泵与泵站(第六版2017.6.5)

材料员岗位知识与专业技能主编泵与泵站（第六版）目录•第1章绪论•第2章叶片式泵•第3章其它泵与风机•第4章给水泵站•第5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•1.3泵与泵站运行管理的发展趋势1）采矿：矿井排水、矿床疏干2）冶金：矿浆输送（渣浆泵）3）电力：高压锅炉、冷凝水、循环泵站4）石油：油料（原油、成品油）输送、循环泵站5）化工：物料（原料及产品）输送6）农林：灌溉7）市政：给水泵站、排水泵站1.1泵与泵站的作用与地位城市给排水系统基本流程：取水泵站净水输水泵站去用水点排出污水回用入江1.1泵与泵站的作用与地位长距离引水（输水）工程•引滦入津工程全线234km，4座泵站，全年引水10亿吨。•引大入秦工程甘肃、青海交界处的大通河—秦王川（206km,自流，1976年开工，1994年通水）•引黄济青工程山东滨州市黄河—青岛（120km,4座泵站，流量45m3/s）•东深供水工程东江—深圳（83km,5座泵站，流量90m3/s）•引黄入晋工程黄河干流的万家寨水库---太原、大同、朔州（450km,全年引水12亿吨）•南水北调（东线、中线、西线）2014年通水的南水北调中线工程（2003年12月启动，2014年通水）。全长1432km，引水量95亿m3。尽管充分利用地形高差自流输水，但工程北京段的惠南泵站，设计流量仍达60m3/s，选用了8台大型离心泵，单泵流量达10m3/s。1.1泵与泵站的作用与地位泵站电耗—节能•全国泵站电耗全国泵站总电耗约占全国电耗1/4•供水企业是用电大户•供水企业的用电主要是泵站泵站总用电占企业总用电95%---98%•供水泵站电费占自来水制水成本40%--70%1.1泵与泵站的作用与地位1.2泵的定义及分类•泵的定义泵是一种转换能量的机械，它把原动机的机械能转化为被抽送液体的能量，使液体使获得动能或势能。电能机械能势能(压能、位能)和动能•泵的分类(1)叶片式泵对液体的压送是靠装有叶片的叶轮高速旋转而完成的，属于这一类的有离心泵、轴流泵、混流泵等。1.2泵的定义及分类•泵的分类—叶片泵IS型单吸离心泵叶轮1.2泵的定义及分类•泵的分类—叶片泵S型双吸离心泵1.2泵的定义及分类•泵的分类—叶片泵ZLB型立式轴流泵1.2泵的定义及分类叶轮1、固定式2、半调节•泵的分类-叶片泵混流泵1.2泵的定义及分类叶轮1、低比转速2、高比转速•泵的分类(2)容积式泵对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完成的。往复泵－往复运动转子泵－旋转运动(3)其它类型泵螺旋泵、射流泵(又称水射器)、水锤泵、水轮泵以及气升泵等。1.2泵的定义及分类•各种泵的特点：1、往复泵：小流量、高扬程。2、轴流泵、混流泵：大流量、低扬程。3、离心泵：介于两者之间。1.2泵的定义及分类几种常用泵的总型谱图11010010001000010000010100100010000流量（m/h）扬程（m）轴流泵混流泵旋流泵往复泵离心泵31.3泵及泵站运行管理的发展趋势•泵的发展趋势1）大型化、大容量化大型轴流泵（国内：直径达5m，流量60m3/s，功率6000KW）排涝泵站内的斜置轴流泵1.3泵及泵站运行管理的发展趋势•泵的发展趋势SLOW900-900单级双吸离心泵是专门为深圳水务集团开发的大型泵。该泵泵体重6.3吨，泵盖重2.5吨，泵的总高度2.8m，进出水法兰间距2.8m，轴承档间距2.8m，进水法兰最大外径为1.23m，出水法兰最大外径为1.12m。1.3泵及泵站运行管理的发展趋势•泵的发展趋势1.3泵及泵站运行管理的发展趋势•泵的发展趋势2）高扬程、高转速单级扬程已经达到1000m。3）系列化、通用化和标准化与国际接轨，现代工业生产的必然要求•泵站运行管理的发展趋势目标：安全、节能、智慧泵站SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）即监控与数据采集系统的建设使得泵站的运行管理：自动化、信息化和智能化–智慧水务1.3泵及泵站运行管理的发展趋势1.3泵及泵站运行管理的发展趋势泵站SCADA系统第二章叶片式泵•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工作原理21当一个敞口圆筒绕中心轴作等角速旋转时，圆筒内的水面便呈抛物线上升的旋转凹面，如右图。2.1离心泵的工作原理与基本构造2.1.1工作原理2.1.2离心泵基本构造64375129438571—泵壳；2—泵轴；3—叶轮；4—吸水管；5—压水管；6—底阀；7—闸阀；8—灌水漏斗；9—泵座2.1离心泵的工作原理与基本构造2.2离心泵的主要零件离心泵是由许多零件组成的，主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡装置。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1681241114213155107932.2离心泵的主要零件1、叶轮单吸式l前盖板；2后盖板；3叶片；4叶槽；5吸水口；6轮毂；7泵轴127565432.2离心泵的主要零件1、叶轮单吸式封闭式敞开式半敞开式2.2离心泵的主要零件1、叶轮双吸式1吸入口；2轮盖；3叶片4轮毂；5轴孔123542.2离心泵的主要零件1、叶轮双吸式（泵）2.2离心泵的主要零件1、叶轮材料：耐腐蚀，耐磨，机械强度铸铁、铸钢、不锈钢、青铜2.2离心泵的主要零件2、泵轴泵轴是用来旋转泵叶轮的，要求足够的抗扭强度和足够的刚度。材料：常用碳素钢和不锈钢键-泵轴与叶轮的连接件2.2离心泵的主要零件3、泵壳（图中4）离心泵的泵壳通常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水力条件泵壳的材料选择，除了考虑介质对过流部分的腐蚀和磨损以外，还应使壳体具有作为耐压容器的足够的机械强度。2.2离心泵的主要零件1681241114213155107934、泵座(图中5）泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。2.2离心泵的主要零件1681241114213155107935轴封装置（泵轴与泵壳间）作用：阻水（单吸泵），阻气（双吸泵）单吸泵（11、12）2.2离心泵的主要零件双吸泵（12/13/14/15组成填料轴封）168124111421315510793161514131261154827109222120191831715轴封装置：泵轴与泵壳间作用：阻水（单吸泵），阻气（双吸泵）(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12345122.2离心泵的主要零件水封环1-环圈空间；2-水孔；5轴封装置：泵轴与泵壳间(2)机械密封机械密封又称端面密封，其基本元件与工作原理如右图所示。动环籍密封腔中液体的压力和压紧元件的压力，使其端面贴合在静环的端面上，并在两环端面A上产生适当的比压(单位面积上的压紧力)和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。而动环和轴之间的间隙B由动环密封圈4密封，静环和压盖之间的间隙C由静环密封圈7密封。如此构成的三道密封(即A、B、C三个界面之密封)，封堵了密封腔中液体向外泄漏的全部可能的途径。2.2离心泵的主要零件12345B678AC9D旋转部分固定部分机械密封的基本元件和工作原理1—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(2)机械密封DY101型系列机械密封2.2离心泵的主要零件112型系列机械密封6、减漏环(承磨环)叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处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123(a)1243(b)1234(c)2.2离心泵的主要零件7、轴承座ZHZ滑动轴承滚动轴承2.2离心泵的主要零件8、联轴器（联接泵轴与电动机轴）ZML膜片及连轴器2.2离心泵的主要零件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43212.2离心泵的主要零件2.3叶片泵的基本性能参数•叶片泵的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、m3／s、L／s。常用的重量流量单位是t／h。2、扬程(总扬程)——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，其单位为kg·m／kg，也可折算成被抽送液体的液柱高度(m)；工程中用国际压力单位帕斯卡(Pa)表示。2.3叶片泵的基本性能参数•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。原动机为电动机时，轴功率单位以kw表示。有效功率——单位时间内通过水泵的液体从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：--液体密度，对于清水，一般取值--重力加速度。uN31000/kgmuNgQHw（）2.3叶片泵的基本性能参数g•4、效率--水泵的有效功率与轴功率之比值，以η表示。•耗电量W:耗电量(Kwh)Q:流量（m3/s)H:扬程（m）t：运行时间hη1：水泵的效率η2：电机的效率NNu12()1000gQHWtkwh()=()=()1000735.5uNgQHgQHgQHNwkwPs2.3叶片泵的基本性能参数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)2.3叶片泵的基本性能参数•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)——指泵在标准状况下(即水温为20℃、表面压力为一个标推大气压)运转时，泵吸入口所允许的最大的吸上真空高度(即泵吸入口的最大真空度)。单位为mH20。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mH20。上述两个参数均用来反映叶片泵的吸水性能。2.3叶片泵的基本性能参数•性能参数之间的关系－性能曲线•泵的铭牌离心式清水泵型号：12Sh-28A转数：1450r/min扬程：10m效率：78%流量：684m3/h轴功率：28KW允许吸上真空高度：4.5m重量：660kg2.3叶片泵的基本性能参数2.4离心泵的基本方程式•2.4.1叶轮中液体的流动情况(1)复合运动：相对速度W；牵连速度(圆周速度)u；绝对速度C(2)C与u的夹角α；W与负u的夹角βCDbbDWβCCαWβCCαDDu10212222r211r11122u2C2u11（a)后弯式(β２＜90°)（b)径向式(β２＝90°)（b)前弯式(β２＞90°)离心泵叶片形状2.4离心泵的基本方程式2.4.1叶轮中液体的流动情况222222cotcosruCuCC222sinCCr叶轮出口速度三角形C2W2C2uC2ru2α2β2β22.4离心泵的基本方程式2.4.1叶轮中液体的流动情况三点假定：(1)液流是恒定流；(2)叶槽中有无限多叶片，即液流均匀一致，叶轮同半径处液流的同名速度相等。(3)液流为理想液体，也即无粘滞性。2.4离心泵的基本方程式2.4.2基本方程式的推导•恒定元流的动量矩方程（单位时间内动量矩的变化等于外力矩之和）单位时间里控制面内（两个叶片及进出口轮缘之间）恒定元流的动量矩变化(流出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差)等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。2211()dmrururFdt2