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1、第一章 水泵的类型和构造,一、泵型离心泵1、单级单吸离心泵 即一个叶轮，单面吸水。型号：IB100-80-200 IS90-65-1125 3B31、BA,2、单级双吸离心泵,即一个叶轮、双面吸水。型号：250S-30 20Sh-6A,3、多级单吸离心泵,即多个叶轮、单面吸水。型号：D46-5012,混流泵,1、蜗壳式混流泵 型号：20HB-40 400HW-5,2、导叶式混流泵,型号：250HD-16,轴流泵,立式轴流泵型号：14ZLD-70 14ZLB-70 14ZXB-70 350ZLB-4,二、抽水装置,1、离心泵抽水装置,2、轴流泵抽水装置,三、叶片泵的工作原理与构造,一、离心泵(一
2、)离心泵的工作原理离心泵是利用叶轮旋转而使水产生离心力来工作的。如下图。,（二）离心泵的构造1.单级单吸离心泵：主要零部件有叶轮、泵壳、密封环、泵轴、轴承、填料函等。2.单级双吸离心泵：与单级单吸离心泵相似。,二、轴流泵（一）轴流泵的工作原理轴流泵是利用叶轮在水中旋转时产生的推力将水提升的，这种泵由于水流进入叶轮和流出导叶都是沿轴向的，故称轴流泵。如下图。,（二)轴流泵的构造轴流泵按泵轴的安装方式分为立式、卧式和斜式三种，它们的结构基本相同。目前使用较多的是立式轴流泵。主要零部件有：喇叭管、叶轮、导叶体、出水弯管、轴和轴承、填料函等。,三、混流泵（一）混流泵的工作原理混流泵是介于离心泵和轴流泵
3、之间的一种泵，它是靠叶轮旋转而使水产生的离心力和叶片对水产生的推力双重作用而工作的。,（二）混流泵的构造混流泵按其结构型式可分为蜗壳式和导叶式两种。蜗壳式混流泵有卧式和立式两种。目前生产和使用比较广泛的是卧式，立式多用于大型泵。蜗壳式混流泵的结构与单级单吸离心泵相似。导叶式混流泵的外形和结构与轴流泵相近，分卧式和立式两种。,水泵与水泵站多媒体教学,设计：陶家俊,第三节 排水泵站工程规划,农田排水泵站工程的任务排水泵站工程修建位置：建于沿江(河)滨湖、滨海圩垸和平原地区的低洼地带，排水泵站在整个使用期间的运行时间很短，应尽量使其兼作排涝、排渍、治碱、灌溉提水等方面的服务。,一、排水区的划分和排水
4、站的布置,1一级排水 2分级排水,一级排水:地形高差不大的地区，在排水出路集中时，可采用一级排水，即在区内低洼处建站，控制全区涝水，集中外排。分级排水:对于面积大，地形高差也大，区内有湖泊等蓄涝容积、地形较复杂的排水。可采用分区分级排水方式，根据自然地形条件，将全区分成若干分区，分区内地形高差较小。然后各分区根据具体条件建闸或站进行自排或抽排。,二、站址选择,1）从治涝规划要求出发，2 址应选在外河水位较低地段，并且要求该处外河河床稳定，以便降低排水扬程，节约能源。3）排水和灌溉结合的泵站站址，4）应有适宜的外滩宽度，以利于施工围堰和料场布置,三、排水泵站的设计流量,影响排水流量的因素：主要有
5、暴雨量和暴雨历时、排水区面积和地形、河网湖泊的蓄水量、稻田蓄水量、作物的耐淹程度等。排水泵站的设计流量可按下述方法结合各地区的具体情况计算。,四、排水泵站的特征水位与特征扬程,（一）排水泵站的特征水位1 排水泵站的进水池水位1）最高水位：取排水区建站后重现期1020年一遇的内涝水位。用以确定泵房电机层楼板高程或泵房进水侧挡水墙顶部高程。2）设计水位：是排涝期间站前经常出现的内涝水位，用以确定泵站的设计扬程。可由排水区低洼农田设计排涝水位推算到站前的水位；,3）最高运行水位：排田为主的泵站，可采用排水区大部分农田排涝所允许的最高洪水位推算到站前的水位，用以确定泵站最低扬程。4）最低运行水位：是按
6、满足农作物对降低地下水位要求或满足盐碱地区控制地下水位要求、调蓄区预降水位及其他综合利用要求推算到站前的水位，选择其中最低者作为最低运行水位。它是确定水泵安装高程和吸水管口高程的依据。,2排水泵站出水池水位,防洪水位设计水位最高运行水位最低运行水位,防洪水位：按泵站防洪标准确定。用以确定泵站建筑物防洪墙顶部高程，分析泵站建筑物稳定、安全。设计水位：根据外河水位资料，选取历年排涝期外河35日连续最高水位平均值进行排频，取相应于重现期510年的外河水位作为设计水位。受潮汐影响的排水泵站，取重现期510年一遇的35d平均潮水位。在某些经济发展水平较高的地区或有特殊要求的粮棉基地和大城市郊区，如条件允
7、许，对特别重要的排水泵站，可适当提高设计标准。用以确定泵站的设计扬程。,最低运行水位：取外河排水期历年最低水位的平 均值。用以确定泵站的最低扬程和出水管口中心高程。最高运行水位：当外河水位变幅较小，水泵在设计洪水位能正常运行时，其设计防洪水位即为最高运行水位；当外河水位变幅较大时，超过水泵扬程范围，取重现期1020年一遇洪水的35d平均水位。用以确定泵站最高扬程。,（二）排水泵站的特征扬程,同灌溉泵站一样，需确定设计扬程、平均扬程、最高扬程、最低扬程。,（1）设计扬程。按泵站进、出水池在设计水位时的水位差，加相应的水头损失求得。在此扬程下，泵站的提水流量应满足设计流量要求（2）平均扬程。排水泵
8、站的平均扬程计算方法同灌溉泵站。（3）最高扬程。可按出水池最高运行水位与进水池设计水位之差，加相应的水头损失求得（4）最低扬程。可按出水池最低运行水位与进水池最高运行水位之差加相应的水头损失求得。,小 结,1）灌溉泵站工程规划原则与排涝泵站工程规划原则的差别。2）排涝设计流量的两种确定方法及不同的使用范围。3）进出水池特征水位的推求是本节学习的重点，其数值的大小对泵站工程量的大小影响很大。,作业,课后复习水泵站设计示例与习题教材中第2页至第15页泵站规划中的内容。1）解排涝泵站枢纽布置形式。2）熟悉我国部分地区排涝模数、灌溉制度及排涝设计标准。3）熟悉安徽省排涝模数的确定及安徽省排涝设计标准。
9、,再见,第四章 水泵汽蚀与安装高程的确定,4-1 水泵汽蚀4-2 叶片泵的汽蚀性能4-3 水泵安装高程的确定,4-1 水泵汽蚀,教学目标:了解汽蚀现象、类型及危害。一、汽蚀概念 水泵运行时，由于某些原因而使泵内局部位置的压力降低到水的饱和汽化压力时，水产生汽化，并产生大量汽泡。从水中离析出来的大量汽泡随着水流向前运动，达到高压区时受到周围液体的挤压而溃灭，气泡又重新凝结成水，气泡破灭时，水流质点从四周以高速向气泡中心冲击，产生强烈的局部水锤。这种现象就是水泵的汽蚀现象。,4-1 水泵汽蚀,二、汽蚀类型水泵常见汽蚀有三种类型。1叶面型汽蚀 2间隙汽蚀 3涡带汽蚀,4-1 离心泵汽蚀产生部位 1、
10、5叶片正面汽蚀；4前盖板汽蚀；2、3叶片背面汽蚀。,图4-2 轴流泵汽蚀发生部位1叶片正面汽蚀；2叶片背面汽蚀；3间隙汽蚀；4轮毂体表面汽蚀；,4-1 水泵汽蚀,三、汽蚀的危害1、水泵性能恶化，2、水泵过流部件发生破坏，3、产生噪音和振动四、小结,4-2叶片泵的汽蚀性能,一、汽蚀基本方程 泵在运行时是否产生汽蚀，与泵本身抗汽蚀性能、泵吸水装置系统等因素有关。,4-2叶片泵的汽蚀性能,二、汽蚀余量汽蚀余量有两种概念，一是装置汽蚀余量，另一是必需汽蚀余量。1装置汽蚀余量（NPSH）a 2必需汽蚀余量（NPSH）r,4-2叶片泵的汽蚀性能,当（NPSH）a（NPSH）c时，装置给水泵提供的汽蚀余量大
11、于该泵临界汽蚀余量，水泵不至于发生汽蚀。当（NPSH）a=（NPSH）c时，处于临界状态，泵开始发生汽蚀。当（NPSH）a（NPSH）c时，泵内发生汽蚀，泵运行不安全。,4-2叶片泵的汽蚀性能,三、吸上真空高度 吸上真空高度是指水泵进口处水流的绝对压力水头Ps/g 小于大气压力的值，即是安装在水泵进口处真空表的读数，用符号Hsa表示。四、小结,4-3水泵安装高程的确定,教学目标：掌握安装高程的确定方法一、安装高程水泵基准面高程称为水泵的安装高程。水泵安装过低，使泵房土建投资增大，施工难度增加；过高则水泵产生汽蚀。因此，只有合理确定水泵的安装高程，才能尽量降低泵站的造价，保证水泵的正常运行，防止
12、汽蚀现象的发生。,4-3水泵安装高程的确定,二、安装高程的确定（一）用必需汽蚀余量（NPSH）r计算H允吸（二）用允许吸上 真空高度Hsa计算H允吸,4-3水泵安装高程的确定,三、水泵安装高程的确定水泵的安装高程为：注意：（1）注意修正H允吸；（2）轴流泵吸水高度 四、小结,水泵的选型电动机的配套,一、水泵的选型,1首先应根据不同类型地区的特点，不同的排灌要求，采用不同的泵型。2从“水泵规格性能表”中初步几种规格的水泵，般水泵大中型泵站台数以48台为宜。中小型泵站以台为宜，小型泵站以台为宜，,3初选出水泵后，应进一步根据初选的情况，确定管路的具体布置，同时求出水泵的工作点看其工况点是否落在泵的
13、高效区内，4校核最大设计扬程和最小设计扬程是否超出工作范围,二、电动机的选型,选用电动机应从电源的容量，电压和水泵的轴功率、转速及传动方式等条件加以考虑，具体进行配套时可根据水泵容量来选择。,1如功率小于100kW，通常采用一般用途的普通鼠笼型转子的异步电动机 2如配套功率在100kW到300kW之间，可以采用起动性能较好的双鼠笼型JS及深槽式鼠笼型JC电动机 3如配套功率大于300kW，可以采用特别加强绝缘的鼠笼型JSQ和绕线型JRQ电机,三、辅助设备及管路附件选配,管路附件包括管件和阀件。1管件：喇叭管、带滤网的喇叭管、各 种角度的弯管、偏心渐缩管、正心渐放管、伸缩管和岔型 2阀件：阀件包
14、括底阀、闸阀、蝶阀、逆止阀、拍门和缓闭阀等，,四、配套设计的要点,1离心泵抽水装置：离心泵抽水装置，在有正吸程的条件下，在进水管口设带滤网的喇叭管，当管径大于水泵的进口口径时，要设偏心渐缩接管，弯管随实际情况设定 2轴流泵抽水装置轴流泵站，扬程低，流量大，一般管路较短，管径较大。由于轴流泵的特点，在扬程高时，轴功率大，因此不能用闸阀调节。一般只能在出水管口设拍门止逆，防止出水池的水倒流回进水池。,谢谢,第三章 叶片泵工作点的确定,3-1 工作点的确定 3-2 叶片泵串并联运行 3-3 叶片泵工况调节,3-1 工作点的确定,教学目标：掌握工作点的概念及工作点的确定方法 一、工作点及其确定工作点的
15、意义 水泵实际工作点：水泵运行时实际的出水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等称水泵实际工作点。,3-1 工作点的确定,水泵设计工作点：水泵在最高效率点运行时的流量、扬程、轴功率及吸上真空高度等称水泵设计工作点。,3-1 工作点的确定,二、管路系统的特性曲线1、沿程水头损失 h沿2、局部水头损失 h局3、总水头损失 h=h局+h沿,3-1 工作点的确定,4、管路系统的特性曲线,O,R曲线（管路系统的特性曲线）,B,Q,H,3-1 工作点的确定,三、装置特性曲线 H=H需+SQ2四、工作点的确定 1、图解法 2、解析法五、小结,A,Q,O,H,3-2 叶片泵串并联运行,教学目标：掌握水泵串并
16、联适用条件及工作点的确定方法。一、水泵的串联运行1、定义：将第一台水泵的压水管作为第二水泵的吸水管，水由第一台水泵压入第二水泵，并以同一流量依次流过各台水泵。2、目的：提高扬程3、适用条件：单泵扬程不满足要求,3-2 叶片泵串并联运行,二、水泵串联运行工作点的确定1、绘制装置特性曲线 R曲线2、绘出水泵性能曲线 扬程纵向叠加法即得（QH）串联性能曲线3、R曲线与（QH）曲线交点即为工作点,3-2 叶片泵串并联运行,三、水泵的并联运行1、定义：两台或几台水泵共用一个出水管2、目的：节省管材、缩小占地面积，降低造价3、适用条件：出水管路较长四、水泵并联运行工作点的确定1、同型号并联：流量横向叠加法
17、即得（QH）并联性能曲线2、不同型号并联,3-3 叶片泵工况调节,一、为什么要进行工作点调节二、工作点调节（一）变速调节 1、定义：改变水泵的转速，可以使水泵的性能曲线改变，达到调节水泵工作点的目的。2、调节过程 H1/H2=（Q1/Q2）2 H=KQ2 3、举例分析,3-3 叶片泵工况调节,（二）变径调节 1、定义：用车削的方法将水泵的外径车小，达到改变水泵性能曲线和扩大使用范围的目的，称为变径调节。2、调节过程 Ha/H=（Qa/Q）2 H=KQ2 3、举例分析 4、水泵系列型谱图,3-3 叶片泵工况调节,（三）变角调节 1、定义：用改变叶轮的叶片安装角度，使水泵性能曲线改变的方法，称为水
18、泵工况的变角调节。2、调节过程 3、举例分析 4、轴流泵的通用性能曲线,3-3 叶片泵工况调节,（四）变阀调节 1、定义：2、调节过程 三、小结及作业,第八章 泵房设计 泵房型式,一、分基型泵房 分基型泵房的主要特点是水泵机组的基础与泵房的基础分开建造。适用条件：(1)进水池水位变幅小于水泵的有效吸程H效吸，H效吸等于水泵的允许吸水高度减去泵轴到泵房地板的高度；(2)适合安装中、小型卧式离心泵和混流泵机组；(3)泵房处的地质条件较好，地下水位低于泵房的基础。,泵房型式,图8-1 护坡式分基型泵房,泵房型式,图8-2 挡土墙式分基型泵房,泵房型式,二、干室型泵房 当水源水位变幅超过水泵的有效吸程
19、，站址处的地下水位又较高时，宜采用干室型泵房。适合用于以下情况：(1)进水池水位变幅大于水泵有效吸程；(2)卧式或立式离心泵与混流泵机组；(3)泵房的地基承载力较小；(4)地下水位较高。,泵房型式,图8-3干室型泵房,泵房型式,三、湿室型泵房 湿室型泵房结构特点：是进水池与泵房合并建造，泵房分上下两层，上层安装电动机与配电设备等，为电机层；进水池布置在泵房下面，形成一个湿室，安装水泵，为水泵层。,泵房型式,三、湿室型泵房 适用于以下情况：(1)进水池水位变幅较大；(2)适合安装中、小型立式或卧式轴流泵机组；(3)站址处地下水位较高。湿室型泵房按其结构特点又可分为墩墙型、排架型、箱型与圆筒型,泵
20、房型式,图8-4墩墙型泵房,泵房型式,图8-5排架型泵房,泵房型式,四、块基型泵房 适合大型泵站 图8-6块基型泵房,泵房型式,小结：分基型泵房卧式离心泵和混流泵机组 干室型泵房离心泵与混流泵机组 湿室型泵房轴流泵机组 块基型泵房适合大型泵站,第八章 泵房设计 泵房设备布置,泵房内除安装主机组外，还安装有辅助设备，以满足机组的正常启动、运行、停机与检修等。主机组由主水泵、动力机与传动设备组成，辅助设备有充水、起重、配电、检修、排水、通风等设备。,泵房设备布置,一、泵房内部布置(一)主机组的布置 1、一列式布置 2、单排平行布置 3、双列交错布置,泵房设备布置,泵房设备布置,(二)辅助设备布置1
21、、配电设备布置 配电设备是由仪表、开关、保护装置与母线等组成的配电柜或配电箱，每台主机组一般应配置一台。配电柜的布置形式常采用两种，集中布置和分散布置。,泵房设备布置,(二)辅助设备布置2、检修间的布置 检修间经常布置于泵房大门的一端，便于运输设备。,泵房设备布置,(二)辅助设备布置3、充水设备布置,泵房设备布置,(二)辅助设备布置4、交通道的布置 5、排水设备布置 6、起重设备布置,泵房设备布置,(二)辅助设备布置 7、通风设备的布置 在泵房的两则墙的中部，设高低两层通风窗，窗口总面积应不小于室内地面面积的25%。,泵房设备布置,图8-热压通风,泵房尺寸拟定,一、分基型泵房1、泵房的平面尺寸
22、(1)泵房的长度 L=n(l0+l1)L1+L2,泵房尺寸拟定,(2)泵房的跨度泵房的跨度是指泵房屋面大梁(或屋架)的跨度，即泵房进、出水侧墙(或柱)轴线间的尺寸。B=b0+b1+b2+b3+b4+b5+b6+b7+b8,泵房尺寸拟定,2、泵房的高度(1)主泵房的地板高程。Z地=Z安-H1-H2(2)检修间地面高程。检修间地面高程应高于泵房外地面0.20.5m。(3)配电间地面高程。(4)泵房的高度。通常以不低于4m为宜。,泵房尺寸拟定,泵房尺寸拟定,二、湿室型泵房1、泵房的平面尺寸2、泵房的控制高程与高度（1）泵进水管口高程Z进。Z进要满足水泵汽蚀性能要求，即满足下式Z进=Z低-h临(2)泵房的底板高程Z底Z底=Z进-h1,泵房尺寸拟定,(3)水泵梁梁顶高程Z泵梁Z泵梁=Z进+a(4)电机层楼面高程Z电 Z电应高于进水池设计洪水应0.51.0m，还应高出室外地0.20.5m。(5)泵房的高度H H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7,
