓機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕、耐磨的性能 水流過程 蝸殼錐形擴(kuò)散管壓水管 特征：蝸殼形（保持良好的水力條件，沿蝸殼斷面的水流速度為常數(shù)） 錐形擴(kuò)散管（降低水流速度，速度水頭轉(zhuǎn)化為壓力水頭）,2.2.4泵座,1、法蘭孔（泵座與底板或基礎(chǔ)固定用） 2、充水或放氣的螺孔（6） 3、真空表和壓力表的安裝孔

5、（8、9） 4、放水孔（檢修時放水7） 5、泄水孔（排走填料盒的滲漏水滴10） 葉輪和泵軸（動）與泵殼和泵座（靜）之間存在3處交接部分（12減漏環(huán)、 11填料盒、 13軸承座）,2.2.5減漏環(huán),泵構(gòu)造中采用的兩種減漏方式： 1、減小接縫間隙（不超過0.10.5mm） 2、增加泄漏通道中的阻力 在泵殼上鑲嵌減漏環(huán)，又稱承磨環(huán)，易損件,2.2.6軸封裝置,軸與殼之間的間隙處設(shè)置的密封裝置，稱為軸封 設(shè)置軸封裝置的作用（高壓和真空兩種狀態(tài)） 應(yīng)用較多的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種 1、填料密封 應(yīng)用廣泛；常用的為壓蓋填料型填料盒，由軸封 套、填料、水封管、水封環(huán)和壓蓋五個部分組成 填料的作用

6、阻氣或阻水 填料的材料 壓蓋的作用 壓緊填料,程度以水封管內(nèi)水能夠 通過填料縫隙呈滴狀滲出為宜 填料密封的特點(diǎn),2、機(jī)械密封,又稱端面密封；主要由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件 和密封元件組成；依靠在端面上產(chǎn)生的適當(dāng)?shù)谋葔?和保持一層極薄的液體膜達(dá)到密封的目的 三道密封 密封元件的作用 密封和緩沖補(bǔ)償作用,機(jī)械密封的種類：平衡型和非平衡型機(jī)械密封 B為動環(huán)有效面積；A為動、靜環(huán)端面接觸面積,2.2.7軸承座,分為滾動軸承和滑動軸承兩種；滾動軸承依據(jù)荷載 大小分為滾珠軸承和滾柱軸承（荷載大時采用）；依 據(jù)荷載方向可分為徑向式、止推式和徑向止推軸承 軸承需要散熱，一般采用水冷套的形式 常采用青銅或鑄鐵制造金

7、屬滑動軸瓦，油潤滑,2.2.8聯(lián)軸器,電動機(jī)的動能通過聯(lián)軸器傳遞給泵；又稱靠背輪 分為剛性和撓性聯(lián)軸器兩種 剛性聯(lián)軸器主要用于小型泵或立式泵機(jī)組,2.2.9軸向力平衡措施,葉輪不對稱，工作時，葉輪兩側(cè)作用的壓力不 相等，有推向吸入口的軸向力。 單級單吸式離心泵采用在后蓋板上鉆開平衡 孔，并在后蓋上加裝減漏環(huán)的方式來平衡壓力,2.3 葉片泵的基本性能參數(shù),葉片式泵的基本性能參數(shù)有6個：流量、揚(yáng)程、 軸功率、效率、轉(zhuǎn)速、允許吸上真空高度 2.3.1流量 泵在單位時間內(nèi)所輸送的液體數(shù)量，Q 單位是m3/h、L/s或t/h 2.3.2揚(yáng)程（總揚(yáng)程） 泵對單位重量液體所作的功，也就是單位重量 液體通過泵

8、后其能量（液體比能）的增值，H 單位是m或Pa （1atm=1kg/cm2=0.1MPa 10mH2O）,2.3.3軸功率,泵軸得自原動機(jī)所傳遞來的功率，N 用電力拖動，單位是W、kW 2.3.4效率 泵的有效功率與軸功率的比值， 有效功率：單位時間內(nèi)流過泵的液體從泵那里 得到的能量，Nu NugQH（W） 泵的效率：Nu/N (能量在泵內(nèi)有損失) 泵的軸功率：NNu/gQH/ 泵的電耗值：WgQHt/100012（KWh） 1-泵的效率2 電機(jī)的效率,2.3.5轉(zhuǎn)速,泵葉輪的轉(zhuǎn)動速度，通常以每分鐘轉(zhuǎn)動的次數(shù) 來表示，n 常用單位是r/min 往復(fù)泵中轉(zhuǎn)速通常以活塞往復(fù)的次數(shù)來表示 單位是次/

9、min 2.3.6允許吸上真空高度（HS）及氣蝕余量（HSV） 允許吸上真空高度（HS）的定義，單位mH2O 通常用來反映離心泵的吸水性能 氣蝕余量（HSV）的定義，單位mH2O 通常用來反映軸流泵、鍋爐給水泵的吸水性能,2.3.6允許吸上真空高度（HS）及氣蝕余量（HSV）,允許吸上真空高度（HS）的定義，泵在標(biāo)準(zhǔn)狀況下 （20，1atm）運(yùn)行時，泵所允許的最大吸上真空高度。單位mH2O 通常用來反映離心泵的吸水性能 氣蝕余量NPSH（HSV）的定義，泵進(jìn)口處，單位重量液體所具有超過飽和蒸汽壓力的富裕能量。 單位mH2O 通常用來反映軸流泵、鍋爐給水泵、自灌式泵的吸水性能,泵的銘牌及其上符號

10、和數(shù)字的意義,銘牌上簡明列出：泵在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，效率最高 時的流量、揚(yáng)程、軸功率、允許吸上真空高度及汽蝕余量 型號12 ShXX-28 A 進(jìn)水口尺寸 1/10比轉(zhuǎn)數(shù) 葉輪切削情況,2.4 離心泵的基本方程式,2.4.1葉輪中液體的流動情況 1、研究液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪中流動時存在的兩個坐標(biāo) 系統(tǒng) （1）旋轉(zhuǎn)著的葉輪是動坐標(biāo)系統(tǒng) （2）固定不動的泵殼或泵座是靜坐標(biāo)系統(tǒng) 2、相對速度W、牽連速度u和合成絕對速度C 相對速度W（相對于動坐標(biāo)系統(tǒng)） 牽連速度u（相對于靜坐標(biāo)系統(tǒng)） 3、幾個角度1、2、1、2,1、2、C1和u1 ， C2和u2的夾角 1、2W1和u1反向， W2和u2反向的夾角，分別稱、

11、進(jìn)水角和出水角,4、離心泵的葉片形狀,按葉片的出水角大小分為三種：后彎式、徑向 式和前彎式 實(shí)際工程中使用的大部分是后彎式葉片，出水 角在2030之間，水頭損失低、效率高,后彎式,徑向式,前彎式,5、切向分速度與徑向分速度分析,2.4.2基本方程式的推導(dǎo),離心泵基本方程 HT=? 利用力矩M來推導(dǎo)葉片式泵的基本方程。 1、對葉輪構(gòu)造和液流性質(zhì)的3點(diǎn)假定 （1）液流是恒定流 （2）葉槽中，液流均勻一致，葉輪同半徑處同 名速度相等 （3）液流為理想液體，即不顯示黏滯性，不存 在水頭損失，密度不變,組成外力矩M的外力,（1）葉片迎水面和背水面作用于水的壓力P1、P2 （2）作用在ab與cd面上的水壓

12、力P3、P4 （3）作用于水流的摩擦阻力P5、P6（可不考慮）,2、葉槽中水流的力矩分析,利用動量矩定理進(jìn)行分析,根據(jù)動量矩定理：作用在葉槽中整股水流上的所有外力矩之和M，等于單位時間其動量矩變化。,而所以根據(jù)動量矩定理得到方程：,根據(jù)假定3，葉輪上無功率損失，可得： 理論功率所有力所產(chǎn)生的功率，F(xiàn)v，即 ，且 由假定2可知：u1R1， u2R2,離心泵基本方程,3、基本方程推導(dǎo),2.4.3基本方程式的討論,1、為了提高泵的揚(yáng)程和改善吸水性能，使190 HT=u2C2u/g 2越小，泵的理論揚(yáng)程越大 2、水泵的理論揚(yáng)程與圓周速度有關(guān) u2nD2/60 增加轉(zhuǎn)速n，加大輪徑D2，可以提高泵的揚(yáng)程

13、 3、離心泵的理論揚(yáng)程與液體的密度無關(guān)，與？有關(guān)？ 4、泵的揚(yáng)程由勢揚(yáng)程和動揚(yáng)程組成 H=H1+H2 動揚(yáng)程占的比例小，越小，泵的效率越高,2.4.4基本方程式的修正,1、假定1（恒定流問題）可以認(rèn)為能滿足 2、假定2（液流均勻一致）在實(shí)際中有差異 反旋現(xiàn)象 泵葉槽中流速的實(shí)際分布是不均勻的 理論揚(yáng)程需要修正 3、假定3（理想液體問題）在實(shí)際中有差異 理論揚(yáng)程需要修正 結(jié)論 泵的實(shí)際揚(yáng)程永遠(yuǎn)小于理論揚(yáng)程,2.5 離心泵裝置的總揚(yáng)程,一、用真空表和壓力表的讀數(shù)表示總揚(yáng)程 H=Hd+Hv 二、用管道中水頭損失及揚(yáng)升液體高度來表示總揚(yáng)程 H=HST+h,2.5 離心泵裝置的總揚(yáng)程2.5.1 幾個重要

14、概念,離心泵裝置,總揚(yáng)程，H-泵的揚(yáng)程,靜揚(yáng)程，HST,泵吸水地形高度，Hss-安裝高度,泵壓水地形高度，Hsd,HST,HSS,HSd,泵配上管路及一切附件形成的系統(tǒng)。,泵吸水井的設(shè)計(jì)水面與水塔（或密閉水箱）最高水位之間的測壓管高差。,泵吸水井（池）水面的測壓管水面至泵軸間的垂直距離。,2.5.2 運(yùn)行中泵的總揚(yáng)程計(jì)算,根據(jù)伯努利方程：,則：,泵進(jìn)口處1-1斷面比能：,泵出口處2-2斷面比能：,又：,真空表讀數(shù),壓力表讀數(shù),則：,較小，可忽略,因此：,2.5.3 泵站設(shè)計(jì)時泵的總揚(yáng)程計(jì)算,進(jìn)行泵站工藝設(shè)計(jì)時，只能根據(jù)原始資料，確定泵站的設(shè)計(jì)揚(yáng)程。,0-0、1-1斷面相對于中泵軸線,2-2、3

15、-3斷面相對于中泵軸線,泵的楊程需要多少？,2.6 離心泵的特性曲線,選定轉(zhuǎn)速n作為常量，可以得到離心泵的參數(shù)關(guān) 于流量的特性曲線： H=f（Q） N=f（Q） Hs=（Q） = （Q） 泵的工況 對應(yīng)某一流量下泵的一組基本性能參數(shù)值。 泵的設(shè)計(jì)工況（額定工況） 泵在效率最高時對應(yīng)的一組基本性能參數(shù)值。 泵的極限工況 泵在流量最大時對應(yīng)的一組基本性能參數(shù)值。,基本方程式,HT=f（QT）,2.6.1理論特性曲線的定性分析,1、 90,(1)直線QT-HT HT=A-BQT (2)直線I （假定2的修正） (3)扣除水頭損失()：摩阻、沖擊等 (4)扣除容積損失(Q-H線),離心泵的理論特性曲線

16、,1)水力效率h：泵體內(nèi)兩部分水力損失必然要消耗一部分功率，使水泵的總效率下降。 2)容積效率v：在水泵工作過程中存在著泄漏q和回流問題，存在容積損失。 3)機(jī)械效率M：機(jī)械性的摩擦損失 總效率,離心泵的理論特性曲線,2、90,HT=A+BQT 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 電動機(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 (2030左右)。這種形式葉片的特點(diǎn)是 隨揚(yáng)程增大，水泵的流量減小，因此，其相應(yīng)的流 量Q與軸功率N關(guān)系曲線(Q-H曲線)，也將是一條比較 平緩上升的

17、曲線，這對電動機(jī)來講，可以穩(wěn)定在一 個功率變化不大的范圍內(nèi)有效地工作。,2.6.2實(shí)測特性曲線的討論（以14SA-10型為例）,因?yàn)楸脙?nèi)的損失很難精確計(jì)算，因此泵的實(shí)際性能曲線一般都是采用實(shí)驗(yàn)方法測量得到的。,HQ,NQ, Q,Hs Q,1、Q-H曲線是一條不規(guī)則的下降型曲線，與理論 分析結(jié)果吻合。每一流量都對應(yīng)有一個H、N、 、 Hs，在各曲線上都對應(yīng)有一個點(diǎn)。 2、水泵的高效段：在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵存在最 高效率點(diǎn)，稱為設(shè)計(jì)點(diǎn)。該水泵經(jīng)濟(jì)工作點(diǎn)左右的 一定范圍內(nèi)(一般不低于最高效率點(diǎn)的10左右)都 是屬于效率較高的區(qū)段，稱“高效段”在水泵樣本中，用兩條波形線標(biāo)出。 3.水泵的Q-N曲線為平

18、緩上升的曲線，在流量為零 時軸功率不為零，但是為最小（只有額定功率的 30 40%），所以離心泵應(yīng)“閉閥啟動”，但閉閥時間不 能太長。,4、在QH曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵在各 不同流量Q時的軸功率值。電機(jī)配套功率的選擇應(yīng) 比水泵軸率稍大。電機(jī)選擇P32(2-50) 泵樣本中的特性曲線是針對指定液體的，如果輸 送的液體密度不同時，Q-N曲線不適用。 5、水泵的實(shí)際吸水真空值必須小于QHS曲線上 的相應(yīng)值，否則，水泵將會產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。 6、水泵所輸送液體的粘度越大，泵體內(nèi)部的能量 損失愈大，水泵的揚(yáng)程(H)和流量(Q)都要減小，效 率要下降，而軸功率卻增大，也即水泵特性曲線將 發(fā)生改變。,2.

19、7 離心泵裝置定速運(yùn)行工況,2.7.1工況點(diǎn) 水泵瞬時工況點(diǎn)：水泵運(yùn)行時，某一瞬時的出水流量、揚(yáng)程、軸功率、效率及吸上真空高度等稱水泵瞬時工況點(diǎn)。 決定離心泵裝置工況點(diǎn)的因素 （1）水泵本身型號； （2）水泵實(shí)際轉(zhuǎn)速； （3）輸配水管路系統(tǒng)的布置以及水池、水塔的水位置等邊界條件。,2.7.2管道系統(tǒng)特征曲線,水流經(jīng)過管道時，一定存在水頭損失：,管道水頭損失特性曲線,管道系統(tǒng)特性曲線,將管道水頭損失特性曲線 與泵工作外界條件聯(lián)系 起來考慮,2.7.3圖解法求水箱出流的工況點(diǎn),間接法：扣除管道水頭損失折引法水箱水位變化，工況點(diǎn)K會怎樣變化？,直接法：供給=需求,2.7.4圖解法求離心泵裝置的工況點(diǎn)

20、（直接法）,供給,要求,工況點(diǎn)的確定,M點(diǎn)-水輸送至高度HST時，泵供給水的總比能與管道系統(tǒng)所要求的總比能相等，成為該泵裝置的平衡工況點(diǎn)（工作點(diǎn)）。 若管道上所有閘閥都是全開，M為系統(tǒng)的極限工況點(diǎn)，即M點(diǎn)對應(yīng)QM為保證HST時最大流量。 希望工況點(diǎn)落在泵的設(shè)計(jì)參數(shù)值上，效率高、經(jīng)濟(jì)。,2.7.4圖解法求離心泵裝置的工況點(diǎn)（折引法）,M是泵和管道系統(tǒng)的平衡點(diǎn)，兩者任一改變，工況點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)移。 M的變化通常是HST（水位）、Q（用水量）、S（管道情況）變化引起。,2.7.5離心泵裝置工況點(diǎn)的改變,有前置水塔的管網(wǎng)中，離心泵工況點(diǎn)的改變 （水泵向水塔輸水，水塔水位升高）,閘閥調(diào)節(jié)流量改變離心泵的工況（

21、閥門全開對應(yīng)？工況點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥門流量減?。?2.7.6數(shù)解法求離心泵裝置的工況點(diǎn),原理：擬合QH曲線，與管道系統(tǒng)特性曲線聯(lián) 立求解工況點(diǎn),擬合QH曲線,1、 拋物線法 H水泵的實(shí)際揚(yáng)程(MPa)； Hx水泵在Q=0時所產(chǎn)生的虛總揚(yáng)程(MPa)； hx相應(yīng)于流量為Q時，泵體內(nèi)的虛水頭損失之和(MPa)。 hx =SxQm Sx泵體內(nèi)虛阻耗系數(shù); m指數(shù)(給水管道m(xù)=2或1.84)。 2、H1、H2 、 Q1 、Q2 為曲線段已知兩點(diǎn),2、 多項(xiàng)式擬合最小二乘法 m=2 或m=3,m=i，需要i個已知點(diǎn)帶入正則方程組，求H0、A1.Ai,2.8 離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況,2.8.1葉輪相似定律 幾何相

22、似條件：兩個葉輪主要過流部分一切相 對應(yīng)的尺寸成一定比例，所有的對應(yīng)角相等。 b2、b2m 實(shí)際泵與模型泵葉輪的出口寬度； D2、D2m 實(shí)際泵與模型泵葉輪的外徑； 比例,運(yùn)動相似的條件是：兩葉輪對應(yīng)點(diǎn)上水流的同 名速度方向一致，大小互成比例。也即在相應(yīng)點(diǎn)上 水流的速度三角形相似。 既能滿足幾何相似，也能滿足運(yùn)動相似就是泵的工況相似，泵稱為相似泵。,葉輪相似定律有三個方面：,1、第一相似定律確定兩臺在相似工況下運(yùn)行 水泵的流量之間的關(guān)系,2、第二相似定律確定兩臺在相似工況下運(yùn)行水 泵的揚(yáng)程之間的關(guān)系,3、第三相似定律確定兩臺在相似工況下運(yùn)行水 泵的軸功率之間的關(guān)系（抽升液體密度相等）,2.8.

23、2相似定律的特例比例律,把相似定律應(yīng)用于以不同轉(zhuǎn)速n運(yùn)行的同一臺葉片泵（=1），則可得到比例律：,反映了泵轉(zhuǎn)速改變情況下，泵性能變化的規(guī)律-大有用處,1、比例律應(yīng)用圖解方法,(1)已知水泵轉(zhuǎn)速為nl時的(QH)l曲線，但所需 的工況點(diǎn)，并不在該特性曲線上，而在坐標(biāo)點(diǎn) A2(Q2，H2)處。現(xiàn)問；如果需要水泵在A2點(diǎn)工作，其 轉(zhuǎn)速n2應(yīng)是多少? (2)已知水泵nl時的(QH)l曲線，試用比例律翻 畫轉(zhuǎn)速為n2時的(QH)2 曲線；類似問題，已知n1/n2,和n1下工況點(diǎn)A (QA，HA) ，求n2下工況點(diǎn)B (QB，HB)。,問題(1)：求“相似工況拋物線”,H=kQ2 求A1點(diǎn)：相似工況拋物線

24、 與(QH)l線的交點(diǎn)。 求n2 n2=n1Q2/Q1,n變化，凡是符合比利率關(guān)系的工況點(diǎn)，均勻分布在H=kQ2的拋物線上，即等效率曲線。,(2)在(QH)l線上任取a、b、c、d、e、f點(diǎn)； 利用比例律求(QH)2上的a、b、c、d、 e、f作(QH)2曲線 同理可求(QN)2曲線,求(Q)2曲線,在利用比例律時，認(rèn)為相似工況下對應(yīng)點(diǎn)的效率 是相等的，將已知圖中a、b、b、d等點(diǎn)的效率點(diǎn)平 移即可,調(diào)速工況下，計(jì)算出的等效率曲線在高效段與實(shí)測曲線重合。,v,定速運(yùn)行與調(diào)速運(yùn)行比較：,泵站調(diào)速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)于： (1)省電耗(即NB2NB2)。 (2)保持管網(wǎng)等壓供水(即HST基本不變),2、

25、比例律應(yīng)用的數(shù)解方法,（1）求n2 已知n1、(Q-H)1曲線方程及調(diào)速后一點(diǎn)(Q，H),（2）求(Q-H)2 已知n2和(Q-H)1 上兩點(diǎn) 調(diào)速后方程,2.8.相似準(zhǔn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)(ns)-,、標(biāo)準(zhǔn)模型泵（反應(yīng)相似泵群共同特性，葉輪構(gòu)造） 在最高效率下，當(dāng)有效功率Nu735.5 W(1HP) 揚(yáng)程Hm1m，流量 m3s。 這時該模型泵的轉(zhuǎn)數(shù)，就叫做與它相似的實(shí)際泵的比 轉(zhuǎn)數(shù)或比速ns。,反應(yīng)葉片泵共性、綜合性的特征數(shù)，對泵分類,將模型泵的Hm1m，Qm0.075m3s代入,注： (1)Q和H是指水泵轉(zhuǎn)速為n時最高效率時的流量和揚(yáng) 程，也即水泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。 (2)比轉(zhuǎn)數(shù)ns是根據(jù)所抽升液體密度1

26、000kgm3 水溫20清水時得出的。 (3)Q和H是指單吸、單級泵的流量和揚(yáng)程。 (4)比轉(zhuǎn)數(shù)不是無因次數(shù)，它的單位是“rmin”。,2、對比轉(zhuǎn)數(shù)的討論,(1)比轉(zhuǎn)數(shù)(ns) 反映實(shí)際水泵的主要性能。 當(dāng)轉(zhuǎn)速n一定時： ns越大，水泵的流量越大，揚(yáng)程越低。 ns越小，水泵的流量越小，揚(yáng)程越高。,(2)葉片泵葉輪的形狀、尺寸、性能和效率都隨比轉(zhuǎn)數(shù)而變的,用比轉(zhuǎn)數(shù)ns可對葉片泵進(jìn)行分類 要形成不同比轉(zhuǎn)數(shù)ns，在構(gòu)造上可改變?nèi)~輪的外徑 (D2)和減小內(nèi)徑(D0)與葉槽寬度(b2),(3)相對性能曲線,ns越?。?QH曲線就越平坦； Q0時的N值就越小。 因而，比轉(zhuǎn)數(shù)低的水泵，采用閉閘起動時，電動機(jī)

27、屬于輕載起動，啟動電流減小； 效率曲線在最高效率點(diǎn)兩側(cè)下降得也越和緩。 ns越大：（反之） 最好在穩(wěn)定的工況下運(yùn)行，水位變幅不宜過大。,2.8.4調(diào)速途徑及調(diào)速范圍,1、調(diào)速途徑 (1)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，通過中間偶合器以達(dá)到改變 轉(zhuǎn)速的目的。 采用液力偶合器對葉片泵機(jī)組可進(jìn)行無級調(diào) 速運(yùn)行，可以大量節(jié)約電能，并可使電動機(jī)空載(或 輕載)啟動 ，熱能損耗多。 (2)電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速可變。 改變電機(jī)定子電壓調(diào)速，改變電機(jī)定子極數(shù) 調(diào)速，改變電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速，串級調(diào)速以及變頻 調(diào)速等多種。,2、在確定水泵調(diào)速范圍時，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：,(1)調(diào)速水泵安全運(yùn)行的前提是調(diào)速后的轉(zhuǎn)速不能 與其臨界轉(zhuǎn)速重合、接近或

28、成倍數(shù)。 (2)水泵的調(diào)速一般不輕易地調(diào)高轉(zhuǎn)速。 (3)合理配置調(diào)速泵與定速泵臺數(shù)的比例。 (4)水泵調(diào)速的合理范圍應(yīng)使調(diào)速泵與定速泵均能 運(yùn)行于各自的高效段內(nèi)。,2.9 離心泵裝置換輪運(yùn)行工況,2.9.1切削律 1、切削律是建于大量感性試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上。如 果葉輪的切削量控制在一定限度內(nèi)時，則切削前后 水泵相應(yīng)的效率可視為不變。 2、此切削限量與水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。,2.8.2切削律的應(yīng)用,1、切削律應(yīng)用的兩類問題 (1)已知葉輪的切削量，求切削前后水泵特性曲 線的變化。 (2)已知要水泵在B點(diǎn)工作，流量為QB，揚(yáng)程為 HB，B點(diǎn)位于該泵的(Q-H)曲線的下方?，F(xiàn)使用切削 方法，使水泵的新特性

29、曲線通過B點(diǎn)，要求：切削后 的葉輪直徑D2 是多少?需要切削百分之幾?是否超 過切削限量?,(1)已知D2和D2，畫D2時特性曲線 解決這一類問題的方法歸納為“選點(diǎn)、計(jì)算、立點(diǎn)、連線”四個步驟。,Q,H,Q-H,Q-H,0,(2)已知已知D2和所需工況點(diǎn)，求D2 求“切削拋物線”,求A點(diǎn)坐標(biāo)：切削拋物線 與(QH) 線的交點(diǎn)。 求D2： 切削量百分?jǐn)?shù):,2、應(yīng)用切削律注意點(diǎn),(1)切削限量 (2)對于不同構(gòu)造的葉輪切削時，應(yīng)采取不同的方式。,(3)沿葉片弧面在一定的長度內(nèi)鏗掉一層，則可改善葉輪的工作性能。,(4)葉輪切削使水泵的使用范圍擴(kuò)大,離心泵性能曲線型譜圖,2.10 離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行

30、工況,水泵并聯(lián)工作： (1) 增加供水量； (2) 通過開停水泵的臺數(shù)調(diào)節(jié)泵站的流量和揚(yáng)程， 以達(dá)到節(jié)能和安全供水； (3) 水泵并聯(lián)揚(yáng)水提高泵站運(yùn)行調(diào)度的靈活性和供 水的可靠性。,2.10.1 并聯(lián)工作的圖解法 1、泵并聯(lián)性能曲線的繪制,2、同型號、同水位的兩臺水泵的并聯(lián)工作,(1)繪制兩臺水泵并聯(lián)后的總和(Q-H)l+2曲線 hAO =hBO , QAO =QBO= Q/2 等楊程下流量疊加 (2)繪制管道系統(tǒng)特性曲線,求并聯(lián)工況點(diǎn)M (3)求每臺泵的工況點(diǎn)N,HST,2、同型號、同水位的兩臺水泵的并聯(lián)工作,Q,(Q-H)1,2,H,結(jié)論：,(1)NN1,2，因此，在選配電動機(jī)時，要根據(jù)單

31、 泵單獨(dú)工作的功率來配套 (2)QQ1,2，2QQ1+2，即兩臺泵并聯(lián)工作 時，其流量不能比單泵工作時成倍增加,多臺泵并聯(lián)時的工況,注意： (1)如果所選的水泵是以經(jīng)常單獨(dú)運(yùn)行為主的， 那么，并聯(lián)工作時，要考慮到各單泵的流量是會減 少的，揚(yáng)程是會提高的。 (2)如果選泵時是著眼于各泵經(jīng)常并聯(lián)運(yùn)行的， 則應(yīng)注意到，各泵單獨(dú)運(yùn)行時，相應(yīng)的流量將會增 大，軸功率也會增大。,3、不同型號的2臺泵在相同水位下的并聯(lián)工作（非對稱水泵并聯(lián)） (1)繪制兩臺水泵折引至B點(diǎn)的(Q-H)、(Q-H) 曲線 A-B與B-C段水損不等，泵工況點(diǎn)楊程不等，無法直接疊加 (2)繪制兩臺水泵折引至B點(diǎn)的(Q-H) 曲線 (

32、3)繪制BD段管道系統(tǒng)特性曲線,求并聯(lián)工況點(diǎn)E (4)求每臺泵的工況點(diǎn),不同型號的2臺水泵在相同水位下的并聯(lián)工作,Q,H,H,(Q-H),(Q-H) ,Q-HAB,Q-HBC,并聯(lián)機(jī)組的總軸功率及總效率：,4、如果兩臺同型號并聯(lián)工作的水泵，其中一 臺為調(diào)速泵，另一臺是定速泵，在相同水位下。 可形成一個工作面覆蓋大部分所需工況點(diǎn) 在調(diào)速運(yùn)行中可能會遇到兩類問題： (1) 調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速n1與定速泵的轉(zhuǎn)速n2均為已 知，試求二臺并聯(lián)運(yùn)行時的工況點(diǎn)。其工況點(diǎn)的 求解可按不同型號的2臺水泵在相同水位下的并 聯(lián)工作所述求得。,H,(2)只知道調(diào)速后兩臺泵的總供水量為QP(HP為未知值)，試求調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速n

33、1值(即求調(diào)速值)。,1.畫出BD段管道特性曲線，找出并聯(lián)工況點(diǎn)P； 2.推出單泵折引后楊程HB； 3.作圖得出定速泵折引后工況點(diǎn)H； 4.得出定速泵工況點(diǎn)J； 5.計(jì)算得出調(diào)速泵工況點(diǎn)M； 6.根據(jù)相似工況拋物線找出M相似點(diǎn)T； 7.求調(diào)解后轉(zhuǎn)速,4*、不同型號的2臺泵在不同水位下的并聯(lián)工作（非對稱水泵并聯(lián)） (1)繪制兩臺水泵折引至B點(diǎn)的(Q-H)、(Q-H) 曲線 A-B與B-C段水損不等，泵工況點(diǎn)楊程不等，無法直接疊加 (2)繪制兩臺水泵折引至B點(diǎn)的(Q-H) 曲線 (3)繪制BD段管道系統(tǒng)特性曲線,求并聯(lián) 工況點(diǎn)E (4)求每臺泵的工況點(diǎn),0,5、一臺水泵向兩個并聯(lián)工作的高地水池輸水

34、,三種情況（先判斷） 1.HBZD（HST2）, ZC （HST1） 泵向兩個高位水池輸水 2.ZD HBZC （HST1） 泵和水池D并聯(lián)工作，向C輸水 3. HB=ZD 水池D不進(jìn)不出，泵單獨(dú)向C供水,（1）水泵向兩個高地水池輸水HBZD（HST2）, ZC （HST1）,1）泵折引到B點(diǎn) HB=EB=H0-hAB 2）畫出BD、BC兩條管道特性曲線： HB=ZD+hBD =ZC+hBC Q AB =QBD+QBC，采用等水頭流量疊加的曲線疊加方式.,（2）水泵與高水池D并聯(lián)工作，共同向低水池C輸水,1）泵和水池D折引到B點(diǎn) 泵：HB=H0-hAB 高位水池：HB=ZD-hBD QBC=Q

35、BD+QAB 曲線疊加 2）畫出BC管道特性曲線： HB=ZC+hBC .,2.10.2 定速運(yùn)行下并聯(lián)工作的數(shù)解法 2.10.3 調(diào)速運(yùn)行下并聯(lián)工作的數(shù)解法 2.10.4 并聯(lián)工作中調(diào)速泵臺數(shù)的選定 調(diào)速泵與定速泵配置臺數(shù)比例的選定，應(yīng)以充 分發(fā)揮每臺調(diào)速泵在調(diào)速運(yùn)行時仍能在較高效率范 圍內(nèi)運(yùn)行為原則。,HA,HB,A A,B B,nQ 1A+mQ2A nQ 1B+mQ2B HA=HX-SX(nQ 1A+mQ2A)2 HB=HX-SX(nQ 1B+mQ2B)2 求出HX、SX,H=HX-SXQ2,H,Q,例,要求：使每單臺調(diào)速泵的流量由1/2定速泵流量到滿額定速泵供水量之間變化,2.10.5

36、 水泵串聯(lián)工作,各水泵串聯(lián)工作時，其總和（Q-H）性能曲線 等于同一流量下?lián)P程的疊加,實(shí)用井泵采用多級串聯(lián)葉輪，H可提至200300m，加大葉輪D，或n都難以實(shí)現(xiàn)。,結(jié)論：,多級泵，實(shí)質(zhì)上就是n級水泵的串聯(lián)運(yùn)行。隨 著水泵制造工藝的提高，目前生產(chǎn)的各種型號水泵 的揚(yáng)程，基本上已能滿足給水排水工程的要求，所 以，一般水廠中已很少采用串聯(lián)工作的形式。,2.11離心泵吸水性能,2.11.1吸水管中壓力的變化及計(jì)算,Pk=Pmin K點(diǎn)處葉輪背后壓力最低點(diǎn),0 K,表示吸水井中能量余裕值，PK不低于該溫度下Pva 是泵殼進(jìn)口外部的壓力下降值； ( )反映了泵殼進(jìn)口內(nèi)部的壓力下降值。 此值中 是葉輪進(jìn)口

37、和進(jìn)口附近葉片背面(背水面) 的壓頭差， 通常不小于3m,由水泵的構(gòu)造和工況而 定的。,吸水池水面上的壓頭 和泵殼內(nèi)最低壓頭 之差 用來支付： (1)把液體提升Hss高度 (2)克服吸水管中水頭損失 (3) 流速水頭 (4)產(chǎn)生流速水頭差值 (5)供應(yīng)葉片背面K點(diǎn)壓力下降值 當(dāng)Pk小于等于Pva時發(fā)生氣蝕和氣穴現(xiàn)象,2.11.2 氣穴和氣蝕,1、氣穴現(xiàn)象 當(dāng)葉輪進(jìn)口低壓區(qū)的壓力PkPva 時，水就大量汽 化，同時，原先溶解在水里的氣體也自動逸出，出現(xiàn) “冷沸”現(xiàn)象，形成的汽泡中充滿蒸汽和逸出的氣體。 汽泡隨水流帶入葉輪中壓力升高的區(qū)域時，汽泡突然 被四周水壓壓破，水流因慣性以高速沖向汽泡中心，

38、 在汽泡閉合區(qū)內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部水錘現(xiàn)象，其瞬間的 局部壓力，可以達(dá)到幾十兆帕。此時，可以聽到汽泡 沖破時炸裂的噪音，這種現(xiàn)象稱為氣穴現(xiàn)象。,2、氣蝕,(1)氣蝕現(xiàn)象（氣穴侵蝕材料的結(jié)果） 一般氣穴區(qū)域發(fā)生在葉片進(jìn)口的壁面，金屬表 面承受高頻局部水錘作用，經(jīng)過一段時期后，金屬 就產(chǎn)生疲勞，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之，應(yīng)力 更加集中，葉片出現(xiàn)裂縫和剝落。在這同時，由于 水和蜂窩表面間歇接觸之下，蜂窩的側(cè)壁與底之間 產(chǎn)生電位差，引起電化腐蝕，使裂縫加寬，最后， 幾條裂縫互相貫穿，達(dá)到完全蝕壞的程度。水泵葉 輪進(jìn)口端產(chǎn)生的這種效應(yīng)稱為“氣蝕”。,(2)氣蝕兩個階段 氣蝕第一階段：表現(xiàn)在水泵外部的是輕微

39、噪音、 振動和水泵揚(yáng)程、功率開始有些下降。 氣蝕第二階段：氣穴區(qū)就會突然擴(kuò)大，這時， 水泵的H、N、就將到達(dá)臨界值而急劇下降，最后 終于停止出水。 是一種告訴現(xiàn)象，發(fā)生、發(fā)展和破壞速度非常快。,(3)氣蝕的危害 水泵性能惡化甚至停止出水 水泵過流部件發(fā)生破壞 產(chǎn)生噪音和振動 (4)氣蝕影響對不同類型的水泵不同 ns較低 ns較高,2.11.3泵最大安裝高度,1、泵的最大安裝高度 安裝高度： 當(dāng)Hv取值為Hs值時對應(yīng) Hss值為最大安裝高度,2、允許吸上真空高度Hs (1)水泵銘牌或樣本中，對于各種水泵都給定了 一個允許吸上真空高度Hs，此Hs即為不發(fā)生氣蝕Hv的 最大極限值（Hv允許最大值）。

40、在實(shí)用中，水泵的 Hv超過樣本規(guī)定的Hs值時，就意味著水泵將會遭受 氣蝕。 水泵廠一般在樣本中，用Q-Hs曲線來表示該 水泵的吸水性能。此曲線是在大氣壓為l0.33mH20， 水溫為20時，由專門的氣蝕試驗(yàn)求得的。它是該 水泵吸水性能的一條限度曲線。,(2)水泵廠所給定的Hs值修正：,Hs修正后采用的允許吸上真空高度(m) HS水泵廠給定的允許吸上真空高度(m) ha安裝地點(diǎn)的大氣壓(即 )(mH20)； hva實(shí)際水溫下的飽和蒸汽壓力(表28)。,Hs與當(dāng)?shù)卮髿鈮?Pa)及抽升水的溫度(t)有關(guān): 當(dāng)?shù)卮髿鈮涸降?，水泵的Hs 值就將越小 水溫越高，水泵的Hs值也將越小。,2.11.4 氣蝕余

41、量(NPSH) 對軸流泵、熱水鍋爐給水泵等，其安裝高度通常 是負(fù)值，葉輪常須安在最低水面下，對于這類泵常采 用“氣蝕余量”這名稱來衡量它們的吸水性能。 總氣蝕余量。即泵進(jìn)口處單位重量的水，所具有超過汽化壓力的余裕能量再加上 。,Hsv：總氣蝕余量，實(shí)際NPSH。 ha：吸水井表面的大氣壓力(mH20)； hva：該水溫下的汽化壓力(mH20)； hs：吸水管道的水頭損失之和(m)； Hss：水泵吸水地形高度，即安裝高度(m)。水面以上Hss為正值；水面以下Hss為負(fù)值,必要?dú)馕g余量（NPSH）r和裝置氣蝕余量（NPSH）a (1)必要?dú)馕g余量（NPSH）r 樣本中所提供的蝕余量：由h和避免氣蝕

42、的余 裕量(0.3mH20左右)兩部分所組成。 必要NPSH=實(shí)測所需氣蝕余量（h）+0.3mH20 必要NPSH與泵的構(gòu)造和設(shè)計(jì)制作方面相關(guān)。 (2)裝置氣蝕余量（NPSH）a 、Hsv 由氣蝕余量公式計(jì)算出的是該水泵裝置的實(shí)際 的氣蝕余量（實(shí)際NPSH）。 在工程中（NPSH）a =（NPSH）r+(0.40.6mH20),2.11.5 水泵的吸水性能 1、允許吸上真空高度Hs 離心泵的吸水性能通常是用允許吸上真空高度 Hs來衡量的。 Hs值越大，說明水泵的吸水性能越好， 或者說，抗氣蝕性能越好。 2、氣蝕余量（NPSH）r 水泵廠樣本中要求的氣蝕余量越小，表示該水 泵的吸水性能越好。,2

43、.12離心泵機(jī)組的使用與維護(hù),2.12.1啟動前的準(zhǔn)備工作 1、檢查 螺栓、軸承、出水閥、壓力表及真空表，供配電 設(shè)備； 2、盤車 手工轉(zhuǎn)動機(jī)組的聯(lián)軸器，檢查水泵及電動機(jī)內(nèi)有無不正常的現(xiàn)象； 3、灌泵 向水泵及吸水管中充水； 4、閉閘啟動 閉閘運(yùn)行時間一般不應(yīng)超過23min；,2.12.2 運(yùn)行中應(yīng)注意的問題,1、檢查各個儀表工作是否正常、穩(wěn)定。 2、檢查流量計(jì)上指示數(shù)是否正常。 3、檢查填料盒處是否發(fā)熱、滴水是否正常。 4、檢查泵與電動機(jī)的軸承和機(jī)殼溫升。 5、注意油環(huán)，要讓它自由地隨同泵軸作不同步的轉(zhuǎn)動。 隨時聽機(jī)組聲響是否正常。 6、定期記錄水泵的流量、揚(yáng)程、電流、電壓、功率因 素等有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。 7、水泵的停車應(yīng)先關(guān)出水閘閥，實(shí)行閉閘停車。然 后，關(guān)閉真空及壓力表上閥，把泵和電動機(jī)表面的水和油 擦凈。,2.12.3 水泵的故障和排除