水泵與水泵站第1,2章PPT課件

1、入田入江取水泵站泵站凈水用水戶輸水污水第一節(jié) 水泵及水泵站的作用和地位 一、水泵應(yīng)用: 廣泛應(yīng)用于采礦、冶金、電力、石油、化工、市政以及農(nóng)林等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。 二、水泵在城市給排水工程中的應(yīng)用： 城市給排水系統(tǒng)工藝基本流程： 城市給水和排水系統(tǒng)工藝基本流程第1頁(yè)/共183頁(yè) 三、水泵在農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、排澇的應(yīng)用 1、灌溉泵站 2、排澇泵站 3、灌排結(jié)合第2頁(yè)/共183頁(yè)第二節(jié) 水泵定義及分類 一、水泵定義: 水泵是輸送和提升液體的機(jī)器。它是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給被輸送液體，使液體獲得動(dòng)能或勢(shì)能的增加從而被提升或者被輸送的機(jī)械。 二、水泵分類：水泵按其作用原理可分為以下三類： (1)葉片式水

2、泵：它對(duì)液體的壓送是靠裝有葉片的葉輪高速旋轉(zhuǎn)而完成的。屬于這一類的有離心泵、軸流泵、混流泵第3頁(yè)/共183頁(yè) (2)容積式水泵：它對(duì)液體的壓送是靠泵體工作室容積的周期性改變來(lái)完成的。一般使工作室容積改變的方式有往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩種。如：噴霧器等第4頁(yè)/共183頁(yè) 容積泵的特點(diǎn)是工作流量穩(wěn)定，基本不受工作壓力變化的影響，常用來(lái)做為計(jì)量泵使用。 (3)其它類型水泵：這類泵是指除葉片式水泵和容積式水泵以外的特殊泵。屬于這一類螺旋泵、射流泵、水錘泵、水輪泵以及氣升泵。第5頁(yè)/共183頁(yè)三、水泵的發(fā)展趨勢(shì)1、大型化、大容量化特別是取水水泵和排水水泵，直徑有7m的，我國(guó)最大水泵的單泵流量已經(jīng)達(dá)到50m3

3、/s。2、高揚(yáng)程、高轉(zhuǎn)速單級(jí)揚(yáng)程已經(jīng)達(dá)到1000m。3、系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化按照通用標(biāo)準(zhǔn)第6頁(yè)/共183頁(yè) 第二章 葉片式水泵 第7頁(yè)/共183頁(yè) 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 離心泵裝置換輪運(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)組的使用及維護(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第8頁(yè)/共183頁(yè)葉片

4、式水泵的分類 葉片式水泵是依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)來(lái)完成能量的轉(zhuǎn)換和傳遞的。葉輪葉片的形狀則影響著水泵對(duì)水流的作用力及水流的出流方向，根據(jù)葉輪出水的水流方向的不同可將葉片式水泵分為徑向流、軸向流和斜向流3種。 來(lái)看一下這三種不同情況下，第9頁(yè)/共183頁(yè)葉片式水泵圖第10頁(yè)/共183頁(yè) a,離心泵：葉輪出流方向?yàn)閺较?，葉輪葉片對(duì)水流的作用力為離心力。 b,軸流泵：葉輪出流方向?yàn)檩S向，液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪中流動(dòng)時(shí)主要受到的是軸向升力。 c,混流泵：葉輪出流方向?yàn)樾毕颍巧鲜鰞煞N葉輪的過(guò)渡形式，液體質(zhì)點(diǎn)在這種水泵葉輪中流動(dòng)時(shí)既受離心力的作用，又有軸向升力的作用。第11頁(yè)/共183頁(yè) 再來(lái)認(rèn)識(shí)一下這幾種水泵的

5、外形:單級(jí)單吸式離心泵第12頁(yè)/共183頁(yè) 單級(jí)雙吸式離心泵第13頁(yè)/共183頁(yè)大型單級(jí)雙吸式離心泵第14頁(yè)/共183頁(yè)第15頁(yè)/共183頁(yè)第16頁(yè)/共183頁(yè)臥式蝸殼式混流泵第17頁(yè)/共183頁(yè)軸流泵軸流泵第18頁(yè)/共183頁(yè)混流泵第19頁(yè)/共183頁(yè)第一節(jié) 離心泵的工作原理與基本構(gòu)造 1，離心泵的工作原理：離心泵在啟動(dòng)之前，應(yīng)先用水灌滿泵殼和吸水管道，然后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使葉輪和水作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，水受到離心力作用被甩出葉輪，經(jīng)蝸形泵殼中的流道而流入水泵的壓水管道，由壓水管道而輸入管網(wǎng)中去。在這同時(shí)，水泵葉輪中心處由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力作用下，沿吸水管而源源不斷地

6、流入葉輪吸水口，又受到高速轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪的作用，被甩出葉輪而輸入壓水管道。這樣，就形成了離心泵的連續(xù)輸水 。第20頁(yè)/共183頁(yè)離心泵的工作原理第21頁(yè)/共183頁(yè)2，單級(jí)單吸臥式離心泵的基本構(gòu)造 單級(jí)單吸臥式離心泵單級(jí)單吸臥式離心泵1一葉輪，一葉輪，2一泵軸；一泵軸；3一鍵，一鍵，4一泵殼，一泵殼，5一泵座一泵座6一灌水孔，一灌水孔，7一放水孔：一放水孔：8一接真空表孔，一接真空表孔，9一接壓力表孔，一接壓力表孔，10一泄水孔，一泄水孔，1l一填料盒，一填料盒，12一減漏環(huán)，一減漏環(huán)，13一軸承座，一軸承座，14壓蓋調(diào)節(jié)螺栓，壓蓋調(diào)節(jié)螺栓，15傳動(dòng)輪（皮帶輪或聯(lián)軸器）傳動(dòng)輪（皮帶輪或聯(lián)軸器）第22

7、頁(yè)/共183頁(yè)單級(jí)單吸式離心泵第23頁(yè)/共183頁(yè)第24頁(yè)/共183頁(yè)第25頁(yè)/共183頁(yè)單級(jí)雙吸離心泵結(jié)構(gòu)圖單級(jí)雙吸離心泵結(jié)構(gòu)圖1 1泵體；泵體；2 2 泵蓋；泵蓋；3 3葉輪；葉輪；4 4泵軸；泵軸；5 5密度封環(huán)；密度封環(huán)；6 6軸套：軸套：7 7填料填料盒；盒；8 8填料；填料；9 9水封環(huán)；水封環(huán)；1010壓蓋；壓蓋；1111軸套螺母：軸套螺母：1212軸承體；軸承體；1313固定螺釘；固定螺釘；1414軸承體壓蓋；軸承體壓蓋；1515滾動(dòng)軸承；滾動(dòng)軸承；1616聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；1717軸承軸承端；端；1818擋水圈；擋水圈；1919螺桿；螺桿；2020鍵鍵第26頁(yè)/共183頁(yè)第27

8、頁(yè)/共183頁(yè)單級(jí)雙吸式離心泵第28頁(yè)/共183頁(yè)第二節(jié) 離心泵的主要零部件 以給水排水工程中常用的單級(jí)單吸臥式離心泵為例說(shuō)明 ： 離心泵的組成主要有：葉輪、泵軸、泵殼、泵座、軸封裝置、減漏環(huán)、軸承座、聯(lián)軸器、軸向力平衡裝置。第29頁(yè)/共183頁(yè)一、葉輪a,單吸式葉輪 1-前蓋板；2一后蓋板；3一葉片 4一葉槽；5一吸入口；6輪轂； 7泵軸b,雙吸式葉輪 1-吸入口；2一輪蓋； 3一葉片 4一輪轂；5一軸孔第30頁(yè)/共183頁(yè)葉輪按其蓋板情況可分封閉式葉輪、敞開(kāi)式葉輪和半開(kāi)式葉輪3種形式 第31頁(yè)/共183頁(yè)第32頁(yè)/共183頁(yè)二、泵 軸 泵軸是用來(lái)固定并帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的，常用材料是碳素鋼和不銹

9、鋼。泵軸應(yīng)有足夠的抗扭強(qiáng)度和足夠的剛度，其撓度不超過(guò)允許值；工作轉(zhuǎn)速不能接近產(chǎn)生共振現(xiàn)象的臨界轉(zhuǎn)速。第33頁(yè)/共183頁(yè) 泵殼一般由泵蓋、殼體（蝸殼）、出水接管組成泵殼的作用：1，使水流平順地進(jìn)入葉輪2，匯集葉輪甩出的流體第34頁(yè)/共183頁(yè) 泵殼通常鑄成蝸殼形，其過(guò)水部分要求有良好的水力條件。泵殼頂上設(shè)有充水和放氣的螺孔，以便在水泵起動(dòng)前用來(lái)充水及排走泵殼內(nèi)的空氣。 泵殼的材料一般有鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼等第35頁(yè)/共183頁(yè)四、泵座 泵座的作用是用來(lái)支承和固定水泵的。 泵座上有與底板或基礎(chǔ)固定用的法蘭孔。 上述的零件中，葉輪和泵軸是離心泵中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，泵殼和泵座是離心泵中的固定部件。第36頁(yè)/

10、共183頁(yè) 軸封裝置位于泵軸穿過(guò)泵殼處，作用是密封水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和固定部件之間的間隙，防止水泵內(nèi)的高壓水（單吸式離心水泵、混流泵、軸流泵）向泵外泄漏，或者是為了防止泵外的空氣向泵內(nèi)滲入（雙吸式離心泵）破壞水泵進(jìn)水口處的真空狀態(tài)。 軸封裝置主要有兩種形式：填料密封和機(jī)械密封。 1,填料密封裝置也稱填料盒（見(jiàn)構(gòu)造示意圖）。第37頁(yè)/共183頁(yè)葉輪水泵軸固定部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分的間隙 第38頁(yè)/共183頁(yè) 2,機(jī)械密封也稱端面密封。第39頁(yè)/共183頁(yè)第40頁(yè)/共183頁(yè) 六、減漏環(huán) 減漏環(huán)位于葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處第41頁(yè)/共183頁(yè) 減漏環(huán)的作用是減少回流損失，同時(shí)承受磨損，所以也稱為承磨

11、環(huán)。由于其位于水泵葉輪的進(jìn)口處，也稱為口環(huán)。第42頁(yè)/共183頁(yè) 七、軸承體 支承水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分（葉輪和泵軸） 八、聯(lián)軸器 將原動(dòng)機(jī)械和水泵的軸聯(lián)接起來(lái)的裝置 原動(dòng)機(jī)械與水泵之間的聯(lián)接和傳動(dòng)方式一般有： 1，皮帶傳動(dòng)（皮帶輪、皮帶） 2，聯(lián)軸器傳動(dòng)（彈性聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器）第43頁(yè)/共183頁(yè)第44頁(yè)/共183頁(yè)第45頁(yè)/共183頁(yè)第46頁(yè)/共183頁(yè) 九、軸向力平衡裝置 平衡孔平衡孔1 1 排出壓力；排出壓力；2 2加裝的減漏環(huán)加裝的減漏環(huán)3 3平衡孔；平衡孔；4 4泵殼上的減漏環(huán)泵殼上的減漏環(huán)第47頁(yè)/共183頁(yè)第三節(jié) 葉片泵的基本性能參數(shù) 水泵的6個(gè)性能參數(shù)： 1、流量(抽水量)水泵在單

12、位時(shí)間內(nèi)所輸送的液體數(shù)量。 用字母Q表示，常用的體積流量單位是m3h或Ls。常用的重量流量單位是th。第48頁(yè)/共183頁(yè)2、揚(yáng)程(總揚(yáng)程) 水泵對(duì)單位重量(1kg)液體所作的功，也即單位重量液體通過(guò)水泵后其能量的增值。用字母H表示，其單位為kgmkg，也可折算成被送液體的液柱高度(m)；工程中用國(guó)際壓力單位帕斯卡(Pa)表示 。第49頁(yè)/共183頁(yè) 3、軸功率泵軸得自原動(dòng)機(jī)所傳遞來(lái)的功率稱為軸功率，以N表示。 原動(dòng)機(jī)為電力拖動(dòng)時(shí)，軸功率單位以kw表示。有效功率單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)水泵的液體從水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母Nu表示泵的有效功率為QHNu3/1000:mkg取第50頁(yè)/共183

13、頁(yè) 4、效率水泵的有效功率與軸功率之比值，以表示。 t：運(yùn)行時(shí)間h 1：水泵的效率 2：電機(jī)的效率)(10221kwhtQHWhhNNuh第51頁(yè)/共183頁(yè) 例：某水廠取水泵站，供水量Q8.64104m3d，揚(yáng)程H=30m；水泵及電機(jī)的效率均為70，則該泵站工作10h其電耗值？第52頁(yè)/共183頁(yè) 5、轉(zhuǎn)速水泵葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通常以每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)來(lái)表示，以字母n表示 常用單位為rmin(rpm)。 在往復(fù)泵中轉(zhuǎn)速通常以活塞往復(fù)的次數(shù)來(lái)表示(次min)第53頁(yè)/共183頁(yè) 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)指水泵在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(即水溫為20、表面壓力為一

14、個(gè)標(biāo)推大氣壓)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水泵所允許的最大的吸上真空高度 (即水泵吸入口的最大真空度)。單位為mH20。水泵廠一般常用Hs來(lái)反映離心泵的吸水性能。 氣蝕余量(Hsv)指水泵進(jìn)口處，單位重量液體所具有超過(guò)飽和蒸氣壓力的富裕能量。水泵廠一般常用氣蝕余量來(lái)反映軸流泵、鍋爐給水泵等的吸水性能。單位為mH20 。氣蝕余量在水泵樣本中也有以h來(lái)表示的。第54頁(yè)/共183頁(yè)水泵的銘牌型號(hào)型號(hào):12SH-28A揚(yáng)程：揚(yáng)程：10m流量：流量：684m3/h轉(zhuǎn)數(shù)：轉(zhuǎn)數(shù)：1450r/min效率：效率：78%軸功率：軸功率：28kW允許吸上允許吸上真空高度：真空高度：4.5m總量：總量：660kg第55頁(yè)/共183頁(yè)水泵

15、型號(hào)第56頁(yè)/共183頁(yè) 第57頁(yè)/共183頁(yè)第58頁(yè)/共183頁(yè)2.4 離心泵的基本方程式 離心泵的基本方程式是反映離心泵的揚(yáng)程與離心泵葉輪中流體運(yùn)動(dòng)狀況之間的關(guān)系的 在下面的討論中我們以離心泵為例進(jìn)行分析,得到的結(jié)論對(duì)所有葉片泵都適用 首先來(lái)分析一下離心泵葉輪中流體的運(yùn)動(dòng)情況,來(lái)看一下離心泵的抽水過(guò)程:第59頁(yè)/共183頁(yè)離心泵的工作過(guò)程第60頁(yè)/共183頁(yè)2.4 離心泵的基本方程式 2.4.12.4.1葉輪中液體的流動(dòng)情況葉輪中液體的流動(dòng)情況(1)(1)相對(duì)速度相對(duì)速度uWCCWu+=圓周速度圓周速度絕對(duì)速度絕對(duì)速度即即: : (2)(2)速度矢量三角形速度矢量三角形( (牽連速度牽連速

16、度) )(3)(3)絕對(duì)速度的切向分絕對(duì)速度的切向分速度速度CuCu和法向分速度和法向分速度CrCr第61頁(yè)/共183頁(yè)葉輪出口速度三角形葉輪出口速度三角形法向分速度Cr切向分速度Cu C與u的夾角 C與W的夾角222222cotcosbaruCuCC-222sinaCCr第62頁(yè)/共183頁(yè)（a) a) 后彎式后彎式( (9090) )（b)b)徑向式徑向式( 90)（c) c) 前彎式前彎式 ( 90)按出水角的大小離心泵葉片形狀可分成三種按出水角的大小離心泵葉片形狀可分成三種: :第63頁(yè)/共183頁(yè) 2.4.2 2.4.2 基本方程式的推導(dǎo)基本方程式的推導(dǎo)三點(diǎn)假定：三點(diǎn)假定： (1)(

17、1)液流是恒定流；液流是恒定流； (2)(2)葉槽中，液流均勻一致，葉輪同半徑處液葉槽中，液流均勻一致，葉輪同半徑處液流的同名速度相等。流的同名速度相等。(3)(3)液流為理想液體，也即無(wú)粘滯性液流為理想液體，也即無(wú)粘滯性。第64頁(yè)/共183頁(yè) (1)(1)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量矩與動(dòng)量矩定律質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量矩與動(dòng)量矩定律 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量矩質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量矩 L=m V L=m V * * R, R,則作用在質(zhì)點(diǎn)上的所有外力則作用在質(zhì)點(diǎn)上的所有外力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心O O的力矩的力矩MoMo為：為： (2)(2)外力矩外力矩M M與功率與功率N N的關(guān)系的關(guān)系 W=FS 或 dW=FdS=FRd 而:M=F:M=FR,

18、 dW=MdMo=dLdtN=dWdt= Md dt= M第65頁(yè)/共183頁(yè)(3)葉輪中液體的動(dòng)量矩與功率：取一個(gè)葉輪流槽來(lái)進(jìn)行分析葉輪中液流質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量矩的變化第66頁(yè)/共183頁(yè)1 1、按動(dòng)量矩定理可得、按動(dòng)量矩定理可得: :2 2、等式兩邊同乘以角速度、等式兩邊同乘以角速度: M=QT(C2uR2- C1uR1)=Nh代入化簡(jiǎn)后得到代入化簡(jiǎn)后得到: :C C2 2ThQTHNdtdL=dt(C2uR2- C1uR1)dm經(jīng)分析最后得到經(jīng)分析最后得到:M=QT(C2uR2- C1uR1) 而而:上式即為葉片泵的基本方程式上式即為葉片泵的基本方程式()uuTCuCugH11221-第67頁(yè)/共

19、183頁(yè) 2.4.32.4.3基本方程式的討論基本方程式的討論（1 1）為了提高水泵的揚(yáng)程和改善吸水性能，離心泵）為了提高水泵的揚(yáng)程和改善吸水性能，離心泵在設(shè)計(jì)時(shí)常取在設(shè)計(jì)時(shí)常取 9090，既，既u u=0=0 則則（2 2）由于）由于 則增加轉(zhuǎn)速則增加轉(zhuǎn)速(n)(n)相加大輪徑相加大輪徑(D(D2 2) )，可以提高水泵，可以提高水泵之揚(yáng)程。之揚(yáng)程。gCuHuT226022Dnup第68頁(yè)/共183頁(yè)(3)(3)離心泵的理論揚(yáng)程與液體的容重?zé)o關(guān)離心泵的理論揚(yáng)程與液體的容重?zé)o關(guān)但當(dāng)輸送不同容重的液體時(shí)，水泵的揚(yáng)程相同但當(dāng)輸送不同容重的液體時(shí)，水泵的揚(yáng)程相同, ,但水泵所消耗的功率將是不同的。但

20、水泵所消耗的功率將是不同的。第69頁(yè)/共183頁(yè) 2.4.42.4.4基本方程式的修正基本方程式的修正假定假定1 1 基本滿足?；緷M足。假定假定2 2 “反旋現(xiàn)象反旋現(xiàn)象”。假定假定3 3 有水力損耗有水力損耗h h水力效率水力效率; ; p p修正系數(shù)。修正系數(shù)。pHHTT+1pHHHThTh+1hh第70頁(yè)/共183頁(yè) 2.5.12.5.1離心泵裝置離心泵裝置 水泵裝置也稱抽水裝置水泵裝置也稱抽水裝置. .如圖所如圖所示示 該裝置由該裝置由: :吸水管路系統(tǒng)、水吸水管路系統(tǒng)、水泵、出水管路系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備泵、出水管路系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備及傳動(dòng)設(shè)備等組成及傳動(dòng)設(shè)備等組成 水泵的裝置效率是指整個(gè)抽水

21、水泵的裝置效率是指整個(gè)抽水裝置的效率裝置的效率, ,由水泵效率、動(dòng)力由水泵效率、動(dòng)力機(jī)效率、傳動(dòng)效率、管路效率機(jī)效率、傳動(dòng)效率、管路效率等組成。等組成。 裝置效率反映了整個(gè)抽水系統(tǒng)裝置效率反映了整個(gè)抽水系統(tǒng)對(duì)能量的利用程度，是最值得對(duì)能量的利用程度，是最值得關(guān)注的。關(guān)注的。 2.5 2.5 離心泵裝置的總揚(yáng)程離心泵裝置的總揚(yáng)程第71頁(yè)/共183頁(yè) 2.5.22.5.2 水泵裝置的總揚(yáng)程水泵裝置的總揚(yáng)程1，絕對(duì)壓強(qiáng)（力）：以沒(méi)有氣體存在的絕對(duì)真空狀態(tài)作為壓力零點(diǎn)2，相對(duì)壓強(qiáng)（力）：以一個(gè)工程大氣壓力為壓力零點(diǎn)3，1工程大氣壓力=1kg/cm2=9.8N/cm2=10mH2O4，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力=1

22、.033kg/cm2=10.33mH2O5，真空：當(dāng)某處的絕對(duì)壓力小于一個(gè)大氣壓力時(shí)，即認(rèn)為該處存在真空。 真空值Pv=Pa - P 真空度=Pv/Pa*100%第72頁(yè)/共183頁(yè)（1 1）總揚(yáng)程的表達(dá)式）總揚(yáng)程的表達(dá)式一一: :)2(221112222gvpzgvpzH+-+gvvppzzH2)(21221212-+-+-vappp-1dappp+2設(shè)：水泵進(jìn)口斷面1-1的斷面比能為E1 水泵出口斷面2-2的斷面比能為E2則水泵的揚(yáng)程： H=E2-E1代入斷面比能的表達(dá)式可得：合并一下：合并一下：而：而：第73頁(yè)/共183頁(yè) ZgvvHHHvd+-+22122ddpH vvpH vdHHH

23、+用Hd表示壓力表讀數(shù)換算成的水柱高度，用Hv表示真空表的讀數(shù)換算成的水柱高度，則：代入到公式gvvppzzH2)(21221212-+-+-可得：忽略水泵進(jìn)口斷面和出口斷面的流速水頭差和兩個(gè)斷面間的垂直高差，則上式可以簡(jiǎn)化為： 第74頁(yè)/共183頁(yè) 水泵基準(zhǔn)面吸水池自由表面出水池自由表面水泵進(jìn)口斷面水泵出口斷面HST（2）總揚(yáng)程表達(dá)式二:先來(lái)看一下水泵裝置中的幾個(gè)典型的斷面。壓水地形高度Hsd吸水地形高度Hss靜揚(yáng)程HST再看幾個(gè)斷面之間的幾何再看幾個(gè)斷面之間的幾何高度：高度：吸水地形高度吸水地形高度Hss壓水地形高度壓水地形高度Hsd靜揚(yáng)程靜揚(yáng)程HsT第75頁(yè)/共183頁(yè)shgvpzgvp

24、z+)2(221112000svsshgvHzH+-220212221zgvhHHsssv-+下面進(jìn)行分析：下面進(jìn)行分析：列吸水池?cái)嗝媾c水泵進(jìn)口斷面的能量方程：設(shè) Z0=0， Z1=Hss-Z/2,而： P0=Pa, P1-Pa = -Pv則有：也即：第76頁(yè)/共183頁(yè) hHHST+2222zgvhHHdsdd-+同理：列水泵出口斷面與出水池水面同理：列水泵出口斷面與出水池水面之間的能量方程可得到：之間的能量方程可得到：ZgvvHHHvd+-+22122將得到的將得到的H HV V與與H Hd d表達(dá)式代入之前所得到下表達(dá)式代入之前所得到下式中：式中：化簡(jiǎn)后得到：化簡(jiǎn)后得到：第77頁(yè)/共18

25、3頁(yè)例：水泵流量例：水泵流量Q=120 Q=120 L/s/s，吸水管管路長(zhǎng)度，吸水管管路長(zhǎng)度L1 1=20m=20m；壓水管管路長(zhǎng)度；壓水管管路長(zhǎng)度L2 2=300m=300m；吸水管徑；吸水管徑D Ds s=350mm=350mm，壓水管徑，壓水管徑D Dd d=300mm =300mm ；吸水水面標(biāo)高；吸水水面標(biāo)高58.0m58.0m；泵軸標(biāo)高；泵軸標(biāo)高60.0m 60.0m ；水廠混合池水面標(biāo)；水廠混合池水面標(biāo)高高90.0m 90.0m 。 求水泵揚(yáng)程。求水泵揚(yáng)程。 n注：注：is s=0.0065,=0.0065,id d=0.0148 =0.0148 ； 吸水管的局部水頭損失為吸水

26、管的局部水頭損失為1m,1m,壓水管的局部水頭損失按壓水壓水管的局部水頭損失按壓水管沿程損失的管沿程損失的15%15%計(jì)計(jì). .VD第78頁(yè)/共183頁(yè) 2.6 離心泵的特性曲線 2.6.12.6.1離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 特性曲線：特性曲線：在一定轉(zhuǎn)速下在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程、，離心泵的揚(yáng)程、功率、效率等隨流量的變化關(guān)系稱為功率、效率等隨流量的變化關(guān)系稱為特性曲線特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規(guī)律，可做為選泵它反映泵的基本性能的變化規(guī)律，可做為選泵和用泵的依據(jù)。各種型號(hào)離心泵的特性曲線不和用泵的依據(jù)。各種型號(hào)離心泵的特性曲線不同，但都有共同的變化趨勢(shì)。同，但都有共同的變化趨

27、勢(shì)。 即當(dāng)即當(dāng)n=C(常數(shù)常數(shù))時(shí)時(shí): H=H(Q) N=N(Q) =(Q) =(Q) Hs=Hs(Q)/Hsv=Hsv(Q)Hs=Hs(Q)/Hsv=Hsv(Q)這四條曲線就是離心泵的特性曲線這四條曲線就是離心泵的特性曲線第79頁(yè)/共183頁(yè) 2.6.22.6.2理論特性曲線的定性分析理論特性曲線的定性分析)cot(2222bFQuguHTT-gCuHuT22Q QT T泵理論流量泵理論流量(m(m3 3s)s)。也即不考慮泵體內(nèi)容積損失。也即不考慮泵體內(nèi)容積損失( (如漏泄量、回流量等如漏泄量、回流量等) )的水泵流量；的水泵流量；F F2 2葉輪的出口面積葉輪的出口面積(m(m2 2)

28、)；C C2r2r葉輪出口處水流絕對(duì)速度的徑向分速葉輪出口處水流絕對(duì)速度的徑向分速(m(ms)s)。TTBQAH-22FQCTr由離心泵的基本方程式:而: C2u=u2-C2rctg 則:第80頁(yè)/共183頁(yè)上式表明在理論上，離心泵的揚(yáng)程和流量為線性關(guān)系。（1）當(dāng) 0 HT隨著QT的增大而減小。（2）當(dāng) =90時(shí)： ctg=0 HT=A，此時(shí)水泵的揚(yáng)程與流量無(wú)關(guān)，始終為一 常數(shù)。（3）當(dāng) 90時(shí)：ctg0 HT隨著QT的增大而增大。0QTHTu22g第81頁(yè)/共183頁(yè) 由于水泵的有效功率Nu=QH,軸功率 N=QH/ 所以， 當(dāng) 90時(shí)，Q增大，H也增大，N增大更快。 由于后兩種情況下，對(duì)動(dòng)

29、力設(shè)備的要求很高，目前沒(méi)有辦法匹配這樣的的動(dòng)力設(shè)備，所以對(duì)水泵而言，都是采用 90 下面就 90時(shí)的情況討論一下離心泵的理論特性曲線向?qū)嶋H的HQ曲線演變的過(guò)程。第82頁(yè)/共183頁(yè) 當(dāng) 90時(shí)，理論HTQT曲線是一條向下的直線（如圖）。 （1）首先：由于在推導(dǎo)離心泵的基本方程式時(shí)，我們假設(shè)水泵內(nèi)的水流為均勻流，而實(shí)際上流動(dòng)是不均勻的，泵內(nèi)存在反旋現(xiàn)象，這使得水泵的真正的理論揚(yáng)程沒(méi)有基本方程式反映的那么高，需對(duì)HT進(jìn)行修正：u22g這使得HTQT直線在H軸上的截距變小，直線從I變到II（如圖）I線:HTQTII線:HTQTpHHTT+1第83頁(yè)/共183頁(yè) （2）基本方程式的另一假設(shè)是理想流體，

30、而實(shí)際液體具有粘性，在水泵內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生水力損失。包括： 內(nèi)摩阻損失h1:這部分水力損失與流量（流速）的平方成正比關(guān)系，可以表示為：h1=K1QT2 從曲線II上扣除這部分水力損失后，得到曲線IIIu22gI線:HTQTII線:HTQT線h1第84頁(yè)/共183頁(yè) 沖擊損失h2：沖擊損失的大小是跟水泵的流量QT偏離設(shè)計(jì)工況下流量Q0的大小相關(guān)的，即：u22gI線:HTQTII線:HTQT線h1h2=K2（QT - Q0）2 Q0是水泵的設(shè)計(jì)流量。再?gòu)那€III上面扣除對(duì)應(yīng)流量下的這部分水力損失后，就得到了曲線；線第85頁(yè)/共183頁(yè) （3）水泵在工作過(guò)程中存在一種損失稱為容積損失。容積損失q的大小跟

31、揚(yáng)程有關(guān)，揚(yáng)程越大，表示葉輪出口的壓力越高，這樣在水泵的高壓低壓區(qū)的壓力差就越大，回流量也就越大，反之回流量小，因此，揚(yáng)程越大，由于回流所造成的損失也就越大。 這樣在曲線上再扣除這部分由于回流而產(chǎn)生的損失后，就得到了曲線u22gI線:HTQTII線:HTQT線h1線V線:HQ曲線表示出了水泵的實(shí)際的HQ曲線的形態(tài)。第86頁(yè)/共183頁(yè) (1)(1)機(jī)械損失與機(jī)械效率機(jī)械損失與機(jī)械效率M M： (2)(2)水力損失與水力效率水力損失與水力效率h h：泵體內(nèi)兩部分水力損失必泵體內(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。然要消耗一部分功率，使水泵的總效率下降。 (3)(3)容積損失與

32、容積效率容積損失與容積效率v v：在水泵工作過(guò)程中存在著在水泵工作過(guò)程中存在著泄漏和回流問(wèn)題，存在容積損失。泄漏和回流問(wèn)題，存在容積損失。 總效率總效率ThHHhNNhMhTvQQhMvhhhhhNQHh關(guān)于水泵內(nèi)部的能量損失，我們?cè)诮o大家歸納分析一下關(guān)于水泵內(nèi)部的能量損失，我們?cè)诮o大家歸納分析一下： 第87頁(yè)/共183頁(yè) 2.6.3實(shí)測(cè)特性曲線的討論 1，水泵的性能實(shí)驗(yàn) 2，離心泵實(shí)測(cè)特性曲線的特征第88頁(yè)/共183頁(yè)(1)Q(1)QH曲線：曲線：揚(yáng)程揚(yáng)程H H是隨流量是隨流量Q Q的增大而下降。的增大而下降。 水泵的高效段：在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵存在一最高水泵的高效段：在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵存

33、在一最高效率點(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)定范圍內(nèi)( (一般不低于最高效率點(diǎn)的一般不低于最高效率點(diǎn)的1010左右左右) )都是都是屬于效率較高的區(qū)段，在水泵樣本中，用兩條波形屬于效率較高的區(qū)段，在水泵樣本中，用兩條波形線線“ ”標(biāo)出。標(biāo)出。(2)Q(2)QN曲線：曲線：軸功率隨流量增大而緩慢增大，曲線軸功率隨流量增大而緩慢增大，曲線為上升型曲線為上升型曲線第89頁(yè)/共183頁(yè) 在在Q QN N曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵在曲線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)，表示水泵在各不同流量各不同流量Q Q時(shí)的軸功率值。時(shí)的軸功率值。 電機(jī)配套功率的選擇應(yīng)比水泵

34、軸率稍大。電機(jī)配套功率的選擇應(yīng)比水泵軸率稍大。 (3)Q(3)Q曲線：是一個(gè)有極大值的曲線。曲線：是一個(gè)有極大值的曲線。(4)Q(4)QHs曲線曲線: 曲線為下降型曲線為下降型, ,設(shè)計(jì)流量之設(shè)計(jì)流量之前較平緩前較平緩, ,之后下降速度變快。水泵的實(shí)際之后下降速度變快。水泵的實(shí)際吸水真空值必須小于吸水真空值必須小于Q QH HS S曲線上的相應(yīng)值，曲線上的相應(yīng)值，否則，水泵將會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。否則，水泵將會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。(5) (5) 水泵所輸送液體的粘度越大，泵體內(nèi)部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)程的能量損失愈大，水泵的揚(yáng)程(H)(H)和流量和流量(Q)(Q)都要減

35、小，效率要下降，而軸功率卻增大，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。也即水泵特性曲線將發(fā)生改變。第90頁(yè)/共183頁(yè) 3,軸流泵的實(shí)測(cè)特性線曲線的特征 (1)QH曲線 (2)QN曲線 (3)Q曲線 (4)Qh曲線Q0HQHNQNQ0QQh4,混流泵的實(shí)測(cè)特性曲線的特征其變化趨勢(shì)介于離心泵與軸流泵之間第91頁(yè)/共183頁(yè) 2.7 離心泵裝置定速運(yùn)行工況 2.7.12.7.1工況點(diǎn)工況點(diǎn) 水泵瞬時(shí)工況點(diǎn)：水泵運(yùn)行時(shí)，某一瞬時(shí)的水泵瞬時(shí)工況點(diǎn)：水泵運(yùn)行時(shí)，某一瞬時(shí)的出水流量、揚(yáng)程、軸功率、效率及吸上真空高度出水流量、揚(yáng)程、軸功率、效率及吸上真空高度等稱水泵瞬時(shí)工況點(diǎn)。等

36、稱水泵瞬時(shí)工況點(diǎn)。 決定離心泵裝置工況點(diǎn)的因素決定離心泵裝置工況點(diǎn)的因素（1 1）水泵本身型號(hào)）水泵本身型號(hào)( (即水泵本身的性能曲線即水泵本身的性能曲線) )；（2 2）水泵實(shí)際轉(zhuǎn)速；）水泵實(shí)際轉(zhuǎn)速；（3 3）管路系統(tǒng)及進(jìn)出水構(gòu)筑物條件。）管路系統(tǒng)及進(jìn)出水構(gòu)筑物條件。第92頁(yè)/共183頁(yè)2SQh +jfhhh管道水頭損失特性曲線管道水頭損失特性曲線0Qhh=S1Q2+S2Q2=SQ2稱為管道水頭損特性曲線第93頁(yè)/共183頁(yè) 當(dāng)我們通過(guò)水泵裝置提升某一流量QK時(shí)，管道消耗的水頭損失為hK，如圖。 此時(shí)，單位重量的流體從水泵獲得的能量必須滿足（1）克服水頭損失hK;(2)使液體的位能增加HST

37、。根據(jù)定義這就是水泵的揚(yáng)程。也就是說(shuō)，要通過(guò)該水泵裝置提升QK流量的流體時(shí)，水泵的揚(yáng)程必須為: HK=HST+hk=HST+SQK2QH0QkhkHSThkHK管道系統(tǒng)特性曲線H=HST+h管道系統(tǒng)特性曲線也稱需要揚(yáng)程曲線第94頁(yè)/共183頁(yè)M MK KD DH HSTSTH HSTSTQ QM MQ QH HQ-h+HQ-h+HSTSTQ-HQ-Hhh離心泵裝置的工況點(diǎn)離心泵裝置的工況點(diǎn)H HM MK K1 1h第95頁(yè)/共183頁(yè)M MH HSTSTQ QM MQ QH HQ-hQ-hQ-HQ-H離心泵裝置的工況點(diǎn)離心泵裝置的工況點(diǎn)Q Q-H-HM M1 1H HM M第96頁(yè)/共183頁(yè)

38、 2.7.42.7.4離心泵裝置工況點(diǎn)的改變離心泵裝置工況點(diǎn)的改變 泵的工作點(diǎn)由兩條特性曲線所決定，因而改變其中泵的工作點(diǎn)由兩條特性曲線所決定，因而改變其中之一或者同時(shí)改變即可實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。之一或者同時(shí)改變即可實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。 (1)(1)改變管道系統(tǒng)特性曲線改變管道系統(tǒng)特性曲線 a,a,管道系統(tǒng)的阻力參數(shù)改變管道系統(tǒng)的阻力參數(shù)改變-閘閥開(kāi)啟度改閘閥開(kāi)啟度改變：變： 閘閥調(diào)節(jié)或稱節(jié)流調(diào)節(jié)閘閥調(diào)節(jié)或稱節(jié)流調(diào)節(jié) b,b,靜揚(yáng)程的改變。靜揚(yáng)程的改變。 第97頁(yè)/共183頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)流量，簡(jiǎn)便易行，可連續(xù)變化優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)流量，簡(jiǎn)便易行，可連續(xù)變化缺點(diǎn)：關(guān)小閥門(mén)時(shí)增大了流動(dòng)阻力，額外消缺點(diǎn)：關(guān)小閥門(mén)時(shí)增

39、大了流動(dòng)阻力，額外消耗了部分能量，經(jīng)濟(jì)上不夠合理。耗了部分能量，經(jīng)濟(jì)上不夠合理。Q QA AA AH HQ QQ QB BB B節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)流調(diào)節(jié)B B1 1A點(diǎn)為閘閥全開(kāi)時(shí)候的工點(diǎn)為閘閥全開(kāi)時(shí)候的工作點(diǎn)，稱極限工作點(diǎn)作點(diǎn)，稱極限工作點(diǎn)QB是調(diào)節(jié)后的工作點(diǎn)，是通是調(diào)節(jié)后的工作點(diǎn)，是通過(guò)關(guān)小閥門(mén)增大管路的過(guò)關(guān)小閥門(mén)增大管路的S值，值，來(lái)獲得的來(lái)獲得的HB1而在QB流量下工作時(shí)，原來(lái)管道系統(tǒng)所需要的揚(yáng)程為HB1，但現(xiàn)在水泵的揚(yáng)程為HB，多出的部分即為線段BB1的長(zhǎng)度，這就是閘閥上額外消耗掉的能量HB第98頁(yè)/共183頁(yè) （2）改變水泵的性能曲線 a,通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速變速調(diào)節(jié) b,通過(guò)改變水泵葉輪的

40、外徑變徑調(diào)節(jié) c,通過(guò)改變軸流泵的葉片安裝角度變角調(diào)節(jié)第99頁(yè)/共183頁(yè) 2.7.52.7.5數(shù)解法求離心泵裝置的工況點(diǎn)數(shù)解法求離心泵裝置的工況點(diǎn)從以上圖解法求水泵裝置的工況點(diǎn)可以知道從以上圖解法求水泵裝置的工況點(diǎn)可以知道: :水泵的工況點(diǎn)就是以下兩條曲線的交點(diǎn)水泵的工況點(diǎn)就是以下兩條曲線的交點(diǎn): : 其中裝置的管道系統(tǒng)特性曲線在裝置給定后可以其中裝置的管道系統(tǒng)特性曲線在裝置給定后可以求出求出, ,而水泵的特性曲線是實(shí)測(cè)后描點(diǎn)繪制出來(lái)而水泵的特性曲線是實(shí)測(cè)后描點(diǎn)繪制出來(lái)的的, ,并沒(méi)有一個(gè)精確的曲線方程并沒(méi)有一個(gè)精確的曲線方程. .為了可以數(shù)解為了可以數(shù)解, ,可以有近似的曲線方程來(lái)擬合可以

41、有近似的曲線方程來(lái)擬合Q QHH曲線。2SQHHST+)(QfH 第100頁(yè)/共183頁(yè)擬合擬合Q-HQ-H曲線形式：曲線形式：方法方法(1)(1)H H水泵的實(shí)際揚(yáng)程水泵的實(shí)際揚(yáng)程(MPa)(MPa)；HxHx水泵在水泵在Q=0Q=0時(shí)所產(chǎn)生的虛總揚(yáng)程時(shí)所產(chǎn)生的虛總揚(yáng)程(MPa)(MPa)；S Sx x泵體內(nèi)虛阻耗系數(shù)泵體內(nèi)虛阻耗系數(shù); ;方法方法(2)(2)最小二乘法：最小二乘法：2QSHHxx-mmQAQAQAHH+2210第101頁(yè)/共183頁(yè) 例1:某提水泵站一臺(tái)12sh-9 型離心泵裝置，高效區(qū)范圍附近的性能參數(shù)如表所示，進(jìn)水池水位為102m，出水池水位為122m，進(jìn)水管阻力參數(shù)為

42、8.51s2/m5，出水管阻力參數(shù)為62.21s2/m5，求水泵的工作參數(shù)流量Q(L/s) 150 175 200 225 250 275揚(yáng)程H(m) 24.3 23.8 22.5 21.0 18.8 15.8功率P(kw) 52 53 54.2 54.9 55 54.8效率(%) 68.8 77.1 81.5 84.4 83.8 77.8第102頁(yè)/共183頁(yè) 例2:某離心泵裝置，其進(jìn)出水管路直徑為 200 mm ，管路全長(zhǎng)為280m ，局部水頭損失為沿程水頭損失的 25 % ，該裝置的凈揚(yáng)程測(cè)得為30m，管路糙率為 0.013 ，試計(jì)算其運(yùn)行流量為 150 m3 / h 時(shí)的該泵工作揚(yáng)程。

43、第103頁(yè)/共183頁(yè) 2.8 離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況 2.8.2.8.葉輪相似定律葉輪相似定律 幾何相似：兩個(gè)葉輪主要過(guò)流部分一切相對(duì)應(yīng)幾何相似：兩個(gè)葉輪主要過(guò)流部分一切相對(duì)應(yīng)的尺寸成一定比例，所有的對(duì)應(yīng)角相等。的尺寸成一定比例，所有的對(duì)應(yīng)角相等。b b2 2、b b2m2m 實(shí)際泵與模型泵葉輪的出口寬度；實(shí)際泵與模型泵葉輪的出口寬度；D D2 2、D D2m2m實(shí)際泵與模型泵葉輪的外徑；實(shí)際泵與模型泵葉輪的外徑； 性線比例常數(shù)。性線比例常數(shù)。mmDDbb2222第104頁(yè)/共183頁(yè) 運(yùn)動(dòng)相似的條件是：兩葉輪對(duì)應(yīng)點(diǎn)上水流運(yùn)動(dòng)相似的條件是：兩葉輪對(duì)應(yīng)點(diǎn)上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。

44、也即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。在相應(yīng)點(diǎn)上水流的速度三角形相似。 在幾何相似的前題下，運(yùn)動(dòng)相似就是工況相在幾何相似的前題下，運(yùn)動(dòng)相似就是工況相似。似。mmmmnnnDnDuuCC222222第105頁(yè)/共183頁(yè) 葉輪相似定律有三個(gè)方面：葉輪相似定律有三個(gè)方面：1 1、第一相似定律第一相似定律確定兩臺(tái)在相似工況下運(yùn)行水泵確定兩臺(tái)在相似工況下運(yùn)行水泵的流量之間的關(guān)系的流量之間的關(guān)系。2 2、第二相似定律、第二相似定律確定兩臺(tái)在相似工況下運(yùn)行水泵確定兩臺(tái)在相似工況下運(yùn)行水泵的揚(yáng)程之間的關(guān)系。的揚(yáng)程之間的關(guān)系。3 3、第三相似定律、第三相似定律確定兩臺(tái)在相似

45、工況下運(yùn)行水泵確定兩臺(tái)在相似工況下運(yùn)行水泵的軸功率之間的關(guān)系。的軸功率之間的關(guān)系。mmvvmnnQQ)(3hh222)(mmhhmnnHHhh335mmnnNNmmnnQQ3)()(335MmMmmnnNNhh222mmnnHH第106頁(yè)/共183頁(yè) 2.8.22.8.2相似定律的特例相似定律的特例比例律比例律 把相似定律應(yīng)用于以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同一臺(tái)葉片把相似定律應(yīng)用于以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同一臺(tái)葉片泵，則可得到比例律：泵，則可得到比例律：2121nnQQ22121)(nnHH32121)(nnNN第107頁(yè)/共183頁(yè) 1 1、比例律應(yīng)用的圖解方法、比例律應(yīng)用的圖解方法(1)(1)已知水泵已知水泵

46、n nl l時(shí)的時(shí)的(Q(QH)H)l l曲線，試用比例律翻畫(huà)轉(zhuǎn)曲線，試用比例律翻畫(huà)轉(zhuǎn)速為速為n n2 2時(shí)的時(shí)的(Q(QH)H)2 2 曲線。曲線。(2)(2)已知水泵轉(zhuǎn)速為已知水泵轉(zhuǎn)速為n nl l時(shí)的時(shí)的(Q(QH)H)l l曲線，但所需的工曲線，但所需的工況點(diǎn)，并不在該特性曲線上，而在坐標(biāo)點(diǎn)況點(diǎn)，并不在該特性曲線上，而在坐標(biāo)點(diǎn)A A2 2(Q(Q2 2，H H2 2) )處。現(xiàn)問(wèn)；如果需要水泵在處。現(xiàn)問(wèn)；如果需要水泵在A A2 2點(diǎn)工作，其轉(zhuǎn)速點(diǎn)工作，其轉(zhuǎn)速n n2 2應(yīng)是應(yīng)是多少多少? ?第108頁(yè)/共183頁(yè)(1)(1)在在(Q(QH)H)l l線上任取線上任取a a、b b、c

47、c、d d、e e、f f點(diǎn)；點(diǎn)；利用比例律求利用比例律求(Q(QH)H)2 2上的上的a a、b b、c c、d d、e e、f f作作(Q(QH)H)2 2曲線。曲線。同理可求同理可求(Q(QN)N)2 2曲線。曲線。Q QH HQ-HQ-Ha bdcef（Q-HQ-H）2 2第109頁(yè)/共183頁(yè)問(wèn)題問(wèn)題(2)(2)：求：求“相似工相似工況拋物線況拋物線”求求A A點(diǎn)：相似工況拋物點(diǎn)：相似工況拋物線與線與(Q(QH)H)l l線的交線的交點(diǎn)。點(diǎn)。求求n n2 22kQH 2112QQnn A A1 1Q QH HQ-HQ-HA A2 2第110頁(yè)/共183頁(yè)求求n n2 2時(shí)的效率時(shí)的效

48、率(Q(Q)2 2曲線。曲線。在利用比例律時(shí)，認(rèn)為相似工況下對(duì)應(yīng)點(diǎn)的效率是相等在利用比例律時(shí)，認(rèn)為相似工況下對(duì)應(yīng)點(diǎn)的效率是相等的，將已知圖中的，將已知圖中a a、b b、b b、d d等點(diǎn)的效率點(diǎn)平移即可。等點(diǎn)的效率點(diǎn)平移即可。Q QH HQ-HQ-Ha bdcef（Q-HQ-H）2 2第111頁(yè)/共183頁(yè)定速運(yùn)行與高速運(yùn)行比較：定速運(yùn)行與高速運(yùn)行比較：泵站調(diào)速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)于泵站調(diào)速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)于(1)(1)省電耗省電耗( (即即N NB2B2N NB2B2) )。(2)(2)保持管網(wǎng)等壓供水保持管網(wǎng)等壓供水( (即即H HSTST基本不變基本不變) )第112頁(yè)/共183頁(yè) 2 2、比

49、例律應(yīng)用的數(shù)解方法、比例律應(yīng)用的數(shù)解方法(1)(1)(2)(2)xxHkSQnQQnn+212112222122)(QSHnnHxx-第113頁(yè)/共183頁(yè) 例:已知水泵的轉(zhuǎn)速n1=950r/min，其QH 曲線高效段方程H=45.8334583.333Q2，管道系統(tǒng)特性曲線方程為H=10+17500Q2（H 以m 計(jì)，Q 以m3/s）。試求 （1）水泵裝置的工況點(diǎn)； （2）當(dāng)所需水泵的流量為 Q=0.028m3/s，求水泵轉(zhuǎn)速n2 值第114頁(yè)/共183頁(yè) 2.8.2.8.相似準(zhǔn)數(shù)相似準(zhǔn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)(n(ns s) )、模型泵：在最高效率下，當(dāng)有效功率、模型泵：在最高效率下，當(dāng)有效功率N

50、Nu u735.5 735.5 W(1HP)W(1HP)，揚(yáng)程，揚(yáng)程H Hm m1m1m，流量，流量 m m3 3s s。這時(shí)該模型泵的轉(zhuǎn)數(shù)，就叫做與它相似的實(shí)際泵的這時(shí)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)比轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)n ns s 。4321)()(HHQQnnmms075. 075mumHNQ第115頁(yè)/共183頁(yè)將模型泵的將模型泵的H Hm m1m1m，Q Qm m0.075m0.075m3 3s s代入代入 注：注：( (1)Q1)Q和和H H是指水泵最高效率時(shí)的流量和揚(yáng)程，是指水泵最高效率時(shí)的流量和揚(yáng)程，也即水泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。也即水泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。 (2)(2)比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)n ns

51、 s是根據(jù)所抽升液體的容重是根據(jù)所抽升液體的容重1000kg1000kgm m3 3時(shí)得出的。時(shí)得出的。 (3)Q(3)Q和和H H是指單吸、單級(jí)泵的流量和揚(yáng)程。是指單吸、單級(jí)泵的流量和揚(yáng)程。 (4)(4)比轉(zhuǎn)數(shù)不是無(wú)因次數(shù)，它的單位是比轉(zhuǎn)數(shù)不是無(wú)因次數(shù)，它的單位是“r rminmin”。4365. 3HQnns第116頁(yè)/共183頁(yè) ns與水泵相似性的關(guān)系: 比轉(zhuǎn)數(shù)相等是水泵相似的必要條件。 例:一臺(tái) sh 型泵，已知其設(shè)計(jì)流量為45L/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為 78m ，額定轉(zhuǎn)速為 1450r / min ，試計(jì)算其比轉(zhuǎn)數(shù)第117頁(yè)/共183頁(yè) 2 2、對(duì)比轉(zhuǎn)數(shù)的討論、對(duì)比轉(zhuǎn)數(shù)的討論 (1)(1)比

52、轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)(n(ns s) ) 反映實(shí)際水泵的主要性能。反映實(shí)際水泵的主要性能。 當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速n n一定時(shí)，一定時(shí)，n ns s越大，水泵的流量越大，越大，水泵的流量越大，揚(yáng)程越低。揚(yáng)程越低。 n ns s越小，水泵的流量越小，揚(yáng)程越高。越小，水泵的流量越小，揚(yáng)程越高。第118頁(yè)/共183頁(yè)(2)(2)葉片泵葉輪的形狀、尺寸、性能和效率葉片泵葉輪的形狀、尺寸、性能和效率都隨比轉(zhuǎn)數(shù)而變的。用比轉(zhuǎn)數(shù)都隨比轉(zhuǎn)數(shù)而變的。用比轉(zhuǎn)數(shù)n ns s可對(duì)葉片泵可對(duì)葉片泵進(jìn)行分類。進(jìn)行分類。 要形成不同比轉(zhuǎn)數(shù)要形成不同比轉(zhuǎn)數(shù)n ns s，在構(gòu)造上可改變?nèi)~，在構(gòu)造上可改變?nèi)~輪的外徑輪的外徑(D(D2 2) )和減小

53、內(nèi)徑和減小內(nèi)徑(D(D0 0) )與葉槽寬度與葉槽寬度(b(b2 2) )。第119頁(yè)/共183頁(yè)(3)(3)相對(duì)性能曲線相對(duì)性能曲線n ns s越?。涸叫。篞 QH H曲線就越平坦；曲線就越平坦； Q Q0 0時(shí)的時(shí)的N N值就越小。因而，比轉(zhuǎn)數(shù)低的水值就越小。因而，比轉(zhuǎn)數(shù)低的水泵，采用閉閘起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)屬于輕載起動(dòng)，起動(dòng)電流泵，采用閉閘起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)屬于輕載起動(dòng)，起動(dòng)電流減??；減小； 效率曲線在最高效率點(diǎn)兩則下降得也越和緩。效率曲線在最高效率點(diǎn)兩則下降得也越和緩。第120頁(yè)/共183頁(yè) 2.8.42.8.4調(diào)速途徑及調(diào)速范圍調(diào)速途徑及調(diào)速范圍1 1、調(diào)速途徑、調(diào)速途徑 (1)(1)電機(jī)轉(zhuǎn)速

54、不變，通過(guò)中間偶合器以達(dá)到改變轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，通過(guò)中間偶合器以達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。的目的。 采用液力偶合器對(duì)葉片泵機(jī)組可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)運(yùn)，可采用液力偶合器對(duì)葉片泵機(jī)組可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)運(yùn)，可以大量節(jié)約電能，并可使電動(dòng)機(jī)空載以大量節(jié)約電能，并可使電動(dòng)機(jī)空載( (或輕載或輕載) )啟動(dòng)啟動(dòng) ，熱能損耗多。熱能損耗多。 (2)(2)電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速可變。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)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(jí)調(diào)速以及變頻調(diào)速等改變電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速，串級(jí)調(diào)速以及變頻調(diào)速等多種。多種。第121頁(yè)/共183頁(yè)2 2、在確定水泵調(diào)速范圍時(shí)

55、，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：、在確定水泵調(diào)速范圍時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：(1)(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、接近或成倍數(shù)。其臨界轉(zhuǎn)速重合、接近或成倍數(shù)。(2)(2)水泵的調(diào)速一般不輕易地調(diào)高轉(zhuǎn)速。水泵的調(diào)速一般不輕易地調(diào)高轉(zhuǎn)速。(3)(3)合理配置調(diào)速泵與定速泵臺(tái)數(shù)的比例。合理配置調(diào)速泵與定速泵臺(tái)數(shù)的比例。 (4)(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)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)。行于各自的高效段內(nèi)。第122頁(yè)/共183頁(yè) 2.8 離心泵裝置換輪運(yùn)行工況 2.8.1 2.8.1切削律切削律2

56、2DDQQ222)(DDHH322)(DDNN注意：切削律是建于大量試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上。如果葉注意：切削律是建于大量試驗(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(shí)，則切削前后水泵相輪的切削量控制在一定限度內(nèi)時(shí)，則切削前后水泵相應(yīng)的效率可視為不變。應(yīng)的效率可視為不變。此切削限量與水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。此切削限量與水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。第123頁(yè)/共183頁(yè) 2.8.22.8.2切削律的應(yīng)用切削律的應(yīng)用 1 1、切削律應(yīng)用的兩類問(wèn)題、切削律應(yīng)用的兩類問(wèn)題 (1)(1)已知葉輪的切削量，求切削前后水泵特性曲線的已知葉輪的切削量，求切削前后水泵特性曲線的變化。變化。 (2)(2)已知要水泵在已知要水泵在B

57、 B點(diǎn)工作，流量為點(diǎn)工作，流量為Q QB B，揚(yáng)程為，揚(yáng)程為H HB B，B B點(diǎn)位于該泵的點(diǎn)位于該泵的(Q-H)(Q-H)曲線的下方。現(xiàn)使用切削方法，曲線的下方?，F(xiàn)使用切削方法，使水泵的新持性曲線通過(guò)使水泵的新持性曲線通過(guò)B B點(diǎn)，要求：切削后的葉輪點(diǎn)，要求：切削后的葉輪直徑直徑D D2 2 是多少是多少? ?需要切削百分之幾需要切削百分之幾? ?是否超過(guò)切削限是否超過(guò)切削限量量? ?第124頁(yè)/共183頁(yè)(1)(1)解決這一類問(wèn)題的方法歸納為解決這一類問(wèn)題的方法歸納為“選點(diǎn)、計(jì)算、選點(diǎn)、計(jì)算、立點(diǎn)、連線立點(diǎn)、連線”四個(gè)步驟。四個(gè)步驟。Q QH HQ-HQ-H1 1 2 24 43 35 5

58、6 6Q Q-H-HQ-NQ-NQ Q-N-NQ-Q-Q Q-0 0第125頁(yè)/共183頁(yè)2KQH %100(%)222-DDD切削量A AQ QH HQ-HQ-HB B22DQQD 第126頁(yè)/共183頁(yè)2 2、應(yīng)用切削律注意點(diǎn)、應(yīng)用切削律注意點(diǎn)(1)(1)切削限量切削限量(2)(2)對(duì)于不同構(gòu)造的葉輪切削時(shí)，應(yīng)采取不同的方式對(duì)于不同構(gòu)造的葉輪切削時(shí)，應(yīng)采取不同的方式。第127頁(yè)/共183頁(yè)(3)(3)沿葉片弧面在一定的長(zhǎng)度內(nèi)鏗掉一層，則可改善沿葉片弧面在一定的長(zhǎng)度內(nèi)鏗掉一層，則可改善葉輪的工作性能。葉輪的工作性能。第128頁(yè)/共183頁(yè)(4)(4)葉輪切削使水泵的使用范圍擴(kuò)大。葉輪切削使水

59、泵的使用范圍擴(kuò)大。水泵的高效率方框圖水泵的高效率方框圖第129頁(yè)/共183頁(yè)離心泵性能曲線型譜圖離心泵性能曲線型譜圖第130頁(yè)/共183頁(yè)2.10 離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況 水泵并聯(lián)工作：水泵并聯(lián)工作：(1) (1) 增加供水量；增加供水量；(2) (2) 通過(guò)開(kāi)停水泵的臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)泵站的流量和揚(yáng)程，以達(dá)到節(jié)能和通過(guò)開(kāi)停水泵的臺(tái)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；安全供水；(3) (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。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。第131頁(yè)/共183頁(yè) 2.10.1 2.10.1 并聯(lián)工作的圖解法并聯(lián)工作的圖解法 1 1、并聯(lián)

60、特性曲線：兩臺(tái)、并聯(lián)特性曲線：兩臺(tái)( (或多臺(tái)或多臺(tái)) )泵并聯(lián)后的總和流泵并聯(lián)后的總和流量，等于某場(chǎng)程下各臺(tái)泵流量之和。（同揚(yáng)程下流量量，等于某場(chǎng)程下各臺(tái)泵流量之和。（同揚(yáng)程下流量疊加原理）疊加原理）Q Q0 0H H該曲線稱并聯(lián)特性曲線第132頁(yè)/共183頁(yè)2 2、同型號(hào)、同水位的兩臺(tái)水泵的并聯(lián)工作、同型號(hào)、同水位的兩臺(tái)水泵的并聯(lián)工作(Q-H)(Q-H)1+21+2Q QH HQ-HQ-HM M(Q-H)(Q-H)1,21,2Q Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2N NS SH HQ Q第133頁(yè)/共183頁(yè)步驟：步驟：(1)(1)繪制兩臺(tái)水泵并聯(lián)后的總和繪制兩