泵与泵站(第1章、第2章1-3节)

泵与泵站课程简介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、和工作必备的理论基础。本课程的任务与目的是使学生通过本课程的学习：★掌握常用泵的基本构造、工作原理和主要性能及应用；★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；★能够合理的进行水泵的选型；★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。目录第一章绪论第二章叶片式水泵第三章其它水泵第四章给水泵站第五章排水泵站第一章绪论1.1泵与泵站的作用和地位1.2泵的定义及分类1.1泵与泵站的作用和地位应用领域广泛: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取水净水输水至用水点泵房泵房排出污水泵房泵房入江入田污水提升泵污泥泵回流活性污泥泵污水处理厂建筑物的给水、排水水景喷水从用能耗角度看泵与泵站的重要地位城市供水中95%~98%是用来维持水泵的运转;一般城镇水厂中制水成本的40%~70%是水泵消耗的电费;全国水泵机组的电能消耗的占全国总电耗的21%；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，合理运行和管理，可以达到良好的节能效果，从而大大降低其运行成本。发展趋势大型化、大容量化(特别是取水水泵和排水水泵)高扬程、高转速(单级扬程已经达到1000m）系列化、通用化和标准化(按照通用标准)泵站运行管理的发展趋势节能，高效低噪化自动化、信息化、智能化SLOW900-900单级双吸离心泵是专门为深圳自来水厂开发的大型泵。该泵泵体重6.3吨，泵盖重2.5吨，泵的总高度2.8m。某排涝站厂房内的3台斜置轴流大型水泵1.2泵的定义及分类泵的定义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，把外加的能量传给被抽送的液体，使其能量增加。电能（化学能）机械能动能或势能泵的分类（按作用原理分）类别作用原理代表泵叶片式泵装有叶片的叶轮高速旋转离心泵、轴流泵、混流泵容积式泵工作室容积的改变往复泵（往复运动改变容积）转子泵（旋转运动改变容积）其他类型泵以上2种以外的螺旋泵（螺旋推进原理）射流泵（高速液流或气流）水锤泵水轮泵气升泵IS型单吸离心泵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力工作S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，每个叶轮只有一个进口轴流泵:利用装有叶片的叶轮的高速旋转时产生的升力工作叶轮出水轴向流混流泵: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。叶轮出水斜向流叶片式水泵图活塞式往复泵泵缸活塞、活塞杆排出口吸入口原理：活塞往复运动，在泵缸中造成容积的变化并形成负压和正压，完成一次吸入和排出。转子泵结构图LQ系列转子泵利用转子做周期性的回转运动来工作的泵。螺旋泵射流泵工作原理G型螺杆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，将不同泵的流量和扬程对应的绘制在同一个图中制成总型谱图。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，可以参照总型谱图，来初步确定选择泵的类型。应用范围最广，流量可达8～1000m3/h，扬程在10～1100m泵离心混流泵轴流泵扬程范围为11m以下，适用范围偏于大流量、低扬程往复泵流量范围为100m3/h以下，适用范围偏于小流量、高扬程旋涡泵根据总型谱图可以确定各种泵的特点在城市排水时，城市污水、雨水泵站的特点是大流量，低扬程，扬程一般为2m~12m，流量可以超过10000m3/h，一般采用轴流泵。在城市供水中，一般水厂扬程20m~100m，要求高扬程水泵，单泵的流量在50~10000m3/h，离心泵最合适。第二章叶片式水泵2.1离心泵的工作原理与基本构造2.2离心泵的主要零件2.3叶片泵的基本性能参数2.4离心泵的基本方程式2.5离心泵装置的总扬程2.6离心泵的特性曲线2.7离心泵装置定速运行工况2.8离心泵装置调速运行工况2.9离心泵装置换轮运行工况2.10离心泵并联及串联运行工况2.11离心泵吸水性能2.12离心泵机组的使用及维护2.13轴流泵及混流泵2.14给水排水工程中常用的叶片泵2.1离心泵的工作原理与基本构造2.1.1两个例子(1)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，如图所示。(2)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，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。rwv2.1.2离心泵的工作原理泵座泵壳泵轴叶轮吸水管压水管灌水漏斗离心泵基本构造和抽水简图单级单吸卧式离心泵1-叶轮；2-泵轴；3-键；4-泵壳；5-泵座；6-灌水孔；7-放水孔，8-接真空表孔，9-接压力表孔，10-泄水孔，11-填料盒；12-减漏环；13-轴承座；14-压盖调节螺栓；15-传动轮2.2离心泵的主要零件1、叶轮l前盖板；2后盖板；3叶片；4叶槽；5吸水口；6轮毂；7泵轴1吸入口；2轮盖；3叶片4轮毂；5轴孔单吸式、双吸式2、泵轴3、泵壳：常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水力条件。4、泵座：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轮的，常用材料是碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度和足够的刚度，其挠度不超过允许值；工作转速不能接近产生共振现象的临界转速。泵键5、轴封装置：泵轴与泵壳间(1)填料密封压盖填料型填料盒1轴封套；2填料；3水封管；4水封环；5压盖(2)机械密封123456789ABCD1-弹簧座；2-弹簧；3-传动销；4-动环密封圈；5-动环；6-静环；7-静环密封圈；8-防转销；9-压盖机械密封的基本元件和工作原理旋转部分固定部分6、减漏环(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连接，容易发生水的回流。1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环；3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环减漏环减漏环7、轴承座ZHZ滑动轴承滚动轴承8、联轴器ZML膜片及连轴器9、轴向力平衡措施平衡孔1排出压力；2加装的减漏环3平衡孔；4泵壳上的减漏环总结了解泵在各行业的用途掌握泵的分类：叶片式泵、容积式泵、其他类型泵理解离心泵的工作原理熟悉离心泵的主要零件2.3叶片泵的基本性能参数水泵的6个性能参数：1、流量（抽水量）——水泵在单位时间内所输送的液体数量。用字母Q表示，常用的体积流量单位是m3／h或L／s。常用的重量流量单位是t／h。2、扬程(总扬程)——水泵对单位重量(1kg)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H表示，其单位常折算成被送液体的液柱高度(m)；工程中用国际压力单位帕斯卡(Pa)表示。H=E2-E13、轴功率——泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，以N表示。原动机为电力拖动时，轴功率单位以kw表示。有效功率——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，以字母表示泵的有效功率为uN4、效率——水泵的有效功率与轴功率之比值，以η表示。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①容积损失：因泄露造成的损失。②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。③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损失。泵的电耗：t：运行时间hη1：水泵的效率η2：电动机的效率NNu()()()1000102uNHQgHQgHQNWkWkW例：某水厂取水泵站，供水量Q＝8.64×104m3／d，扬程H=30m；水泵及电机的效率均为80％，则该泵站工作10h其电耗值为多少？5、转速——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n表示常用单位为r／min。在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示(次／min)u6、允许吸上真空高度(Hs)及气蚀余量(Hsv)允许吸上真空高度(Hs)——指水泵在标准状况下(即水温为20℃、表面压力为1atm)运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度(即水泵吸入口的最大真空度)。单位为mH20。水泵厂一般常用Hs来反映离心泵的吸水性能。气蚀余量(Hsv)——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。水泵厂一般常用气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。单位为mH20。气蚀余量在水泵样本中也有以Δh来表示的。水温（℃）05102030405060708090100饱和蒸汽压力（mH2O）0.060.090.120.240.430.751.252.023.174.827.1410.33水的饱和蒸汽压与水温的关系水泵种类型号举例型号说明备注离心泵单级单吸离心泵IS100-65-200IS-单级单吸离心泵100-吸入口直径，mm65-排出口直径，mm200-叶轮直径，mmIS：国际标准单级双吸离心泵S500-59AS-单级双吸离心泵500-吸入口直径，mm59-水泵扬程A–第一次切削12Sh-28A12-吸入口直径，inSh单级双吸卧式离心泵28-比转速的1／10A–第一次切削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。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，列出以单位重量为计算基准的柏努利方程式：其中,u1=u2,故泵的扬程为：（2）泵的效率22221121()22pupuHzzgggg210.5mzz541.5102.5100.518.35m10009.81H18.24361000100%72.99%10210236002.45HQN填空1、叶片式泵对液体的压送是靠而完成的。2、容积式泵对液体的压送是靠而完成的。3、螺旋式泵对液体的压送是靠而完成的。4、根据叶轮出水的水流方向可将叶片式泵分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。5、叶轮按其盖板情况可分为、和。6、单吸式离心泵中填料盒作用。双吸式离心泵中填料盒作用为。7、轴与壳之间的间隙处设置密封装置，称为。8、10Sh-13A,10意义、Sh意义、13意义、A意义。9、IS100-80-125A,IS意义、100意义、80意义、125意义、A意义。10、S150-78A,S意义、150意义、78意义、A意义。选择1、水泵按其作用和工作原理可分为()(A)叶片式水泵、容积式水泵、其他水泵(B)大流量水泵、中流量水泵、小流量水泵(C)高压水泵、中压水泵、低压水泵(D)给水泵、污水泵、其他液体泵大类2、水泵是输送和提升液体的机器，是转换能量的机械，它把原动机的机械能转换为被输送液体的能量，使液体获得()。(A)压力和速度(B)动能和势能(C)流动方向的变化(D)静扬程3、离心泵的工作原理就是利用()，使液体获得动能和势能。(A)叶轮旋转(B)叶片的转动速度(C)叶片转动甩水(D)离心力甩水4、离心泵按叶轮()分为单吸泵和双吸泵(A)叶片弯度方式(B)进水方式(C)前后盖板不同(D)旋转速度5、轴流泵是根据机翼的原理，利用叶轮旋转时产生对液体的()来输送液体的。(A)动力(B)作用力(C)旋转力(D)升力6、水泵的泵壳铭牌上简明列出了水泵在设计转速下运转，()时的流量、扬程、轴