第二章-叶片式水泵课件.ppt

第二章 叶片式水泵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2.11 离心泵吸水性能 水泵正确的吸水条件：抽水过程中，泵内不产生气蚀情况下的最大吸水高度。吸水条件离心泵安装高程泵房内各部位高程 安装过低：增加泵房土建投资和施工的难度；安装过高：会引起水泵工作流量和效率的大幅度下降，甚至不能工作。1.水的饱和蒸汽压力 在一定温度下，防止水汽化的最小压力。常用Pva(Pa)表示，也可用hva(m)表示。水的饱和蒸汽压头：hva=Pva/2.11.1 气穴和气蚀 水泵运行中，如果泵内局部位置的压力低于该温度下的饱和蒸汽压力时，水就大量汽化，同时，原先溶解在水里的气体也自动逸出，出现“冷沸”现象，形成的汽泡中充满蒸汽和逸出的气体。汽泡随水流被带入叶轮中压力升高的区域时，汽泡突然被四周水压压破，水流因惯性以高速冲向汽泡中心，在汽泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象，其瞬间的局部压力，可以达到几十兆帕。此时，可以听到汽泡冲破时炸裂的噪音，这种现象称为气穴现象。2.气穴现象 气穴发生在水流当中，不会对叶轮有危害。气穴发生在叶片壁面上，水击就会撞击叶片，每秒钟有几万次的微小水锤的撞击使金属叶片表面发生塑性变形和局部硬化，慢慢的金属就会疲劳、脆弱，发生剥蚀现象，出现裂缝，在叶片表面渐渐演变成蜂窝状空洞，以至叶片断裂，形成破坏。这种由于气穴现象导致的叶片腐蚀称之为“气蚀”。微小水锤会在局部产生200300高温，产生热电偶，发生电解氧化，进而产生化学腐蚀；水和蜂窝间歇接触，蜂窝的侧壁与底之间产生电位差，引起电化学腐蚀。3.气蚀气蚀: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。（1）气蚀两个阶段：第一阶段：轻微噪音、振动和水泵扬程、功率开始有些下降。第二阶段：气穴区突然扩大，这时水泵的H、N、就将到达临界值而急剧下降，最终停止出水。（2）气蚀的危害 1）水泵性能恶化甚至停止出水；2）水泵过流部件发生破坏；3）产生噪音和振动。蚀坏的叶片图（a）双吸泵叶片（b）轴流泵叶片n 较高ns（如ns 150）（矮胖型）：因流槽宽，不易被气泡阻塞，所以Q-H、Q-曲线先是逐渐地下降，过了一段时间后才开始锐落，正常输水被破坏。ns较高 ns较低（3）气蚀对不同类型的水泵影响不同n 较低ns（如ns 100）（瘦长型）：因水泵叶片流槽狭长，很容易被气泡所阻塞，在出现气蚀后，Q-H、Q-曲线迅速降落。防止气蚀措施：控制水泵叶轮内压力最低点的压力大于Pva。2.11.2 吸水管中压力的变化及计算 水泵运行中的压力最低点 吸水池大气压与叶轮进口处的绝对压力差转化为位置头、流速头，各项水头损失。绝对压力随水流流动而减少，到进入叶轮后，在叶片背面靠近吸水口的K点处压力达到最低值：PK=Pmin。水流过K点之后，从高速旋转的叶轮获得能量，压力迅速提高，在叶轮出口处达到最大。K点压力PK值的推导（能量方程）0点：水流即将进入叶片时的点。0点前水流作绝对运动，0点后水流进入叶槽，对叶槽作相对运动，所以能量方程分两步列出：（1）列吸水池面与0点过水断面水流的能量方程：吸水池水面某点的大气压力水头与断面计算点0的绝对压强水头（m）；水泵的吸水地形高度，也即安装高度（m）；点0断面水流的平均流速（m/s）；吸水管口至水泵进口断面1-1间的水头损失（m）；断面1-1至0点之间的水头损失（m），由于两点距离很小，一般忽略。（1）（2）列0点断面与K点水流的相对运动能量方程：0点与K点的绝对压强水头（m）；0点与K点到基准面的垂直高度（m）；点K水流的相对速度（m/s）；点0与点K的圆周速度（m/s）；点0至点K的的水头损失（m）。点0断面水流的平均流速以相对流速表示（m/s）；上式简化为：式中：,气穴系数（气蚀系数）（2）把式（2）代入式（1），得:(1)把液体提升高度：Hss(2)克服吸水管中水头损失：(3)流速水头：(4)产生流速水头差值：(5)供应叶片背面K点压力下降值：吸水池水面上的压头 和泵壳内最低压头之差值用来支付：如果保证不发生气蚀，则：2.11.3 水泵最大安装高度 1.水泵安装高度HSS 吸水池水面与水泵基准面之间的高度差。根据HSS及吸水池的水面为可推算出水泵基准面高程，即水泵安装高程。HV 泵壳吸入口的侧压孔处 的真空值（mH2O）。列吸水池面与0-0水泵进口安装真空表处1-1 断面的能量方程式：2.水泵允许吸上真空高度HS 允许吸上真空高度是为保证水泵内部压强最低点不产生，或仅产生微弱的对水泵工作尚无危害的气蚀时，在水泵进口处允许的最大真空度，以换算到水泵装置参考基准面上的mH2O表示。要保证不发生气蚀，必须PKPva，如果PK=Pva，水泵就处于气蚀临界状态 上式水泵进口处真空HV值，是处临界状态下的值。为运行安全，水泵厂引入安全值0.5mH2O，并表示为：水泵铭牌或样本中给出的HS为HV的最大极限值，如HV超过样本规定HS，泵将遭受气蚀。用上述公式来求水泵的安装高度时，如果把HV换成HS，就得到水泵的最大安装高度：注意事项：(1)水泵厂一般在样本中Q-Hs曲线是在大气压为l0.33mH2O，水温为20 时，由专门的气蚀试验求得。它是该水泵吸水性能的一条限度曲线。(2)Hs与当地大气压(Pa)及抽升水的温度(t)有关:Pa 越低，水泵的Hs 值就将越小 t 越高，水泵的Hs值也将越小（3）Hs值的修正：Hs修正后采用的允许吸上真空高度(m)；HS 水泵厂给定的允许吸上真空高度(m)；ha 安装地点的大气压(即 Pa/)(mH2O)(表2-8)；hva实际水温下的饱和蒸汽压力(表2-7)。n 例题2-7“气蚀余量”水泵进口处具有的超过汽化压强的那部分富余能量，用HSV表示。联立发生气蚀时：得：2.11.4 气蚀余量(NPSH)：总气蚀余量。ha=Pa/：吸水井表面的大气压力(mH2O)；hva=Pva/：该水温下的汽化压力(mH2O)；hs：吸水管道的水头损失之和(m)；Hss：水泵吸水地形高度，即安装高度(m)。当水面的测压管高度低于泵轴时，泵为抽吸式工作情况，HSS值前取“-”号；当水面的测压管高度高于泵轴时，泵为自灌式工作情况，HSS值前取“+”号。吸入式工作的水泵气蚀余量图Hs2.（NPSH）r和（NPSH）a(1)临界气蚀余量(HSV 临界)/（NPSH）c 指水泵内最低压强点的压强为汽化压强时水泵进口处的气蚀余量。(2)必要气蚀余量（NPSH）r(允许气蚀余量、泵内气蚀余量、水泵气蚀余量)样本中气蚀余量：h(临界气蚀余量)避免气蚀的余裕量(0.3mH20左右)对于一台泵通过某一流量时，（NPSH）r是不会变的。(3)装置气蚀余量（NPSH）a（外气蚀余量、水泵装置的气蚀余量）上式计算出的是该水泵装置的实际气蚀余量。该值是由水泵安装处的外部条件决定的（随外部条件而变化），表示水达到气化压力值后尚有余裕的能量。在工程中（NPSH）a=（NPSH）r+(0.40.6mH20)（NPSH）a：随流量的增加而下降（NPSH）r：随流量的增加而上升 交点c：气蚀界线点。QQc：（NPSH）r（NPSH）a 装置所提供的超过汽化压力的富裕能量，不足以克服水泵内部水的压力降，此时会发生气蚀。QQc：（NPSH）r 必要的NPSH。减小必要的NPSH：水泵设计和制作；增加实际NPSH：合理布置水泵装置。2.11.5 水泵的吸水性能（1）允许吸上真空高度Hs：Hs值越大，说明水泵的吸水性能越好，或者说，抗气蚀性能越好。（2）气蚀余量（NPSH）r：水泵厂样本中要求的气蚀余量越小，表示该水泵的吸水性能越好。（3）在水泵实际计算时，就注意保证水泵的吸水条件，即：HS HV，（NPSH）a（NPSH）r