泵与泵站(第1章、第2章1-3节).

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1、泵与泵站泵与泵站 课 程 简 介n本课程是环境工程专业的专业基础课程之一，是本课程是环境工程专业的专业基础课程之一，是学习专业课和从事本专业的工程设计、科研、和学习专业课和从事本专业的工程设计、科研、和工作必备的理论基础。工作必备的理论基础。n本课程的任务与目的是使学生通过本课程的学习：本课程的任务与目的是使学生通过本课程的学习：n 掌握常用泵的基本构造、工作原理和主要性掌握常用泵的基本构造、工作原理和主要性能及应用；能及应用；n 掌握水泵装置系统运行工况的图解法和数解掌握水泵装置系统运行工况的图解法和数解法计算原理、水泵机组的调节运行与节能原理；法计算原理、水泵机组的调节运行与节能原理；n

2、能够合理的进行水泵的选型；能够合理的进行水泵的选型；n 能够完成泵站的机组选择、管道布置、辅助能够完成泵站的机组选择、管道布置、辅助设施的选择与敷设，具有泵站的初步设计能力。设施的选择与敷设，具有泵站的初步设计能力。目录目录n第一章第一章 绪论绪论n第二章第二章 叶片式水泵叶片式水泵n第三章第三章 其它水泵其它水泵n第四章第四章 给水泵站给水泵站n第五章第五章 排水泵站排水泵站第一章第一章 绪绪 论论n1.1 1.1 泵与泵站的作用和地位泵与泵站的作用和地位n1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类1.1 1.1 泵与泵站的作用和地位泵与泵站的作用和地位应用领域广泛应用领域广泛:采矿、冶金

3、、电力、石油、化工、市政以及农林等部门。采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以及农林等部门。城市给排水系统工艺基本流程城市给排水系统工艺基本流程取水取水净水净水输水输水至用水点至用水点泵房泵房泵房泵房排出污水排出污水泵房泵房泵房泵房入江入江入田入田污水提升泵污水提升泵污泥泵污泥泵回流活性污泥泵回流活性污泥泵污水处理厂污水处理厂建筑物的给水、排水建筑物的给水、排水水景喷水水景喷水从用能耗角度看泵与泵站的重要地位从用能耗角度看泵与泵站的重要地位l城市供水中城市供水中95%98%是用来维持水泵的运转是用来维持水泵的运转;l一般城镇水厂中制水成本的一般城镇水厂中制水成本的40%70%是水泵消耗的电是水泵

4、消耗的电费费;l全国水泵机组的电能消耗的占全国总电耗的全国水泵机组的电能消耗的占全国总电耗的21%；l火电厂中各类泵和风机总耗电约占整个厂用电量的火电厂中各类泵和风机总耗电约占整个厂用电量的70%80%。在提倡节能减排的今天，提高泵的效率，合理运行和管在提倡节能减排的今天，提高泵的效率，合理运行和管理，可以达到良好的节能效果，从而大大降低其运行成本。理，可以达到良好的节能效果，从而大大降低其运行成本。n 发展趋势发展趋势l 大型化、大容量化大型化、大容量化(特别是取水水泵和排水水泵特别是取水水泵和排水水泵)l 高扬程、高转速高扬程、高转速(单级扬程已经达到单级扬程已经达到1000m1000m）

5、l 系列化、通用化和标准化系列化、通用化和标准化(按照通用标准按照通用标准)n 泵站运行管理的发展趋势泵站运行管理的发展趋势l 节能，高效节能，高效l 低噪化低噪化l 自动化、信息化、智能化自动化、信息化、智能化 SLOW900-900SLOW900-900单级双吸离心单级双吸离心泵是专门为深圳自来水厂开泵是专门为深圳自来水厂开发的大型泵。该泵泵体重发的大型泵。该泵泵体重6.36.3吨，泵盖重吨，泵盖重2.52.5吨，泵的吨，泵的总高度总高度2.8m2.8m。某排涝站厂房内的某排涝站厂房内的3 3台斜置轴流大型水泵台斜置轴流大型水泵1.2 1.2 泵的定义及分类泵的定义及分类n泵的定义泵的定义

6、 泵是输送和提升液体的机器。它是一种转换能泵是输送和提升液体的机器。它是一种转换能量的机械，它通过工作体的运动，把外加的量的机械，它通过工作体的运动，把外加的能量传给被抽送的液体，使其能量增加。能量传给被抽送的液体，使其能量增加。电能（化学能）电能（化学能）机械能机械能 动能或势动能或势能能泵的分类（按作用原理分）nIS型单吸离心泵型单吸离心泵 叶轮出水径向流叶轮出水径向流离心泵：利用装有叶片的叶轮的高速旋转时产生的离心泵：利用装有叶片的叶轮的高速旋转时产生的离心力离心力工作工作nS S型双吸离心泵型双吸离心泵离心泵（多级）TSWA 型卧式多级泵DL 型立式多级泵装有多个叶轮，每个叶轮只有一个

7、进口装有多个叶轮，每个叶轮只有一个进口 n轴流泵轴流泵:利用装有叶片的叶轮的高速旋转利用装有叶片的叶轮的高速旋转时产生的时产生的升力升力工作工作 叶轮出水轴向流叶轮出水轴向流混流泵混流泵:利用装有叶片利用装有叶片的叶轮的高速旋转时产的叶轮的高速旋转时产生的生的离心力和升力离心力和升力的双的双重作用来工作的泵。重作用来工作的泵。叶轮出水斜向流叶轮出水斜向流叶片式水泵图叶片式水泵图活塞式往复泵活塞式往复泵泵缸活塞、活塞杆排出口吸入口原理：原理：活塞往复运动，活塞往复运动，在泵缸中造成容在泵缸中造成容积的变化并形成积的变化并形成负压和正压，完负压和正压，完成一次吸入和排成一次吸入和排出。出。转子泵结

8、构图结构图LQ系列转子泵系列转子泵利用转子做周期性的回转运动来工作的泵。利用转子做周期性的回转运动来工作的泵。螺旋泵螺旋泵射流泵工作原理工作原理G型螺杆泵型螺杆泵利用射流的附带效应来工作的泵利用射流的附带效应来工作的泵 总型谱图 各类泵的应用范围很不相同，将不同泵各类泵的应用范围很不相同，将不同泵的流量和扬程对应的绘制在同一个图中制成的流量和扬程对应的绘制在同一个图中制成总型谱图。总型谱图。根据总型谱图，可以看出各类水泵的工根据总型谱图，可以看出各类水泵的工作范围和工作特点，在选择泵时，可以参照作范围和工作特点，在选择泵时，可以参照总型谱图，来初步确定选择泵的类型。总型谱图，来初步确定选择泵的

9、类型。应用范围最广，流量应用范围最广，流量可达可达81000m3/h，扬程在扬程在101100m泵泵离离心心混流泵混流泵轴流泵轴流泵扬程范围为扬程范围为11m以以下，适用范围偏于下，适用范围偏于大流量、低扬程大流量、低扬程往复泵往复泵流量范围为流量范围为100m3/h以下，适用范围偏于以下，适用范围偏于小流量、高扬程小流量、高扬程旋涡泵旋涡泵根据总型谱图可以确定各种泵的特点在城市在城市排水排水时，时，城市污水、雨水城市污水、雨水泵站的特点是大泵站的特点是大流量，低扬程，流量，低扬程，扬程一般为扬程一般为2m12 m，流量，流量可以超过可以超过10000m3/h，一，一般采用轴流泵。般采用轴流泵

10、。在城市在城市供水供水中，中，一般水厂扬程一般水厂扬程20m100 m，要，要求高扬程水泵，求高扬程水泵，单泵的流量在单泵的流量在50 10000m3/h，离心泵最合适。离心泵最合适。第二章第二章 叶片式水泵叶片式水泵n2.1 2.1 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造n2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件n2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数n2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式n2.5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程 n2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线n2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心

11、泵装置定速运行工况n2.8 2.8 离心泵装置调速运行工况离心泵装置调速运行工况n2.9 2.9 离心泵装置换轮运行工况离心泵装置换轮运行工况n2.10 2.10 离心泵并联及串联运行工况离心泵并联及串联运行工况n2.11 2.11 离心泵吸水性能离心泵吸水性能n2.12 2.12 离心泵机组的使用及维护离心泵机组的使用及维护n2.13 2.13 轴流泵及混流泵轴流泵及混流泵n2.14 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵给水排水工程中常用的叶片泵2.1 2.1 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造n 2.1.1 2.1.1 两个例子两个例子(1)(1)在雨天，旋转雨伞，水滴沿

12、伞边切线方向飞出，旋转在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转的雨伞给水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如的雨伞给水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如图所示。图所示。(2)(2)当一个敞口圆筒绕中心轴做等角速旋转时，当一个敞口圆筒绕中心轴做等角速旋转时，圆筒内的水面呈抛物线上升的旋转凹面，圆筒内的水面呈抛物线上升的旋转凹面，而且圆筒半径越大，转得越快，液体沿圆而且圆筒半径越大，转得越快，液体沿圆筒壁上升的高度就越大。筒壁上升的高度就越大。rwv 2.1.2离离心心泵泵的的工工作作原原理理泵座泵座泵壳泵壳泵轴泵轴叶轮叶轮吸吸水水管管压水管压水管灌水漏斗灌水漏斗离心泵基本构造和抽水简图离

13、心泵基本构造和抽水简图单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵1-1-叶轮叶轮；2-2-泵轴泵轴；3-3-键；键；4-4-泵壳；泵壳；5-5-泵座；泵座；6-6-灌水孔；灌水孔；7-7-放放水孔，水孔，8-8-接真空表孔，接真空表孔，9 9-接压力表孔，接压力表孔，1010-泄水孔，泄水孔，1111-填料填料盒盒；1212-减漏环减漏环；1313-轴承座轴承座；1414-压盖调节螺栓；压盖调节螺栓；1515-传动轮传动轮2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件n1、叶轮、叶轮l l前盖板；前盖板；2 2后盖板；后盖板；3 3叶片；叶片；4 4叶槽；叶槽；5 5吸水口；吸水口；6 6轮毂；轮毂；7

14、7泵轴泵轴 1 1吸入口；吸入口；2 2轮盖；轮盖；3 3叶片叶片4 4轮毂；轮毂；5 5轴孔轴孔单吸式、双吸式单吸式、双吸式n2 2、泵轴、泵轴 n3 3、泵壳：、泵壳：常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水力条件。力条件。n4 4、泵座：、泵座：泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。泵轴是用来旋转泵叶泵轴是用来旋转泵叶轮的，常用材料是碳轮的，常用材料是碳素钢和不锈钢。泵轴素钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度应有足够的抗扭强度和足够的刚度，其挠和足够的刚度，其挠度不超过允许值；工度不超过允许值；工作转速不能接近产生作转速

15、不能接近产生共振现象的临界转速。共振现象的临界转速。泵键泵键n5 5、轴封装置：泵轴与泵壳间轴封装置：泵轴与泵壳间 (1)(1)填料密封填料密封压盖填料型填料盒压盖填料型填料盒1 1轴封套；轴封套；2 2填料；填料；3 3水封管；水封管；4 4水封环；水封环；5 5压盖压盖(2)(2)机械密封机械密封123456789ABCD1-弹簧座；弹簧座；2-弹簧；弹簧；3-传动销；传动销；4-动环密封圈；动环密封圈；5-动环；动环；6-静环；静环；7-静环密封圈；静环密封圈；8-防转销；防转销；9-压盖压盖 机械密封的基本元件和工作原理机械密封的基本元件和工作原理 旋转部分旋转部分固定部分固定部分n6

16、 6、减漏环、减漏环(承磨环承磨环)叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处存在一个转动叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处存在一个转动连接，容易发生水的回流。连接，容易发生水的回流。1 1、泵壳；、泵壳；2 2、镶在泵壳上的减漏环；、镶在泵壳上的减漏环；3 3、叶轮；、叶轮；4 4、镶在叶轮上的减漏环、镶在叶轮上的减漏环 7 7、轴承座、轴承座 ZHZZHZ滑动轴承滑动轴承滚动轴承滚动轴承n8 8、联轴器、联轴器 ZMLZML膜片及连轴器膜片及连轴器n9 9、轴向力平衡措施、轴向力平衡措施 平衡孔平衡孔1 1排出压力；排出压力；2 2加装的减漏环加装的减漏环3 3平衡孔；平衡孔；4 4泵壳上的减漏环

17、泵壳上的减漏环总总 结结n了解泵在各行业的用途了解泵在各行业的用途n掌握泵的分类：叶片式泵、容积式泵、其他类型泵掌握泵的分类：叶片式泵、容积式泵、其他类型泵n理解离心泵的工作原理理解离心泵的工作原理n熟悉离心泵的主要零件熟悉离心泵的主要零件2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数n水泵的水泵的6 6个性能参数：个性能参数：1 1、流量（抽水量）、流量（抽水量）水泵在单位时间内所输送的液水泵在单位时间内所输送的液体数量。用字母体数量。用字母Q Q表示，常用的体积流量单位是表示，常用的体积流量单位是m m3 3h h或或L Ls s。常用的重量流量单位是。常用的重量流量单位是t t

18、h h。2 2、扬程、扬程(总扬程总扬程)水泵对单位重量水泵对单位重量(1kg)(1kg)液体所作功，液体所作功，也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。用字母也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。用字母H H表示，其单位常折算成被送液体的液柱高度表示，其单位常折算成被送液体的液柱高度(m)(m)；工；工程中用国际压力单位帕斯卡程中用国际压力单位帕斯卡(Pa)(Pa)表示表示 。H=E2-E1n3 3、轴功率、轴功率泵轴得自原动机所传递来的功率称泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，以为轴功率，以N N表示。原动机为电力拖动时，轴功表示。原动机为电力拖动时，轴功率单位以率单位以kwkw表示

19、。表示。有效功率有效功率单位时间内流过水泵的液体从水单位时间内流过水泵的液体从水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示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为泵的有效功率为uNn4 4、效率、效率水泵的有效功率与轴功率之比值，以水泵的有效功率与轴功率之比值，以表示。表示。n离心泵在输送液体过程中，不可能将外界能量全部传给液体，离心泵在输送液体过程中，不可能将外界能量全部传给液体，有能量损失。离心泵的能量损失主要有以下三个方面有能量损失。离心泵的能量损失主要有以下三个方面n容积损失：因泄露造成的损失。容积损失：因泄露造成的损失。n机械损失：离心泵部件相互之间产生的摩擦力和其他局部

20、阻机械损失：离心泵部件相互之间产生的摩擦力和其他局部阻力损失。力损失。n水力损失：因粘性液体流经叶轮通道和蜗壳而产生的摩擦阻水力损失：因粘性液体流经叶轮通道和蜗壳而产生的摩擦阻力，以及因改变流速方向时引起的环流和冲击而产生的局部阻力，以及因改变流速方向时引起的环流和冲击而产生的局部阻力损失。力损失。泵的电耗：泵的电耗：t t：运行时间运行时间h h 1 1：水泵的效率：水泵的效率 2 2：电动机的效率：电动机的效率NNu()()()1000102uNHQ gHQ gHQNWkWkWn例：某水厂取水泵站，供水量例：某水厂取水泵站，供水量Q Q8.648.6410104 4m m3 3d d，扬程

21、，扬程H=30mH=30m；水泵及电机；水泵及电机的效率均为的效率均为8080，则该泵站工作，则该泵站工作10h10h其电耗其电耗值为多少？值为多少？n 5 5、转速、转速水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动的次数来表示，以字母动的次数来表示，以字母n n表示常用单位为表示常用单位为r rminmin。在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示(次次min)min)un6 6、允许吸上真空高度、允许吸上真空高度(H(Hs s)及气蚀余量及气蚀余量(H(Hsvsv)允许吸上真空高度允许吸上真空高度(H(Hs s)指水泵在标准

22、状况下指水泵在标准状况下(即水温为即水温为2020、表面压力为、表面压力为1atm)1atm)运转时，水泵所允运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度许的最大的吸上真空高度 (即水泵吸入口的最大即水泵吸入口的最大真空真空度度)。单位为。单位为mHmH2 20 0。水泵厂一般常用。水泵厂一般常用HsHs来反映离心泵来反映离心泵的吸水性能。的吸水性能。气蚀余量气蚀余量(H(Hsvsv)指水泵进口处，单位重量液体指水泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。用气蚀余量来反映轴流泵、锅

23、炉给水泵等的吸水性能。单位为单位为mHmH2 20 0。气蚀余量在水泵样本中也有以。气蚀余量在水泵样本中也有以hh来表来表示的。示的。水的饱和蒸汽压与水温的关系水的饱和蒸汽压与水温的关系n例题例题1：离心泵性能测定的装置如题图所示。泵的转速为2900r/min。以20水为介质测得泵的流量为36m3/h，泵的出口压强表的读数为0.15MPa，泵入口处真空表的读数为0.025MPa，轴功率为2.45kW。若压强表和真空表两测压口间的垂直距离为0.5m，泵的吸入管路和排出管路直径相同，试求该泵在输送的条件下的扬程和效率。n解：（1）泵的压头以真空表和压强表所在的截面为1-1面和2-2面，列出以单位重

24、量为计算基准的柏努利方程式：n n其中 ,u1=u2,n故泵的扬程为：n （2）泵的效率n n 22221121()22pupuHzzgggg210.5mzz 541.5 102.5 100.518.35m10009.81H18.24 36 1000100%72.99%102102 3600 2.45HQN填空n1、叶片式泵对液体的压送是靠 而完成的。n2、容积式泵对液体的压送是靠 而完成的。n3、螺旋式泵对液体的压送是靠 而完成的。n4、根据叶轮出水的水流方向可将叶片式泵分n为 、和 。其中离心泵的叶轮出水水流方向为 ；轴流泵为 ；混流泵为 。n5、叶轮按其盖板情况可分为 、和 。n6、单吸

25、式离心泵中填料盒作用 。双吸式离心泵中填料盒作用为 。n7、轴与壳之间的间隙处设置密封装置，称为 。n8、10Sh-13A,10意义 、Sh意义 、13意义 、A意义 。n9、IS100-80-125A,IS意义 、100意义 、80意义 、125意义 、A意义 。n10、S150-78A,S意义 、150意义 、78意义 、A意义 。计算：一离心泵装置，转速计算：一离心泵装置，转速n=1450r/min，运行，运行扬程扬程H=25m，流量，流量Q=180m3/h，轴功率，轴功率N=14.67kW，试求：，试求：水泵的有效功率；水泵的有效功率；水水泵效率泵效率。n1、叶片的高速旋转 2、泵体工作室容积的改变 3、螺旋推进原理提高液体位能 4、径向流、轴向流、斜向流、径向流、轴向流、斜向流 5、封闭式、敞开式、半开式 6、防漏水、防进气 7、轴封 8、泵吸水口直径、单级双吸、比转数的1/10、叶轮切削 9、单级单吸、进口直径、出口直径、叶轮直径、叶轮切削 10、单级双吸、进口直径、扬程、叶轮切削。n1-5：ABDBD，6-10：DCDCB，11-15：BCACA