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1、建筑设备,第七章：水泵及水泵站,第一节,离心泵的构造及参数,给水泵是给水,系统中的主要升,压设备。城市给,水工程多用离心,泵，城市污水工,程、雨水工程多,用大流量、小扬,程的轴流泵。,1.1,离心式水泵的工作原理：,离心力,启动前泵壳及吸水管内充满水，驱动电机，使叶轮和水高,速旋转，水受到离心力的作用被甩出，由泵壳汇入压水管，,叶轮中心形成真空，吸水池的水在大气压作用下被吸入泵,壳，又被甩出，如此形成连续的水流输送。,能量传递和转换的过程,动能转化成压能：,电能,机械能,压能。,第一节,离心泵的构造及参数,1.2,水泵的构造,:,泵体（叶轮、泵壳、泵轴,等）、电机、管路（吸水管、压水管）、,附
2、件（压力表、阀门等）,第一节,离心泵的构造及参数,水泵的叶轮,第一节,离心泵的构造及参数,水,泵,的,配,件,第一节,离心泵的构造及参数,水泵安装图,第一节,离心泵的构造及参数,1.3,贮水设备,1.3.1,贮水池,1.,作用,调节和贮存生活和消防用水量。,2.,设置,当室外管网的流量满足不了给水系统最大小时流量和,设计秒流量时，或当防火设计规范要求贮存一定水量,用于消防时，应设置贮水池。贮水池应分格，使其能,分别独立工作或分别泄空，以有利于清洗和检修。,3.,有效容积,满足条件,V,g,?,(,q,b,?,q,l,),T,b,?,V,f,?,V,s,(,q,b,?,q,l,),T,b,?,q
3、,l,?,T,t,贮水池是贮存和调节水量的构筑物，一般设置在建筑物的地下室或,埋地设置在建筑物旁。,贮水池的有效容积可按下式计算,V,（,Q,1,-Q,2,）,T,1,+V,3,式中,V,贮水池有效容积，,m,3,；,3,/h,；,Q,水泵出水量，,m,1,Q,2,贮水池进水量，,m,3,/h,；,T,1,水泵连续运行时间，,h,；,V,3,消防贮备水量，,m,3,。,1.3.2,、水箱,水箱具有贮备水量、稳定水压、控制水泵工作和保证供水,的作用。水箱一般用钢板或钢筋混凝土制作。其外形有圆,形和矩形两种，圆形水箱结构上较为经济，矩形水箱便于,布置。目前也有玻璃钢制作的成品形水箱。水箱的有效水,
4、深，一般在,0.72.5m,之间。,1.,水箱的配管,*,（,1,）进水管,设于上部，距上缘,150,200mm,，设浮球阀。,（,2,）出水管,设于水箱下部，高出下缘,150mm,。出水管与进水管合用,时，出水管上应设止回阀。,*,（,3,）溢流管,设于水箱上部，控制最高水位，高于进水管并一般比进,水管大。溢流管上不设阀门。,（,4,）排水管,设于水箱最底部，用以放空水箱、清洗时排水等。经阀,门后可与溢流管相连合用一根排水。,人孔,进水管,通气管,仪表孔,浮球阀,防虫网,信号管,出水管,溢流管,泄水管,1-1剖面,受水器,1,1,水箱配管、附件示意图,/,进水管,水箱,出水管,止回阀,水箱进
5、、出管合用示意图,/,（,5,）水位信号管,观察水位。可不设。,（,6,）泄水管,排泄水箱壁的凝结水。,2.,水箱的容积,根据调节流量、生活和消防储备水量等确定。,（,1,）水箱的调节容积,可以计算，也可根据生活日用水量的百分比确定。,（,2,）消防贮水量,按储存,10min,室内消防用水量计算。一般为,12m,3,或,18m,3,。,最高水位,小孔,生活水出水管,消防水位,进水管,消防水出水管,水箱内消防水,不被生活水动用示意图,3.,水箱的设置要求,水箱的安装高度应满足建筑物内最不利,配水点所需的流出水头。,水箱应加盖，留气孔，检修孔。,放水箱的房间应有良好的采光、通风，,一定的室温。,水
6、箱一般设在建筑物的顶层或天棚内，如建筑物是平屋顶，可在,屋顶上设专用的水箱间。水箱间的净高不得低于,2.2m,，应有良好,的采光、通风条件，室内温度不得低于,5,摄氏度，水箱间应有良,好的防蚊纱窗。,1.3.3,变频给水设备,在实际给水系统中，为提高供水的可靠性，用于增压的水泵都,是根据管网最不利工况下的流量、扬程而选定的，但管网中高峰,用水量时间不长，用水量在大多数时间里都小于最不利工况时的,流量，其扬程将随流量的下降而上升，使水泵经常处于扬程过剩,的情况下运行。势必会形成水泵能耗增高、效率降低的运行工况。,为了解决供需不相吻合的矛盾，通过自动调节水泵的转速而达到,供需平衡。,变频给水设备的
7、优点：效率高、耗能低、运行稳定可靠、自动,化程度高、设备紧凑、占地面积少、对管网系统中用水量变化适,应能力强。,1.3.4,气压给水设备,气压给水设备是利用密闭贮罐内被水泵间接压缩的空气做媒,介，向给水系统压送水量的一种给水装置，它既可以调节水,量，又可以保持系统所需水压，其作用相当于高位水箱或水,塔。,1.,水压给水装置的分类,变压式气压装置和定压式气压给水设备。,2.,气压给水设备的特点,（,1,）灵活性大,（,2,）水质不易被污染,（,3,）便于实现自动控制,气压给水设备的缺点主要是调节容积小、贮水能力差，且,为压力容器，故耗钢量大。,3.,气压给水罐容积的计算,气压给水罐总容积是选择气
8、压给水设备的饿主要依据，总容,积可按下试计算,V,x,=C*q,b,/4n,max,V,z,= *V,X,/,（,1-d,b,）,第一节,离心泵的构造及参数,1.3,水泵的基本性能参数,1.,流量,Q,：即水泵在单位时间内输送流体的量，单位是,m3 /s,、,m3 /h,或,L/s,。,根据用水量而定。只有水泵时，供水量按设计秒流量确,定，水泵,-,水箱，可采用最大小时供水量。,2.,扬程,H,：泵出口总压头与进口总压头之差，它反映了通,过水泵的液体所获得的有效能量，单位是,mH2o,、,Pa,或,kPa,。,直接从配水管中吸水的扬程：,p=,+,-,0,p,扬程，,建筑物所需压力，,泵站内管
9、道阻力损失，,0,配水压力,第一节,离心泵的构造及参数,1.3,水泵的基本性能参数,由贮水池中抽水的扬程：,p=,s+,d+,L+,s,水泵轴到贮水池最低水面的距离，,d,泵轴到最不利出水点的垂直距离，,它与前面所提到的高程差（引入,管到最不利出水点的高差）,L,管道的总水头损失，,最不利出水点的出水压力（头）,第一节,离心泵的构造及参数,1.3,水泵的基本性能参数,（,3,）轴功率,N,。又称为输入功率，指原动机传递给泵轴的功,率，单位是,W,或,kW,。,4,）效率,。水泵的有效功率,Nu,与轴功率,N,之比值，表示轴,功率被利用程度的一个物理量。,（,5,）转速。即水泵叶轮每分钟的转动次
10、数，单位是,r/min,。,（,6,）允许吸上真空高度,Hs,及汽蚀余量。,允许吸上真空高度,Hs,指为避免水泵发生汽蚀所允许的最大吸上真空高度，用,来反映离心水泵的吸水性能。汽蚀余量是为保证不发生汽,蚀，在泵的入口处必须具有超过起汽化压力的静压水头，,它反映了轴流泵、锅炉给水泵的吸水性能。,第一节,离心泵的构造及参数,1.4,水泵,运行方式,变频运行,变频方式工作时，水泵电机以软启动方式,启动后开始运转，由远传压力表检测供水管,网实际压力，管网实际压力与设定压力经过,比较后输出偏差信号，由偏差信号控制调整,变频器输出的电源频率，改变水泵转速，使,管网压力不断向设定压力趋近,.,这个闭环控制,
11、系统通过不断检测、不断调整的反复过程实,现管网压力恒定，从而使水泵根据需水量自,动调节供水量，达到节能节水的目的。,第一节,离心泵的构造及参数,1.4,水泵,运行方,式,变频运行,第一节,离心泵的构造及参数,1.5,储水设备,方形水箱,1.5,储水设备,圆形水箱,水箱的材料有：,钢筋混凝土、普通钢板,搪瓷钢板、不锈钢、镀,锌钢板,复合钢板、玻璃钢等。,第一节,离心泵的构造及参数,1.5,储水设备,水箱配管,进水管：由水箱侧壁或顶部接入。由浮球阀或其它信号,控制水的注入。,出水管：由水箱侧壁或底部接出，位置应高于池底,50mm,，以保证出水质量。,溢流管：防止水箱水满，而溢出而设。（避免浮球阀损
12、,坏时，水的浪费）,设置注意事项,a.,管径比进水管大。,b,管口比控制水面略高。,c,下端不得直接接入下水管道。,d,下端出口处应设滤网,.,第一节,离心泵的构造及参数,1.5,储水设备,水箱配管,第一节,离心泵的构造及参数,水箱配管,泄水管：放空水箱中的水，用于清洗,水箱，维修水箱。由水箱最低处接出。,管径大于50,mm,。可与溢流管组合。,通气孔：保证水的呼吸，设置在水箱,盖上，管口下弯并设滤网，管径,50mm,，,水位计，信号管,检修口,，,第一节,离心泵的构造及参数,1.6,气压给水设备,第一节,离心泵的构造及参数,1.6,气压给水设备,1.1.5,储水设备,第一节,离心泵的构造及参
13、数,1.6,气压给水设备,第一节,离心泵的构造及参数,1.6,气压给水设备,设置灵活、便于隐蔽、安装、拆卸；占地,面积小、工期短、土建费用低；,调节容积小供水安全性差、水泵启闭频繁,设备寿命短耗用钢材多，电耗大。,第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点,离心式水泵主要技术参数,(1),流量,Q,：,单位时间内所输送液体的体积。,m,3,/h;L/s,(2),扬程,H,：,水泵给予单位重量液体的能量。,mH,2,O;Pa,(3),轴功率,N,：,水泵从电机处获得的全部功率。,kW,有效功率,N,u,：,水泵工作时，由水泵传递给液体的功率。,kW,(4),总效率,：,水泵的有效功率,Nu,与轴功率,N
14、,之比。,(5),转数,n,：,水泵叶轮每分钟旋转的转数。转,/,分；,r/min,(6),允许吸上真空高度,H,s,：,水泵在标准状态下,(,水温,20,，表面压力,为,1,标准大气压,),运转时，水泵所允许的最大吸上真空高度。,mH,2,O,第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点,2.1,离心式水泵的特性曲线,在转速一定的情况下，用一组曲线来,表示水泵基本性能参数之间的关系。,Q-H,、,Q-N,、,Q-,、,Q-Hs,曲线。,额定工况：当水泵的出流量达到设计,流量时，效率最高。此时工况即水泵,的设计工况，也称额定工况。水泵铭,牌上所标注的即为额定工况时的参数。,第二节离心泵的特性曲线和水泵工
15、作点,1,、水泵的铭牌,为了方便用户使用，每台水泵的泵壳上都钉有一个铭牌，,简明列出该水泵在设计转速下，效率达到最高时对应的,流量、扬程、轴功率、吸上真空度或汽蚀余量值。例如：,12sh,28A,型单级双吸离心泵的铭牌为：,离心式清水泵,型号,12sh,28A,转速,1450r/min,扬程,10m,效率,78%,流量,684 m,3,/h,轴功率,28kw,允许吸上真空高度,4.5m,重量,660kg,第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点,2.,水泵的选择,根据所需的流量和相应于该流量下所需的扬程来选择。,（,1,）水泵流量的确定,单设水泵的给水系统：,按设计秒流量取；,水泵、水箱联合供水的给
16、水系统：,由于水箱的调节作用及,水泵可以自动启闭，水泵流量可以选小些，一般按最大小,时用水量或平均小时用水量来计算。,第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点,水泵直接从管网抽水,（,2,）水泵扬程的确定,H,b,?,Z,?,H,2,?,H,3,?,H,4,?,H,0,H,0,资用水头。即引入管连接点处室外,管网的最小水压。,水泵从贮水池中抽水,H,b,?,Z,1,?,Z,2,?,H,2,?,H,4,实际工作中，选泵时应考虑水泵在转动过程中的磨损和,效率降低因素，一般所选水泵的额定流量和扬程稍大于,计算的流量和扬程,10,左右，并应使水泵在高效区工作。,第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点,2.2,管
17、路的特性曲线,管路中的阻力损失和管道中的流量间的关系,H,L,?,SQ,H,L,2,管路中的总水头损失（,mH,2,O);,S,管路中的总阻力系数,;,Q,管道中的流量,(m,3,/s,或,L/s,）。,H,?,Hw,?,H,L,?,Hw,?,SQ,2,第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点,2.3,水泵的工作点,水泵提供,水量和扬程必须要满足在同一个流量下管道中的静,扬程加管路水头损失，,2,Hw,?,SQ,，才能正常工作。也即水泵的出水量,Q,与扬程,即,必须同时落在水泵的特性曲线上和管路的特性曲线上，此时,水泵才能有稳定的出水量和稳定的扬程，同时水泵的功率和,效率也有相应的稳定值。这个稳定的
18、工作状态，就是两者的,交点。这个点称之为水泵的工作点或工况点。,实际工作中，选泵时应考虑水泵在转动过程中的磨损和,效率降低因素，一般所选水泵的额定流量和扬程稍大于,计算的流量和扬程,10,左右，并应使水泵在高效区工作。,第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点,2.3,水泵的工作点,工作点的改变,水泵工作点的改变途径有几种，其原理如下：,1.,提升高度,HW,的改变：反映在管路特性曲线上是它的截距,HW,变化了，形状不变。这时虽然水泵特性曲线末变，但交,点已改变。因此水泵的出水量和扬程也就改变了。见下图,（教材,7-18,）,.,第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点,2.3,水泵的工作点,2.,管路阻力改变：管路阻力会因管路上的闸门开、关引起变,化，使得管路特性曲线陡与缓的改变，这样也会造成水泵工,作点的改变。见下图（教材,7-19,）。,第三节水泵站,1.,水泵的运行管理,水泵启动前检查，开泵与停泵，运行中的,故障检查与排除等。,2.,泵房要求,泵房净高不小于,3.2m,。,房间干燥、光线充足、通风良好、不冰冻、,设相应的排水措施。,水泵四周有足够的操作空间和行走通道。,
