水泵与水泵站第二章.pptx

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1、(2)(2)在垂直平面上旋转一个小桶，旋转的离心力给水以在垂直平面上旋转一个小桶，旋转的离心力给水以能量，旋转的离心力把水甩走，如图所示。能量，旋转的离心力把水甩走，如图所示。第1页/共54页工作原理工作原理离心泵离心泵基本构造及工作原理基本构造及工作原理第2页/共54页2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 离心泵是由许多零件组成的，离心泵的组成主要有：叶轮、泵离心泵是由许多零件组成的，离心泵的组成主要有：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。力平衡装置。第3页/共54页单级单吸卧式离心泵单级

2、单吸卧式离心泵1-1-叶轮；叶轮；2-2-泵轴；泵轴；3-3-键；键；4-4-泵壳；泵壳；5-5-泵座；泵座；6-6-灌水孔；灌水孔；7-7-放放水孔，水孔，8-8-接真空表孔，接真空表孔，9 9-接压力表孔，接压力表孔，1010-泄水孔，泄水孔，1111-填料填料盒；盒；1212-减漏环；减漏环；1313-轴承座；轴承座；1414-压盖调节螺栓；压盖调节螺栓；1515-传动轮传动轮第4页/共54页单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵第5页/共54页单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵第6页/共54页1 1、叶轮、叶轮叶轮：单吸式、双吸式叶轮：单吸式、双吸式l l前盖板；前盖板；2 2后盖板；

3、后盖板；3 3叶片；叶片；4 4叶槽；叶槽；5 5吸水口；吸水口；6 6轮毂；轮毂；7 7泵轴泵轴 1 1吸入口；吸入口；2 2轮盖；轮盖；3 3叶片叶片4 4轮毂；轮毂；5 5轴孔轴孔第7页/共54页2 2、泵轴、泵轴 3 3、泵壳、泵壳4 4、泵座、泵座铸铁水泵配件、泵轴铸铁水泵配件、泵轴泵键泵键第8页/共54页5 5、轴封装置：泵轴与泵壳间轴封装置：泵轴与泵壳间 (1)(1)填料密封填料密封压盖填料型填料盒压盖填料型填料盒1 1轴封套；轴封套；2 2填料；填料；3 3水封管；水封管；4 4水封环；水封环；5 5压盖压盖第9页/共54页(2)(2)机械密封机械密封DY101DY101型系列

4、机械密封型系列机械密封第10页/共54页112112型系列机械密封型系列机械密封第11页/共54页6 6、减漏环、减漏环(承磨环承磨环)叶轮吸入口的外缘与泵壳内壁的叶轮吸入口的外缘与泵壳内壁的接缝处接缝处 1 1、泵壳；、泵壳；2 2、镶在泵壳上的减漏环；、镶在泵壳上的减漏环；3 3、叶轮；、叶轮；4 4、镶在叶轮上的减漏环、镶在叶轮上的减漏环第12页/共54页 7 7、轴承座、轴承座 ZHZZHZ滑动轴承滑动轴承滚动轴承滚动轴承第13页/共54页8 8、联轴器、联轴器 ZMLZML膜片及连轴器膜片及连轴器第14页/共54页9 9、轴向力平衡措施、轴向力平衡措施 平衡孔平衡孔1 1 排出压力；

5、排出压力；2 2加装的减漏环加装的减漏环3 3平衡孔；平衡孔；4 4泵壳上的减漏环泵壳上的减漏环第15页/共54页ISIS型单级单吸离心泵型单级单吸离心泵第16页/共54页单级双吸离心泵单级双吸离心泵第17页/共54页单级双吸离心泵结构图单级双吸离心泵结构图1 1泵体；泵体；2 2 泵盖；泵盖；3 3叶轮；叶轮；4 4泵轴；泵轴；5 5密度封环；密度封环；6 6轴套：轴套：7 7填料盒；填料盒；8 8填料；填料；9 9水封环；水封环；1010压盖；压盖；1111轴套螺母：轴套螺母：1212轴承体；轴承体；1313固定螺钉；固定螺钉；1414轴承体压盖；轴承体压盖；1515滚动轴承；滚动轴承；1

6、616联轴器；联轴器；1717轴承端；轴承端；1818挡水圈；挡水圈；1919螺杆；螺杆；2020键键第18页/共54页2.4 2.4 叶片泵的基本性能参叶片泵的基本性能参数数水泵的水泵的6 6个性能参数：个性能参数：1 1、流量、流量(抽水量抽水量)水泵在单位时间内所输送的水泵在单位时间内所输送的液体数量。液体数量。用字母用字母Q Q表示，常用的体积流量单位是表示，常用的体积流量单位是m m3 3h h或或L Ls s。常用的重量流量单位是。常用的重量流量单位是t th h。第19页/共54页2 2、扬程、扬程(总扬程总扬程)水泵对单位重量水泵对单位重量(1kg)(1kg)液体所作功，也即单

7、位重量液液体所作功，也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。体通过水泵后其能量的增值。用字母用字母H H表示，其单位为表示，其单位为kgkgm mkgkg，也可折算成被送液体的液柱高，也可折算成被送液体的液柱高度度(m)(m)；工程中用国际压力单位帕斯卡；工程中用国际压力单位帕斯卡(Pa)(Pa)表示表示 。第20页/共54页3 3、轴功率、轴功率泵轴得自原动机所传递来的功率称泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，以为轴功率，以N N表示。表示。原动机为电力拖动时，轴功率单位以原动机为电力拖动时，轴功率单位以kwkw表表示。示。有效功率有效功率单位时间内流过水泵的液体从单位时间内流过水泵的液

8、体从水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母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表示泵的有效功率为第21页/共54页4 4、效率、效率水泵的有效功率与轴功率之比值，水泵的有效功率与轴功率之比值，以以表示。表示。t t：运行时间：运行时间h h 1 1：水泵的效率：水泵的效率 2 2：电机的效率：电机的效率第22页/共54页例：某水厂取水泵站，供水量例：某水厂取水泵站，供水量Q Q8.64108.64104 4m m3 3d d，扬程，扬程H=30mH=30m；水泵及电；水泵及电机的效率均为机的效率均为7070，则该泵站工作，则该泵站工作10h10h其其电耗值？电耗值？第23页

9、/共54页 5 5、转速、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，以字母字母n n表示常用单位为表示常用单位为r rminmin。在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示(次次min)min)第24页/共54页6 6允许吸上真空高度允许吸上真空高度(Hs)(Hs)及气蚀余量及气蚀余量(Hsv)(Hsv)允许吸上真空高度允许吸上真空高度(Hs)(Hs)指水泵在标准状况下指水泵在标准状况下(即水温为即水温为2020、表面压力为一个标推大气压、表面压力为一个标推大气压)运转运转时，水泵所允许的最

10、大的吸上真空高度时，水泵所允许的最大的吸上真空高度 (即水泵吸即水泵吸入口的最大真空度入口的最大真空度)。单位为。单位为mHmH2 20 0。水泵厂一般常用。水泵厂一般常用HsHs来反映离心泵的吸水性能。来反映离心泵的吸水性能。气蚀余量气蚀余量(Hsv)(Hsv)指水泵进口处，单位重量液指水泵进口处，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。单位为水性能。单位为mHmH2 20 0。气蚀余量在水泵样本中也有。气蚀余量在水泵样本中也有以以hh来表

11、示的。来表示的。第25页/共54页2.5 2.5 叶片泵的基本方程式叶片泵的基本方程式(1)(1)相对速度相对速度W W；圆周速度圆周速度u u；(牵连速度牵连速度)绝对速度绝对速度C C(2)C(2)C与与u u的夹角的夹角；C C与与W W的夹角的夹角第26页/共54页（a)a)后弯式后弯式(90)90)（b)b)径向式径向式(90)（b)b)前弯式前弯式(90)离心泵叶片形状离心泵叶片形状第27页/共54页叶轮出口速度三角形叶轮出口速度三角形第28页/共54页三点假定：三点假定：(1)(1)液流是恒定流；液流是恒定流；(2)(2)叶槽中，液流均匀一致，叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液

12、流的同名速度相叶轮同半径处液流的同名速度相等。等。(3)(3)液流为理想液体，也即无粘液流为理想液体，也即无粘滞性滞性。第29页/共54页恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元流的动量矩方程元流的动量矩方程 单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化(流出流出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差)等于等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。第30页/共54页取进出口轮缘取进出口轮缘(两圆柱面两圆柱面)为控制为控制面。面。组

13、成组成M M的外力有：的外力有：1 1、叶片迎水面和背水面作用于、叶片迎水面和背水面作用于水的压力水的压力P P2 2及及P Pl l；2 2、作用叶轮进出口圆柱面上的、作用叶轮进出口圆柱面上的水压力水压力P P3 3及及P P4 4，它们都沿着径向，它们都沿着径向，所以对转轴没有力矩；所以对转轴没有力矩；3 3、作用于水流的摩擦阻力、作用于水流的摩擦阻力P P5 5及及P P6 6，但由于是理想液体，故不予，但由于是理想液体，故不予考虑；考虑；4 4、重力的合力矩等于零、重力的合力矩等于零 第31页/共54页1 1、对轮心取矩、对轮心取矩2 2、叶轮对流体所作功率、叶轮对流体所作功率3 3、

14、理论扬程、理论扬程C C2 2第32页/共54页（1 1）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取 90 90，既，既u u=0=0 则则（2 2）则增加转速则增加转速(n)(n)相加大轮径相加大轮径(D2)(D2)，可以提高水泵之扬程。，可以提高水泵之扬程。第33页/共54页(3)(3)离心泵的理论扬程与液体的容重无关离心泵的理论扬程与液体的容重无关但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将是不同的。率将是不同的。(4)(4)水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程(H(H

15、1 1)，另一部分为动扬程，另一部分为动扬程(H(H2 2)，它在流出叶轮时，它在流出叶轮时，以比动能的形式出现。以比动能的形式出现。第34页/共54页假定假定1 1 基本满足。基本满足。假定假定2 2“反旋现象反旋现象”。假定假定3 3 有水力损耗有水力损耗h h水力效率水力效率;p p修正系数。修正系数。第35页/共54页2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 特特性性曲曲线线：在在一一定定转转速速下下，离离心心泵泵的的扬扬程程、功功率率、效效率率等等随随流流量量的的变变化化关关系系称称为为特特性性曲曲线线。它它反反映映泵泵的的基基本本性性能能的的

16、变变化化规规律律，可可做做为为选选泵泵和和用用泵泵的的依依据据。各各种种型型号号离离心心泵泵的特性曲线不同，但都有共同的变化趋势。的特性曲线不同，但都有共同的变化趋势。第36页/共54页理论特性曲线的定性分析理论特性曲线的定性分析Q QT T泵理论流量泵理论流量(m(m3 3s)s)。也即不考虑泵体内容积损失。也即不考虑泵体内容积损失(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叶轮的出口面积叶轮的出口面积(m(m2 2)；C C2r2r叶轮出口处水流绝对速度的径向分速叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(m(ms)s)。第37页/共54页1 1、9090(1)(1)

17、直线直线Q QT T-H-HT T(2)(2)直线直线I I (3)(3)扣除水头损失扣除水头损失()()摩阻、冲击摩阻、冲击(4)(4)扣除容积损失扣除容积损失(Q-H(Q-H线线)第38页/共54页第39页/共54页2、(90)90)从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而增大，并且，它的轴功率也将随之增大。对于增大，并且，它的轴功率也将随之增大。对于这样的离心泵，如使用于城市给水管网中，将这样的离心泵，如使用于城市给水管网中，将发现它对电动机的工作是不利的。发现它对电动机的工作是不利的。第40页/共54页结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片

18、结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片(20-3020-30左右左右)。这种形式叶片的特点是随。这种形式叶片的特点是随扬程增大，水泵的流量减小，因此，其相应的流量扬程增大，水泵的流量减小，因此，其相应的流量Q Q与轴功率与轴功率N N关系曲线关系曲线(Q-H(Q-H曲线曲线)，也将是一条比较平，也将是一条比较平缓上升的曲线，这对电动机来讲，可以稳定在一个缓上升的曲线，这对电动机来讲，可以稳定在一个功率变化不大的范围内有效地工作。功率变化不大的范围内有效地工作。第41页/共54页n实测特性曲线的讨论实测特性曲线的讨论第42页/共54页(1)(1)扬程扬程H H是随流量是随流量Q Q的增大而

19、下降。的增大而下降。(2)(2)水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的高效率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的一定范围内一定范围内(一般不低于最高效率点的一般不低于最高效率点的1010左右左右)都都是属于效率较高的区段，在水泵样本中，用两条波是属于效率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线形线“”标出。标出。(3)(3)轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。小。(“闭闸启动闭闸启动”)第43页/共54页(4)(4)在在Q QH H曲线上各点的纵坐标，表

20、示水泵在各不曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量同流量Q Q时的轴功率值。时的轴功率值。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。(5)(5)水泵的实际吸水真空值必须小于水泵的实际吸水真空值必须小于Q QH HS S曲线上的曲线上的相应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。相应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。(6)(6)水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损失愈大，水泵的扬程损失愈大，水泵的扬程(H)(H)和流量和流量(Q)(Q)都要减小，都要减小，效率要下降，而轴功率却增大，也即水泵特性曲效率要下降，而轴功率却增大，也即

21、水泵特性曲线将发生改变。线将发生改变。第44页/共54页2.7 2.7 相似定律与比转速相似定律与比转速 几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。b b2 2、b b2m2m 实际泵与模型泵叶轮的出口宽度；实际泵与模型泵叶轮的出口宽度；D D2 2、D D2m2m实际泵与模型泵叶轮的外径；实际泵与模型泵叶轮的外径；比例。比例。第45页/共54页 运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即的同名速度方向一致，大小互成比

22、例。也即在相应点上水流的速度三角形相似。在相应点上水流的速度三角形相似。在几何相似的前题下，运动相似就是工况相在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。似。第46页/共54页叶轮相似定律有三个方面：叶轮相似定律有三个方面：1 1、第一相似定律第一相似定律确定两台在相似工况下运行水泵确定两台在相似工况下运行水泵的流量之间的关系的流量之间的关系。2 2、第二相似定律、第二相似定律确定两台在相似工况下运行水泵确定两台在相似工况下运行水泵的扬程之间的关系。的扬程之间的关系。3 3、第三相似定律、第三相似定律确定两台在相似工况下运行水泵确定两台在相似工况下运行水泵的轴功率之间的关系。的轴功率之间的关系。

23、第47页/共54页比例律比例律 把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，则可得到比例律：把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，则可得到比例律：第48页/共54页s s)、模型泵：在最高效率下，当有效功率、模型泵：在最高效率下，当有效功率N Nu u735.5W735.5W，扬程，扬程H Hm m1m1m，流量，流量 这时该模型泵的转速，就叫做与它相似的实际泵的比转数这时该模型泵的转速，就叫做与它相似的实际泵的比转数n ns s 。第49页/共54页将模型泵的将模型泵的H Hm m1m1m，Q Qm m0.075m0.075m3 3s s代入代入 注：注：(1)Q1)Q和和H H是

24、指水泵最高效率时的流量和是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即水泵的设计工况点。扬程，也即水泵的设计工况点。(2)(2)比转数比转数n ns s是根据所抽升液体的容重是根据所抽升液体的容重9800N9800Nm m3 3时得出的。时得出的。(3)Q(3)Q和和H H是指单吸、单级泵的流量和扬程。是指单吸、单级泵的流量和扬程。(4)(4)比转数不是无因次数，它的单位是比转数不是无因次数，它的单位是“r rminmin”。第50页/共54页 2 2、对比转数的讨论、对比转数的讨论 (1)(1)比转数比转数(n(ns s)反映实际水泵的主要性能。反映实际水泵的主要性能。当转速当转速n n一定时，一定时

25、，n ns s越大，水泵的流量越大，扬程越大，水泵的流量越大，扬程越低。越低。n ns s越小，水泵的流量越小，扬程越高。越小，水泵的流量越小，扬程越高。第51页/共54页(2)(2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变的。用比转数数而变的。用比转数n ns s可对叶片泵进行分类。可对叶片泵进行分类。要形成不同比转数要形成不同比转数n ns s，在构造上可改变叶轮的外，在构造上可改变叶轮的外径径(D(D2 2)和减小内径和减小内径(D(D0 0)与叶槽宽度与叶槽宽度(b(b2 2)。第52页/共54页(3)(3)相对性能曲线相对性能曲线n ns s越小：越小：Q QH H曲线就越平坦；曲线就越平坦；Q Q0 0时的时的N N值就越小。因而，比转数低的水值就越小。因而，比转数低的水泵，采用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流泵，采用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；减小；效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。第53页/共54页感谢您的观看！第54页/共54页