水泵与水泵站

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1、水泵与水泵站教案兰州交通大学环境与市政工程学院流体力学教研室张永秋2007年8月课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 一 章泵的基本知识第 1 节水泵与水泵站的在国民经济中作用第 2 节排灌事业发展简介授课时间2007年9月3日第 1 周 一班 级水051班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的通过本章的学习，要求学员熟练掌握叶片泵的分类、单级单吸悬臂式离心泵和轴流泵的构造、叶片泵的新型号等；掌握水泵的定义、双吸式离心泵的构造和叶片泵的特点及适用场合等；了解水泵分类、是双吸式、多级式离心泵及混流泵的构造、水泵与水泵站的作用、泵站基本类型等。水利水电类专业的学员还应掌握机电提水排灌工程的

2、适用场合等，了解机电提水排灌工程的概念、我国机电提水事业的发展简史、当前机电提水排灌工程中要解决的问题等。通过本次课的学习，使广大学生了解水泵与水泵站在国民经济中的作用、农田排灌事业和城市城镇给排水工程的作用；国内外机电排灌事业的发展、机电提水排灌泵站基本类型以及本课程的内容和要求。复习提问教学内容第一章 泵的基本知识第一节 水泵与水泵站的在国民经济中作用一、水泵与水泵站在国民经济中的作用二、水泵与水泵站在农田排灌事业中的作用（一）机电排灌工程（二）机电排灌工程的适用场合1. 无法自流2. 自流不可取3. 两者互补4. 跨流域调水5. 喷灌滴灌6. 提水蓄能发电三、水泵与水泵站在城市城镇给排水

3、工程的作用第二节 排灌事业发展简介一、我国机电排灌事业的发展简介（一）我国机电排灌事业的发展简介（二）机电提水排灌泵站基本类型1.小型泵站 2.中型排灌泵站 3.大型排水泵站 4.大型多目标跨流域调水泵站 教学内容二、国外机电排灌事业的发展简介(一)俄罗斯俄罗斯的机电提水灌溉面积截至1972年共有340108hm2，占其总灌溉面积的30%，总装机180104KW，并在1985年发展到9500108hm2，约占其灌溉面积的45%。其中以乌克兰加盟共和国提灌面积最大，它在1957年建成的英吉列茨泵站，总装机容量为29420KW，设计扬程60m，单机容量为4200KW，为当时俄罗斯功率最大的灌溉供水

4、泵站。阿塞拜疆加。盟共和国是俄罗斯用泵船进行灌溉的最早地方，现在在库拉河和阿拉卡斯、河上建有泵船126座z土库曼加盟共和国大量发展了用电动深井泵提水的井灌，并于1957年开始采用远距离机电提水排灌工程系指利用机电提水设备及其配套建筑物进行农田排水和灌溉的工程。它通常包括排灌水利系统、电力输配系统以及联系以上两个系统的泵站枢纽。集中控制。（二）美国美国比较有名的提灌工程主要有：大古力提水蓄能泵站其设计流量460m3/S，扬程94m，安装12台水泵，灌溉面积4167104hm2104KW。北水南调工程共建有12座泵站，安装99台机组，年提水能力270108m3，设计流量290m3/S，线路长710

5、Km，装机总容量为1200104KW。(三)日本104m3/s，其中排流体量为9400m3/s，提灌流量为1600m3/s，全国共有排灌泵站7200多座，中、小型泵站占93%。如1973年建成的新川水系的25座泵站群中，只有新川河口是大型泵站。该站共装有6台口径为的贯流式水泵，扬程，单泵流量40m3/s，电动机功率7800KW，总排水量240m3/s，控制集水面积267104hm2，排水受益面积200104hm2。（四）荷兰1973年在北海修建的爱茅顿排水泵站，扬程，单泵流量3/s，总排水量400m3/s。（五）乌兹别克1973年修建的卡尔申提水泵站，总扬程156m，总流量200m3/s，单泵

6、最大流量40m3/s，灌溉面积3500104hm2。（六）乌克兰从第聂伯河上的霍夫卡水库提水的泵站，总流量530m3/s，灌溉面积7600104hm2104KW。三、当前机电排灌中要解决的几个问题1.搞好机电排灌规划我国机电提水工程虽然有了相当的规模，但还不能满足工农业生产的需要，因此要继续发展。兴建机电排灌工程，必须认真做好规划工作。制定规划时，要根据建设旱涝保收、高产稳产农田的要求，结合本地区的自然地理条件和社会经济状况，因地制宜进行规划和设计。在规划中要注意提水与自流结合，提水与蓄水结合，提灌与提排结合以及大、中、小泵站结合。合理地处理投资、耗能与效益三者的关系，局部与整体的关系，眼前与

7、长远的关系。要通过认真的经济论证和比较，使机电排灌工程的规划设计方案尽可能作到技术上可行，经济上最优，力求以社会最小的投入获得最大的产出。2.提高经济效益 机电排灌事业迅速发展中，因规划布局不当，选型配套不合理，工程不配套以及设备陈旧落后、安装运行不当等原因，使得泵站的效率低、能耗大、排灌成本高。机电排灌是通过消耗能源而取得效益的水利工程。目前，在我国能源十分紧张的可情况下，必须积极进行技术改造，提高泵站效率、节约能源、降低成本。泵站的技术改造是一项技术性、经济性很强的工作，应该从实际情况出发，通过测试分析，找出影响效益的主要因素，提出具体的技术改造措施，以达到提高经济效益的目的。3.加强经营

8、管理机电排灌站的兴建，只是为农田灌溉、排水创造了一个良好的条件，而管好、用好这些工程和设备，是提高经济效益的重要保证。要做好管理工作，必须建立、健全管理机构，明确职权范围，制定合理的规章制度F要加强机电设备管理，使机电设备经常保持良好的技术状态，确保安全生产，要加强工程管理，进行检查观测和维修，充分发挥工程效益，延长使用寿命F要加强灌排水管理，实行科学的有计划的灌溉、排水，以达到省水、节能、增产的目的，要严格经济核算，加强计划管理、成本管理、定额管理等，并在管好用好排灌设备的前提下，充分利用设备、动力、技术力量，开展综合经营，增加收入，提高自给率。4.重视科学研究机电排灌工程涉及到机、电、水各

9、个方面，是技术性较强的综合性工程。要搞好机电排灌工程的规划、设计、安装、运行、维护和已建工程的技术改造工作，必须重视科学研究，依靠科学技术进步，才能达到提高经济效益的新水平。例如西北高扬程提水经济评价及提高经济效益的途径，北方机井装置效率的提高，南方机电排灌的合理布局与调节运用，机电排灌的节能途径，机电设备各项性能的测试技术和方法，防止泵站水锤、汽蚀和泥沙淤积的措施，提供节能高效的新型水泵和扩大水泵品种等课题都是当前生产中急需解决的问题。四、本课程的内容和要求课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 1 章泵的基本知识第 3 节泵的分类和抽水过程第 4 节叶片泵的构造第 5 节叶片泵的型号

10、授课时间2007年9月7日第 1 周 五班 级水051班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的 通过本次课的学习，使广大学生熟练掌握叶片泵的分类和工作原理、型号、单级单吸悬臂式离心泵的构造；掌握离心泵抽水装置；了解其它水泵的工作原理、轴流泵抽水装置、双吸和多级式离心泵的构造、轴流泵及混流泵的构造。教学重点叶片泵工作原理、分类、型号、离心泵和轴流泵抽水装置、单级单吸悬臂式离心泵的构造教学难点叶片泵的构造和型号、复习提问1.；2.；3.。教学内容第三节 泵的分类和抽水过程一、泵的定义 泵是一种用于转换能量的通用机械，它把动力机的机械能或其它能源形式的能量传递给所抽送的流体，使流体的能量增加，从而把

11、流体从低处抽提到高处，或从一处输送到另一处。用于抽水的泵称为水泵，水泵是一种用于转换能量的水力机械。它把动力机的机械能或其它能源形式的能量传递给所抽送的水流，使水流的能量增加，从而把水流从低处抽提到高处，或从一处输送到另一处。二、泵的分类及其工作原理 泵的种类很多，按工作原理和构造可分为以下类型。（一）有转子泵 利用高速旋转的转子来工作的泵。1. 叶片泵 利用装有叶片的叶轮的高速旋转产生的力来工作的泵。离心泵 利用装有叶片的叶轮的高速旋转时产生的离心力来工作的泵。单级单吸式离心泵 只装有一个叶轮，每个叶轮只有一个进口。双吸式离心泵 只装有一个叶轮，叶轮有两个进口。多级式离心泵 装有多个叶轮，每

12、个叶轮只有一个进口。自吸式离心泵 能够自动吸水，无需抽气充水设备的单级单吸式离心泵。轴流泵 利用装有叶片的叶轮的高速旋转时产生的升力来工作的泵。固定式轴流泵 叶片与叶轮浇铸成一个整体，叶片的安装角无法调节。全调节轴流泵 可以在不停机的情况下，利用机械的或液压的方式调节叶片的安装角。半调节轴流泵 必须在停机的情况下，采用手动的方式调节叶片的安装角。混流泵 利用装有叶片的叶轮的高速旋转时产生的离心力和升力的双重作用来工作的泵。蜗壳式混流泵 主要利用离心力来工作的混流泵。 导叶式混流泵 主要利用升力来工作的混流泵。2. 容积泵 利用工作室容积的周期性变化来工作的泵。往复式容积泵 利用柱塞在泵缸内的周

13、期性往复运动来工作的泵。回转式容积泵 利用转子做周期性的回转运动来工作的泵。图131 离心泵抽水装置1 滤网与底阀 2进水管 390。弯头 4偏心渐缩接管 5真空表 6压力表 7渐变接管 8逆止阀 9闸阀10出水管 1145。弯头 12拍门 13平衡锤教学内容3. 其它泵 除了叶片泵和容积泵以外的其它有转子泵。长轴井泵 利用一个很长的轴来传递动力并抽提井水的泵。潜水电泵 将水泵与电动机组装成一个密封的整体来抽水的机组。水轮泵 利用水轮机直接带动水泵的机组。污水泵 专门用于抽提污水的泵。泥浆泵 专门用于抽提泥浆的泵。砼泵 专门用于抽提砼的泵。(二)无转子泵 利用工作流体或电磁力来工作的泵。1.射

14、流泵 利用射流的附带效应来工作的泵。2.水锤泵 利用水锤的压力变化来工作的泵。3.气升泵 利用空气与水充分混掺使水的容重减小来工作的泵。也叫做空气扬水机。4.电磁泵 利用电磁力来工作的泵。等等。图134 轴流泵抽水过程示意图1叶轮 2导叶 3泵轴 4出水弯管 5喇叭管三、抽水装置（一）离心泵抽水装置（二）轴流泵抽水装置第四节 叶片泵的构造一、离心泵的构造（一）单级单吸悬臂式离心泵的构造图144 离心泵的叶轮图（ ）单吸式 （ ）双吸式叶轮又叫轮或转轮或工作轮，是水泵的核心部件。它是由几个叶片所构成的。当叶轮被泵轴带动高速旋转时，与被叶片带动的流体之间发生力的作用，从而将外加的机械能传递给被抽流

15、体。由于叶轮的类型在很大程度上决定了整个泵的构造类型和性能，所以，它是最重要的水泵部件。图143 叶轮剖面及水流方向图（ ）单吸式离心泵 （b）双吸式离心泵（ ）混流泵 （ ）轴流泵图145 离心泵的叶轮图（ ）封闭式 （ ）敞开式 （ ）半开式图149离心泵填料密封图1 填料 2填料压盖 3水封环 4水封管5泵盖 6轴套 7泵轴 8叶轮 9泵壳 泵轴、叶轮与其它转动部分合称转子，应经过静平衡或动平衡校核，以免运转时挠度太大，导致振动和引起金属磨损。水泵固定部分，泵壳与其它固定部分合称定子。对于水泵转子振动的限制，特别由于填料函起着轴承作用而减少了泵轴的跨度，对于小泵来说，临界转速问题是不必加

16、以考虑的。泵轴是用来带动叶轮旋转的，它的材料要求有足够的抗扭强度和刚度，常用碳素钢和不锈钢制成。泵轴挠度不超过允许值，运行转速不能接近产生共振的临界转速。 泵壳由泵盖和泵体组成。泵体包括泵的吸水口、蜗壳形流道和泵的出水口。泵的吸水口连一段渐缩的锥形管，它的作用是把水以最小的损失均匀地引向叶轮。 泵轴穿出泵壳时，在泵轴与泵壳之间存在着间隙，出口侧间隙处的压力大于大气压，泵壳内的高压水有可能通过此间隙向外泄露；进口侧间隙处的压力小于大气压，大气有可能通过此间隙进入水泵，从而降低了水泵的吸水性能。教学内容填料密封 填料密封在离心泵中应用广泛，它的形式很多，图148是较为常见的压盖型的盒，它主要由填料

17、、水封管、水封环和压盖等部件组成。.机械密封机械密封又称为端面密封，主要由动环5、静环6、压紧元件（弹簧2）、密封元件（密封圈4、7）等组成（图1410）。图1413 止推轴承图（a）单排滚珠 （b）双排滚珠5. 减漏环 叶轮进口的外圆与泵壳内壁的接缝存在一个转动接缝，它正是高低压的交界面，并具有相对运动的部位，很容易发生泄露，为了减少泵壳内的高压水向叶轮进口的回流量，在水泵的构造上一般采用两种方式减漏图1416 平衡孔图1-排出压力 2-加装的减漏环3-平衡孔 4-泵壳上的减漏环图1414 轴承座构造图1双列滚珠轴承；2泵轴；3阻漏油橡皮圈；4油杯孔；5封板；6冷却水套图 1410 机械密封

18、构造图 1弹簧 2弹簧座 3O形胶圈 4动环座5动环 6静环 7静环座 8密封座6轴承 轴承用以支承转动部件的重量以及承受泵运行时的轴向力和径向力，并减小轴转动时的摩擦力。离心泵和混流泵的轴承有滚动轴承与滑动轴承两类，滚动轴承根据所能承受的荷载大小可分为滚柱轴承滚珠轴承。滚动轴承的工作性能较好，但是当滚珠的圆周速度增高时，工作性能变坏。当水泵运转时，如果滚珠破碎，水泵转子也会损坏，故只能适用于荷载较小的场合图1415 叶轮前后两侧压力分布图叶轮进水侧压力 叶轮出水侧压力图148 水封环1环圈空间 2水孔（二）双吸式离心泵的构造（三）多级式离心泵的构造二、轴流泵的构造三、混流泵的构造 第五节 叶

19、片泵的型号类 型旧 型 号新 型 号单级单吸式离心泵数字 字母 ()数字 （字母、）进口直径（英寸）类型比转速 /10 （扬程）(叶轮已被切削) （）数字数字数字（国际系列）分别为进口、出口、标称直径()双 吸 式离 心 泵数字 字母 (、)数字 (字母、)进口直径（英寸）类型 比转速 /10 (叶轮已被切削) 数字 字母() 数字进口直径() 类型 扬程()多 级 式离 心 泵数字 字母 (、)数字 数字进口直径（英寸）类型 比转速 /10 级数字母 数字(D)数字数字类型 流量() 单级扬程() 级数蜗 壳 式混 流 泵数字 字母数字进、出口直径(英寸) 类型 比转速 /10数字 字母数字

20、进、出口直径() 类型 扬程()导 叶 式混 流 泵数字 字母数字出口直径(英寸) 类型 比转速 /10数字 字母数字出口直径() 类型 比转速 /10轴 流 泵数字 字母数字出口直径(英寸) 类型 比转速 /10数字 字母数字出口直径() 类型 比转速 /10课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 二 章叶片泵的基本理论和性能第 1 节叶片泵的性能参数第 2 节叶片泵的基本方程授课时间2007年9月10日第 2 周 一班 级水051班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的通过本章的学习，要求学员熟练掌握叶片泵的性能参数及计算、相似条件、相似定律、比例率、比转数的计算、实验性能曲线 、选

21、泵原则；掌握功率的分类及其关系、效率的组成及其所包含的损失、叶轮进出口速度三角形、叶片泵的基本方程式及其分析、基本性能实验、选泵步骤、选泵中应注意的问题、选泵方法、电动机与水泵的配套、传动方式的选择和管路附件的选择；了解比转数的作用、理论性能曲线、相对性能曲线、通用性能曲线、全面性能曲线、系列型谱图等。教学重点本次重点：叶片泵的性能参数及其计算、叶片泵的基本方程及其分析教学难点叶片泵的基本方程式的推导分析、管路附件的选择、通用性能曲线、全面性能曲线、系列型谱图等。复习提问1. 叶片泵的分类及其工作原理；2.单级单吸悬臂式离心泵主要有哪里构件组成？各自的主要作用有哪些？3. 叶片泵的型号一般由哪

22、几部分组成？各自的含义是什么？教学内容第二章 叶片泵的基本理论和性能第一节 叶片泵的性能参数一、流量 单位时间内水泵所抽提的流体体积，符号，其常用单位有、和等。各单位间的关系是=。设计流量的计算详见第六章水泵站规划。二、扬程（一）扬程的定义 扬程是指单位重量流体从水泵进口到出口能量增量，用符号表示， 常用单位是。 ， 指水流流经水泵时实际所得到的功率，用符号表示。 是泵的输入功率，系指动力机传给泵轴的输入功率，用符号来表示，水泵运行时，不可避免地有各种损失，要消耗一部分功率。水泵的轴功率可按下式计算：功率3.水力损失和水力效率 水流流经水泵的吸水室、叶轮、压水室时，因水力阻力引起摩擦、冲击等损

23、失，消耗了一部分能量，这部分损失称为水力损失。其大小为：四、效率 水泵的效率指水泵对于其输入功率的利用程度。1.机械损失和机械效率 叶轮在泵体内的水中旋转时， 固定部件（轴封、轴承）与转动部件（泵轴）之间、固定部件（叶轮前后盖板外表面和盖板轮圈的圆柱表面）与水流之间产生摩擦。这些机械摩擦引起的能量损失称为机械损失，传给泵轴的轴功率，克服了机械损失之后，传给水的功率称水功率。 水流流经叶轮之后，有少部分高压水经过泵体内间隙（如密封环）和轴向力平衡装置（如平衡孔、平衡盘）回流到叶轮的进口，或泄漏泵外，因而损失一部分能量，这部分损失称为容积损失。3.水力损失和水力效率 水流流经水泵的吸水室、叶轮、压

24、水室时，因水力阻力引起摩擦、冲击等损失，消耗了一部分能量，这部分损失称为水力损失。 教学内容 五、转速 转速是指泵轴单位时间内旋转的圈数，用符号表示，单位是。六、允许吸上高度或允许汽蚀余量 表示离心型泵（含离心泵和蜗壳式混流泵）吸上高度的安全理论上限。符号，单位是。 也称为允许汽蚀裕量，表示水力机械低压侧（水泵进口侧）单位重量水体所具有的超过该温度下水体汽化压强的安全理论下限，西方发达国家均采用允许汽蚀余量详见第四章。符号，单位是。 第二节 叶片泵的基本方程图221 水流在叶槽内的运动（ ）圆周运动 （ ）相对运动 （ ）绝对运动一、水流在叶片中的运动图223 叶轮进出口速度三角形（ ）离心泵

25、 （ ）轴流泵二、速度三角形1. 进口速度三角形2. 出口速度三角形 图222 速度三角形 三、叶片泵的基本方程(一)基本方程的推导 .设水流是理想的液体。.设水流流态是均匀一致的。.设水流运动是恒定流。2. 基本方程的推导图224作用在水流上的力 四、基本方程式的分析1. 适用于叶片泵图229 有限叶片剖面出口速度三角形图 2. 适用于各种流体。然同一台水泵抽水不同流体的值相等，但其单位不同，扬程的单位是该流体的米柱高输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将是不同的3. ，4.对于轴流泵，叶片进出口圆周速度相同5. 应用基本方程式，可以定性地分析水泵运行中出现的一些问题五、有限叶片数的理论扬

26、程，（）课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 二 章叶片泵的基本理论和性能第 3 节水泵的相似理论第 4 节水泵的性能曲线授课时间2007年9月14日第 2 周 五班 级水051班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的 通过本次课的学习，使广大学生熟练掌握比例率、比转数的计算及公式修正、试验性能曲线及其分析；掌握相似条件、相似率；了解比转数的概念、理论性能曲线、相对性能曲线、通用性能曲线、全面性能曲线、系列型谱图。教学重点相似条件、相似率、比例率、比转数的计算及公式修正、试验性能曲线及其分析教学难点比转数的概念、通用性能曲线、全面性能曲线、系列型谱图。复习提问1.；2.；3.。教学内容

27、第三节 水泵的相似理论一、相似性理论的的作用 1.根据模型试验，进行新产品的设计和制造；2.对两台几何相似的水泵的性能进行换算；3.根据同一台泵在某一转速（或叶轮直径、或叶片安装角）下的性能参数，换算它在其它转速（或叶轮直径、或叶片安装角）下的性能参数二、相似条件 1.几何相似 两台水泵过流部分相应点的同名角相等，同名尺寸比值相等。 两台水泵内相应点处水流的同名速度比值相等，方向相同。 两台水泵相应点处所受的同名力的比值相等，方向相同。三、相似率 四、比例率五、比转数 （一）比转数的概念 （二）比转数的计算公式 公式推导 适用条件 单级单吸泵抽清水。公式修正 .双吸式离心泵.多级式离心泵.抽提

28、浑水（三）注意事项（四） 比转数的作用 教学内容第四节 水泵的性能曲线一、理论性能曲线（一）基本性能曲线. 理论性能曲线的定义.（二）、试验性能曲线1.离心泵的实验性能曲线 见图243。. 扬程性能曲线 缓慢下降的二次抛物线。. 功率性能曲线 是一条缓慢上升的近似直线。. 效率性能曲线 是一条具有最高点的上凸二次抛物线，在最高点两侧下降缓慢。4. 允许吸上真空高度曲线 是一条缓慢下降的近似直线。2.轴流泵的实验性能曲线 . 扬程性能曲线 下降较陡的二次抛物线。. 功率性能曲线 是一条快速下降的抛物线。. 效率性能曲线 是一条具有最高点的上凸二次抛物线，在最高点两侧下降较陡。. 允许汽蚀余量曲线

29、 是一条具有最低点的上凹二次抛物线。3.实验性能曲线的分析.扬程性能曲线.离心泵的扬程曲线 如果设计不合理，会出现驼峰形，同一扬程下可能出现两个大小不同的流量，流量忽大忽小，此区域为不稳定运行区，尽量不要选择这种水泵，若老式泵站有这种水泵，一定要避开在不稳定区域内运行。图242在不同叶片安装角下的QHt 关系图.轴流泵的扬程曲线 如果设计不合理，会出现马鞍形，同一扬程下可能出现两个甚至三个大小不同的流量，流量忽大忽小，此区域为不稳定运行区，尽量不要选择这种水泵，若老式泵站有这种水泵，一定要避开在不稳定区域内运行。.功率性能曲线.离心泵的功率曲线 关死（）功率大约等于额定功率的4060%。因此，

30、离心泵均采用“关阀启动”的启动方式。图241 离心泵的理论性能曲线( )离心泵的理论性能曲线( )离心泵的水头损失曲线.轴流泵的功率曲线 关死（）功率大约等于额定功率的200%。所以，轴流泵均采用“开阀启动” 的启动方式，为了避免误操作，轴流泵的抽水装置上不允许设置任何阀门。.效率性能曲线.离心泵的效率曲线 离心泵的工作区域较为宽广。.轴流泵的效率曲线 轴流泵的工作区域较为狭窄。.汽蚀性能曲线 .离心泵的允许吸上真空高度曲线 离心泵只有在流量大于额定流量的情况下，才可能发生汽蚀。故一般安装在水面以上。.轴流泵的允许汽蚀余量曲线 轴流泵在流量大于或小于额定流量时，均可能发生汽蚀。故一般安装在水面

31、以下。（三）、相对性能曲线 扬程相对性能曲线功率相对性能曲线效率相对性能曲线二、通用性能曲线多种转速(或叶片安装角、或叶轮直径)下的水泵性能曲线。也就是把水泵在不同转速(或叶片安装角、或叶轮直径)下的功率、效率性能的曲线，分别以等功率、等效率、等转速（或等叶片安装角、或等叶轮直径）的形式，以及水泵的扬程性能曲线，绘制在同一个流量、扬程坐标系内，所组成的几组曲线族。1.不同转速下水泵的通用性能曲线2.不同叶轮直径下水泵的通用性能曲线3不同叶片安装下的水泵的通用性能曲线三、全面性能曲线 用相对值表示的不同转速下的曲线和曲线，再从不同处画水平线，与飞不同转速下的曲线、曲线相交，然后，根据这些交点数据

32、以相对转速为纵坐标，相对流量为横坐标四、系列型谱图 同规格的一系列泵的工作范围段综合绘入一张对数座标图内即成为该系列泵的谱图课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 二 章叶片泵的基本理论和性能第 5 节抽水机组的选型与配套授课时间2007年9月17日第 3 周 一班 级水051班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的 通过本次课的学习，使广大学生熟练掌握水泵的选型原则、水泵的选泵步骤及注意的问题、电动机类型选择；掌握电动机配套功率、转速的确定；了解水泵的选泵方法、柴油机的型号和性能、传动方式和管路附件的选择。教学重点练掌握水泵的选型原则、水泵的选泵步骤及注意的问题、电动机类型选择、电动机

33、配套功率、转速的确定教学难点柴油机的型号和性能、传动方式和管路附件的选择复习提问1. 相似条件有哪些？相似率与比例率有什么区别与联系？2. 比转数如何计算？3.离心泵与轴流泵的试验性能曲线有哪些相同及不同之处？教学内容第五节 抽水机组的选型与配套一、水泵的选型 （一）选泵原则1.必须满足设计标准下用水部门的各个时期的用水要求。也就是满足设计流量和设计扬程的要求。2.水泵必须在高效区运行，在长期运行中平均效率最高。3.根据选定的水泵型号及台数修建泵站的总投资(其中包括设备投资和土建投资)最小，年运行费用最低。4.尽量选择标准化、系列化、规格化的新产品，型号不能过多，也不宜单一。5.便于安装、维护

34、、运行和管理，有利于今后的发展。（二）选泵步骤1.确定泵站的设计标准、建筑物等级。2.确定泵站的流量（设计、最大、最小）和扬程（设计、最高、最低、平均）。3.拟定泵站的级数，并计算各级泵站的扬程（设计、最高、最低、平均）。4.从水泵性能表、性能图中查出符合水泵扬程要求的各种不同型号的水泵。5.根据选泵原则，按照最小功率法初选水泵型号。至少列出两个可比方案。6.根据工况点的校核确定水泵型号的最佳方案，并给出有关性能参数。（三）选型中的应注意的问题.建站投资方面.运行管理费用方面.保证性和适应性方面.泵站性质方面.卧式泵要求的安装精度比立式泵低，同时也便于检修，但一般在起动前要进行排气充水，要求泵

35、房有较大的平面尺寸，适用于水源水位变幅不大的场合。.立式泵要求泵房的平面尺寸较小，水泵叶轮浸没于水下，起动方便，电动机安装在上层，有利于散热、采光、防潮、通风，适用于水源水位变幅较大的场合采用。.斜式泵安装方便，可安装在岸边斜坡上，多为中小型，其叶轮浸没于水下，便于起动。.为了便于维修管理，同一泵站枢纽内的主要水泵应尽可能选用同一类型；用水流量变化较大时，应选两种型号的大、小泵进行调配。.为了提高泵站的保证率，需要选择必要的备用机组，一般占泵站台数的2025%，且不少于一台。（四）选泵方法 教学内容二、动力机的配套（一）电动机与水泵的配套电力排灌站单机容量在100（给水泵站75 ）以下的小型机

36、组，因在起动、转差率和其它性能方面没有特殊的要求，常选用、等系列鼠笼型异步电动机，我国有关部门对上述系列进行了革新，制定了系列产品，可供选用；单机容量在100300（给水泵站75 ）之间的中型机组，可选用、系列双鼠笼型异步电动机或系列绕线型异步电动机；单机容量在300（给水泵站75 ）以上的大型机组，可选用、系列双鼠笼型异步电动机，或、系列绕线型异步电动机，以及、系列同步电动机。双鼠笼型电动机在结构上和起动特性上兼有鼠笼型电动机和绕线型电动机的优点，适用于起动负载较大与电源容量较小的场合。. 按式（217）计算.在水泵设计、制造和性能测量中，允许水泵的扬程、流量等可有5%左右的误差。水泵在运行

37、过程中，可能出现轴功率的增加。.其它工作条件的变化，如水中含上沙量过大、电压降低等，都可能发生超负荷现象。（二）柴油机与水泵的配套 柴油机的型号由下列三部分组成：.首部为缸数符号用数字表示气缸数。.中部为冲程符号和缸径符号。冲程符号是用E表示二冲程，不用此符号表示四冲程。缸径符号是用气缸直径的数表示，但不列出小数点后的数字。.尾部为机器特征符号和变型符号。机器特征符号用字母表示，常用的几种特征符号是：汽车用，拖拉机用，船用，铁路牵引用，增压，复合增压，风冷，无“”表示水冷。变型符号用数字顺序表示，与前面符号用短横线隔开。例如495柴油机表示四缸，四冲程，缸径95，水冷。.柴油机的主要性能指标有

38、效功率和转速燃油消耗量和燃油消耗率.速度特性曲线和负荷特性曲线速度特性曲线.柴油机配套功率的确定.柴油机转速的确定三、传动方式的选择（二）齿轮传动四、管路附件的选择（一）滤网与底阀（二）闸阀（三）弯管和渐变接管（四）真空表和压力表（五）抽气充水设备1.真空泵 课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 三 章叶片泵工况点确定及其调节第 1 节单泵运行时工况点确定第 2 节正常运行时水泵工况点确定授课时间2007年9月21日第 3 周 五班 级水051班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的熟练掌握两台同型号泵并联运行工况点的确定、一台泵向高低不同的出水建筑物供水工况点的确定、高位出水建筑物和

39、水泵联合向低位出水建筑物供水工况点的确定、水泵工况点调节的方法及其选择、变速调节和变径调节的原理、调节后的转速和车削量计算。掌握两台同型号泵串联运行工况点的确定扬程性能曲线的转绘、功率性能曲线的转绘、效率性能曲线的转绘、并联运行中调速泵台数的选定。了解水泵非常情况下工况点的确定等。教学重点两台同型号泵并联运行工况点的确定、一台泵向高低不同的出水建筑物供水工况点的确定、高位出水建筑物和水泵联合向低位出水建筑物供水工况点的确定教学难点一台泵向高低不同的出水建筑物供水工况点的确定、高位出水建筑物和水泵联合向低位出水建筑物供水工况点的确定复习提问1. 水泵的选型原则和水泵的选泵步骤，3.电动机配套功率

40、和转速确定教学内容第三章 叶片泵工况点确定及其调节图312 叶片泵工作点的确定第一节 单泵运行时工况点确定一、管路特性曲线（一）水头损失曲线 (二)管路特性曲线第二节 正常运行时水泵工况点确定一、并联时工况点的确定图322 同型号泵的并联图321 不同型号泵的并联图323 多台同型号泵的并联1 不同型号泵的并联 基本方法 简化法 教学内容图324 不同型号泵的串联 水泵的串联应与梯级泵站区别开来，水泵的串联是指上下级水泵之间没有无压构筑物，前一级水泵的压力管道就是后一级水泵的吸水管，上下级之间直接用管道相连；而梯级泵站则是指上下级泵站之间有无压构筑物把管道隔开。 串联的目的是为了增加扬程，水泵

41、的扬程本身就比较高，故第一级水泵处及附近的压力管道的压力都比较大，所以，除非中间无台地，不便于泵站布置时，尽量不要采用串联，迫不得已时串联的级数不能过多，一般为两级，极少采用三级串联。 如果串联的水泵型号不同，要求大泵在下，小泵在上，不能倒置。 无论是水泵的串联，还是梯级泵站，都要求上下级泵站或水泵之间都必须流量匹配，尽量减少弃水，如果中间没有分水，要求它们的台数应当相等，或成倍数关系。有分水时，按流量比例设定各级台数。图324 同型号泵的串联， 水泵的串联应与梯级泵站区别开来，水泵的串联是指上下级水泵之间没有无压构筑物，前一级水泵的压力管道就是后一级水泵的吸水管，上下级之间直接用管道相连；而

42、梯级泵站则是指上下级泵站之间有无压构筑物把管道隔开。 串联的目的是为了增加扬程，水泵的扬程本身就比较高，故第一级水泵处及附近的压力管道的压力都比较大，所以，除非中间无台地，不便于泵站布置时，尽量不要采用串联，迫不得已时串联的级数不能过多，一般为两级，极少采用三级串联。 如果串联的水泵型号不同，要求大泵在下，小泵在上，不能倒置。 无论是水泵的串联，还是梯级泵站，都要求上下级泵站或水泵之间都必须流量匹配，尽量减少弃水，如果中间没有分水，要求它们的台数应当相等，或成倍数关系。有分水时，按流量比例设定各级台数。图326 两台同型号泵的串并联转换运行三、两台同型号泵的串并联转换运行表321 两台同型号泵

43、的串并联转换运行方式表运行方式闸阀开关方式闸阀号泵 单独运行号泵 单独运行并联运行串联运行1开关开关2关关关开3关开开开4开开开开教学内容四、一台水泵向高低出水建筑物供水时工况点的确定图328 水泵与高位水池的联合供水 图327 水泵向高低出水建筑物供水五、水泵与高位水池的联合供水六、多台同型号水泵向高低出水建筑物供水图329多台同型号水泵向高低出水建筑物供水课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 三 章叶片泵工况点确定及其调节第 4节水泵工况点的调节授课时间2007年9月24日第 4 周 一班 级水051班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的水泵工况点变径调节的转速和车削量计算和变速

44、调节的转速计算。掌握工况点调节的方法及其选择、变速调节和变径调节的原理。了解变阀和分流调节、并联运行中调速泵台数选定等。教学重点水泵工况点变径调节的转速计算、车削量计算和变速调节的转速计算、工况点调节的方法及其选择、变速调节和变径调节的原理教学难点水泵工况点变径调节的转速和车削量计算和变速调节的转速计算、并联运行中调速泵台数选定等。复习提问图331变速前后的Q 曲线和相似工况抛物线教学内容第四节 水泵工况点的调节一、 变速调节 改变水泵的转速，可以改变水泵的性能，从而达到调节水泵工况点的目的图333 扬程曲线转绘图332水位变化时的工况点（一）转速确定，或 （二）进出水建筑物的水位发生变化时流

45、量确定（三）性能曲线的转绘 图334 效率曲线转绘图图335转速下降时离心泵工况点的移动图= ， =，图339 叶轮的车削方式图（ ）低比转数离心泵，( )中、高比转数离心泵，（ ）混流泵二、 变径调节将离心泵或混流泵叶轮外径车削，可以改变水泵的性能，从而调节水泵的工况点，扩大水泵的使用范围，这种调节方法称变径调节，又称车削调节或切削调节。教学内容图3312 轴流泵工作参数随叶片安装角变化图， ， =（）三、变角调节（一）变角调节的性能分析（二）调节方式图3313叶片调节机构原理图3314变阀调节示意图1. 调节条件.固定式叶片在中、小型轴流泵中，叶片和轮彀铸成一体；在大型轴流泵中，叶片借螺纹

46、或固定螺钉固紧于轮彀上。.半调节式叶片叶片借螺纹和定位钉固紧在轮彀上，在调节时，首先停机，然后打开泵盖，在手工调节叶片安装角，最后安装泵盖。.全调节式叶片叶片角度可以在不停机或停机时，采用机械的或油压的方式调节叶片安装角，其中机械式又分为齿轮式、蜗轮蜗杆式和杠杆式三种。2. 叶片转动机构的组成四、变阀调节五、分流调节六、并联运行中调速泵台数选定泵站中如果有多台水泵并联工作时，调速泵与定速泵配置台速比例的选定，应以充发挥每台调速泵在调速运行时仍能在较高效率范围内运行为原则。如果采用一调二定方案配置，当泵站要求供水量时，若 时，可设两台定速泵两台变速泵或三定一调来满足要求。依次类推。可使每台调速泵

47、的流量由50%定速泵流量到满额定速泵供水量之间变化，缩小了单台调速泵的调速范围，可望保持调速泵在高效段内工作，以达到调速节能的目的。 .课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 章第 节第 节授课时间2007年9月28日第 4 周 五班 级水051班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的通过本章的学习，要求学员熟练掌握汽蚀的定义和分类及防治措施、用允许吸上真空高度和允许汽蚀余量计算水泵的安装高度等。掌握汽蚀的作用方式及危害等。了解汽蚀性能参数、汽蚀基本方程和汽蚀相似率及汽蚀比转数等。教学重点汽蚀的定义和分类及防治措施、用允许吸上真空高度和允许汽蚀余量计算水泵的安装高度教学难点汽蚀基本方程的

48、推导复习提问2.变速调节和变径调节的原理是什么？3.水泵工况点变速调节的转速计算？教学内容第四章 水泵的汽蚀与安装高程确定第一节 水泵的汽蚀及其防治措施一、定义由于某种原因，使水力机械低压侧的局部压强降低到水流在该温度下的汽化压强（饱和蒸汽压强）以下，引起汽泡（汽穴）的发生、发展及其溃灭，造成过流部件损坏的全过程，就叫做汽蚀。图417涡带汽蚀发生部位二、作用方式（一）机械剥蚀（二）化学腐蚀（三）电化反应图415离心泵汽蚀发生部位1叶片正面 2、3叶片背面:4前盖板 5间隙三、 分类 发生在叶片表面的汽蚀 由于断面突然缩小引起的汽蚀四、危害1.使水泵的性能变坏。详见三.3。2.使水泵的过流部件损

49、坏。详见二.（二）。3.产生噪音和振动，缩短机组的使用寿命详见二.（三）图416 轴流泵汽蚀发生部位1叶片正面 2叶片背面 3间隙4轮彀体表面5导叶叶面4轮毂体表面 5导叶叶面五、常见原因 1.安装高程过高；2.流条件不好；3.吸水损失过大；4.局部压强太低；5.局部水温太高；6.制造材料低劣；7.工艺水平过低。六、减轻和防治汽蚀的措施1.正确地确定水泵安装高程、2. 要有良好的进水条件、3尽量减少进水管路水头损失、4. 提高汽蚀区的压强、5. 降低工作水温、6提高叶轮表面的光洁度、7. 涂环氧树脂。教学内容第二节 汽蚀性能参数和汽蚀基本方程一、汽蚀性能参数（一）汽蚀余量汽蚀余量是表征水泵汽蚀

50、性能的参数，我国一般用符号表示，国际标准用（）表示。 （二）允许吸上真空度（三）允许汽蚀余量与允许吸上真空度的关系或二、汽蚀基本方程，第三节 水泵安装高程的确定一、安装高度确定（一）用允许吸上真空高度计算1. 安装高度确(1)水泵的转速是设计转速；(2)大气压强水头(一个标准大气压强)；(3)水的温度在20以下。3. 公式修正（1）对海拔和水温的修正（2）对转速的修正（二）用允许汽蚀余量计算1. 安装高度确定2.适用条件:水泵的转速是设计转速3. 公式修正例题 安装高度的计算课程名称水泵与水泵站授课教师张永秋辅导教师第 章第 节第 节第 节授课时间2007年9月29日第 5 周 六班 级水05

51、1班授课时数2授课方法讲授主要教具教学目的 通过本次课的学习，使广大学生熟练掌握水泵站的定义、泵站规划原则；掌握给水泵站的土建要求、给水泵站的总体规划；了解给水泵站的枢纽布局。教学重点水泵站的定义、泵站规划原则、给水泵站的总体规划教学难点给水泵站的枢纽布局复习提问1.汽蚀的定义和分类如何计算？教学内容第六章 水泵站规划第一节 水泵站的定义及其分类一、水泵站的定义 由抽水机（包括水泵、动力机和传动设备）、泵房、管道、进出水建筑物及输配电系统等所组成的多功能、多目标的综合水利枢纽。二、水泵站的分类按作用分 （一） 按自动化程度分1.手动泵站2.半自动泵站3.全自动泵站4.遥 控 泵站（二） 按取水

52、方式分1.河流、湖泊、水库取水泵站 .河床式泵站.河岸式泵.地面式泵站.地表式泵站.地下式泵站.半地下式泵站 .分基型 .干室型 矩形干室型 圆筒形干室型 潜没式泵站 .湿室型 墩墙型湿室型 排架型湿室型 箱形湿室型 井筒形湿室型.块基型.泵船式移动泵站.缆车式移动泵站.临时泵站教学内容第五节 给水站的规划和枢纽布置一、泵站工程规划原则 若泵站工程规划不善，不仅使工程投资大、效益低，而且会引起今后大量的工程改建。因此，在进行泵站规划时，必须根据动能经济原则，结合当时当地的具体情况，正确处理近期与远景（着眼于远景规划，着手于近期规划）、局部与整体的关系（局部规划服从于整体规划，整体规划考虑局部规

53、划），全面地考虑各种相关因素，通过方案比较，力求最大限度地提高劳动生产率和设备利用率，减少设备投资及管理费用，从而制定出最合理的设计方案。泵站工程的规划布局，很大程度上取决于兴建工程的目的，当地的社会经济条件、地形、地质、能源、交通、水文、气象、以及已有的水利工程设施等诸多因素。二、给水泵站的分类（一）取水泵站（二）送水泵站（三）加压泵站（四）循环水泵站三、给水泵站的土建要求（一）一级泵站地下式一级泵站由于“临水深埋”，在结构上要求承受土压和水压，泵房筒体和底板要求不透水，有一定的自重以抵抗浮力，这就大大增加了基建投资因此，对于地下式泵房应尽可能缩小其平面尺寸，以降低其工程造价在地质条件允许时

54、，一级泵房多采用沉井法施工，因此，大都采用圆形结构其缺点是布置机组及其它设备时，不能充分利用建筑面积，此外，安设吊车也有一定困难因此，有时泵房地下部分是椭圆形，而地上部分做成矩形泵房筒体的水下部分用钢筋混凝土结构，水上部分可用砖砌泵房底板一般采取整体浇注的混凝土或钢筋混凝土底板，并与水泵机组的基础浇成一体为了减小平面尺寸有时也采用立式水泵配电设备一般放在上层以充分利用泵房内空间压水管路上的附件，如止回阀闸阀及流量计等一般设在泵房外的闸阀井（或称切换井）这样， 不仅可以减小泵房建筑面积，而且当压水管道损坏时，水流不至向泵房内倒灌而淹没泵房泵站与切换井间的管道应敷设于支墩或钢筋混凝土垫板上，以免不

55、均匀沉陷泵站与吸水井分建时，吸水管常放在钢筋混凝土暗沟内，暗沟上应留出入的人孔，暗沟的尺寸，应保证工人可以进入检查处理漏水漏气事故，当需要换管子时，可以通过人工，把管子取出来暗沟与泵房连接处应设沉降缝，以防不均匀沉降而导致管道破裂泵房内壁四周应有排水沟，水汇集到集水井中，然后用排水泵抽走排水泵的流量可选用1030，其扬程由计算确定一级泵站由于抽的是未经处理的浑水，因此，一般需要另外接入自来水作为水泵机组的水封用水宽的坡度为1:1或稍小于该坡度的扶梯，每两个中间平台之间不应超过20级踏步站内一般不设卫生间贮藏室但应设 与各种指示讯号，以便调度联系为防止火灾，泵站内外要考虑灭火设备地下式一级泵站扩

56、建时有一定困难，所以在第一次修建时，即应考虑将来的扩建问题，通常泵房一次建成，设备分期安装泵站内机器间的电力照明按每地板面积2025计算对于特别笨重的设备应预先留出安装孔为了保证泵房内有良好的照明，在泵房的纵墙方向开窗，窗户面积通常应大于地板面积的1/61/7，最好为1/4.在泵房附近设有修理场时，应在泵房内留出610的面积，作为修理和放置备用零件教学内容（二）二级泵站 二级泵站的工艺特点是水泵机组较多，占地面积较大，但吸水条件较好因此，大多数二级泵站建成地面式或半地下式地面式的优点是施工方便，造价较低和运行条件较好在半地下式的水泵站内，启动水泵比较方便若泵房地坪标高低于室外排水管标高时，则应设置抽水设备二级泵站由于机组台数较多，因而附属的电气设备及电缆线也较多在进行工艺设计时，应结合土建与供电要求一并考虑但是，对于二级泵站，土建造价相对地比经常电能耗费小，因此，在设计二级泵站时，要着重注意工艺上的要求和布置，土建结构应保证满足工艺布置的要求二级泵房属于一般的工业建筑，常用的是柱墩式基础，墙壁用砖砌筑于地基梁上，外墙可以是一砖一砖半或二砖厚，根据当地气候的寒暖而定为了防潮，墙身用防水砂浆与基础隔开对于装有桥式吊车的泵房，墙内须设置壁柱机组运行时，