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1、第七章 离心式水泵的使用,本章学习要点,离心式水泵的启动、运行及停泵 离心式水泵的常见故障分析与处理 离心式水泵的完好标准 排水设备的经济运行 离心式水泵的性能测定本章小结,第一节 离心式水泵的启动、运行及停泵,一、启动前的准备工作,（一）启动前的全面检查,启动前，应对水泵进行全面检查，主要检查以下内容。1各部件连接是否牢固，各部位螺栓是否齐全、有无松动，联轴器的间隙是否符合规定。2润滑油的质量是否符合要求，油量是否适当，油环转动是否灵活。3检查泵轴转动是否灵活，其他转动部分是否灵活，填料压盖的松紧是否适当。,4检查各种仪表（如电流表、电压表、真空表和压力表等）的指针是否指在零位，真空表和压力
2、表上的旋钮是否关闭。5检查吸水管路是否正常，检查底阀没入水池深度和吸水高度等是否符合规定。6检查闸阀是否灵活。7检查电源电压是否正常，启动设备和控制设备各开关手把是否在停车位置；对于滑环电动机应检查滑环与炭刷是否接触良好。8检查接地线是否符合要求，是否良好。,（二）向泵内灌注引水,启动前，应向泵腔和吸水管中灌注引水，以排出泵腔内的空气。若在泵腔内无水的情况下启动，由于泵腔内空气的密度远比水小，即使水泵转速达到额定值，水泵进水口处也不能产生足够的吸上真空度，无法将水从水池吸入泵内。当水仓水位高于水泵时，水泵经常处于注满水的状态，无须其他注水装置，否则必须进行注水。,常用的注水方法有下列几种。1从
3、水泵上的灌水漏斗处人工向泵内灌水。一般用于水泵的初次启动。2用排水管上的旁通管把排水管中的存水引回到水泵腔中。一般用于水泵的再次启动。采用上述两种方法时，吸水管底部必须设置防止引水漏掉的底阀。但设置底阀会增加管路阻力，使排水设备增加能量消耗；且还会出现因底阀堵塞而无法吸水的故障。3用射流泵灌注引水。射流泵利用水泵排水管中的存水作为工作液体或用压缩空气作为工作流体，其入口和泵腔最高处连接，出口接到吸水井。,如左图所示，使用时，应先打开低压阀5，然 后打开高压阀3。主排水管2中的高压水，经高压阀3，由射流泵4的喷嘴（如右图所示）喷出时，将压力能转变为动能，使水获得很大的速度，从而在喷嘴出口处形成真
4、空，使水泵和吸水管内的空气被抽出，在大气压的作用下，吸水井内的水沿着吸水管被压入泵内，从而达到向水泵内灌注引水的目的。被抽出的空气与高速水流混合在一起，通过放水管6排入吸水井中。,因射流泵结构简单，体积很小，故广泛应用于排水管中存有压力水或有压缩空气的场所。4用真空泵灌注引水。真空泵转动后，把泵腔内及吸水管中的空气抽出，形成一定真空，泵腔与吸水面形成压差，水就被压入泵腔，从而实现注水。真空泵抽气速率比射流泵快，可在短时间内使泵灌满水，因此，常用于大型水泵的注水。采用后两种方式，可实现无底阀排水，这样可以减小吸水管路的阻力损失，对于水泵节能和防止汽蚀都是有利的，如条件允许应尽量采用。,二、启动,
5、离心式水泵的启动步骤如下：1水泵内灌满引水，并充分排气后，将排水管路上的闸阀关闭，以减少启动负荷。如果采用压入式排水，启动时应先打开进水管的阀门。2按规定启动电动机，使泵运转。查看压力表、真空表和电流表的读数，并注意运转声响，发现问题及时处理。3运转正常后，应逐渐打开闸阀，而不应在闸阀关闭状态长时间（一般不超过3min）空转，因为这样容易引起泵内的水过热。打开闸阀的过程应注意观察压力表、真空表和电流表的读数是否正常：压力表的读数逐渐减小，真空表和电流表的读数逐渐增大，最后都稳定在相应的位置上。,三、运行中的注意事项,1经常注意电压、电流的变化。当电压偏离额定电压、电流偏离额定电流超过5时，应停
6、止水泵，检查原因，进行处理。2检查各部轴承温度是否超限（滑动轴承不得超过65，滚动轴承不得超过75）。检查电动机温度是否超过铭牌规定值；检查轴承的油量是否合适，油环转动是否灵活。3检查各部螺栓及防松装置是否完整齐全，有无松动。4注意各运转部位的声音、振动情况，有无由于汽蚀而产生的噪声。,5检查填料密封情况，填料箱温度和平衡装置回水管的水量是否正常，盘根处滴水以每分钟1020滴为宜。6经常注意观察压力表、真空表和吸水井水位的变化情况，检查底阀或滤水器插入水面深度是否符合要求（一般以插入水面0.5m以下为宜）。水泵不得在泵内无水和发生汽蚀的情况下运行。7水泵在运行中突然停电时，应立即关闭出水口上方
7、的闸阀，并将各开关手把打到停止位置上。8经常打捞吸水井中的木块、塑料袋等杂物。9按时填写运行记录。,四、停泵,离心式水泵的停泵步骤如下：1慢慢关闭排水管上的闸阀，使水泵进入空转状态。如果采用压入式排水，应关闭进水管上的闸阀。2关闭真空表的旋塞。3按停止按钮，停止电动机运行，将各开关手把打到停车位置。4关闭压力表旋塞。5停泵后，应及时解决工作中发现的问题，查明疑点，处理问题；同时做好清洁工作。如水泵停止后在短期内不工作，为避免锈蚀和冻裂，应将水泵内的水放空；若水泵长期停用，则应对水泵施以油封，同时每隔一定时期，电动机空运转一次，以防受潮。空转前应将联轴器分开，让电动机单独运转。,第二节 离心式水
8、泵的常见故障 分析与处理,一、水泵启动时吸不上水,产生原因及处理方法：1启动时，水泵内未灌水或灌水不足，泵内尚有空气。此时，应停泵，重新灌水，直到放气阀冒水为止。2底阀漏水。漏水的原因有两种：底阀坏了或底阀的阀板与阀座接触处被杂物卡住。此时，可先用大锤敲击吸水管下端，震掉卡在阀座上的杂物，如仍然漏水，则应将底阀拆下，检查修理。,3吸水口没有浸在水中或浸入水面下太浅。此时，只需降低吸水口，使其浸入水中一定深度即可，但要保证吸水高度小于允许吸上真空度。4吸水管堵塞。堵塞的原因有两种：滤网太脏，以致水不能通过；吸水井淤泥太多，没有及时清理，底阀被埋死。此时，应清理水井及水仓。同时，为了防止底阀被堵，
9、应在水仓外面的水沟中及水仓与吸水井之间设置箅网。箅网应及时清理。5吸水管接头或安装真空表处漏气，使吸水管中的空气排不尽。此时，应找出漏气的地方进行处理。,6吸水管特别是移动式水泵的吸水管，如果安装不当，就会使吸水管中存有空气。常见的安装不当示例及其正确安装方法如左图所示。,7吸水高度过高。这种情况常发生在移动式排水设备中。此时，应按水泵铭牌规定的允许吸上真空度，将水泵位置向下挪动。8电动机旋转方向反向。这种情况常发生在新安装的水泵或移动式排水设备中，此时，压力表有指示，但不出水。解决办法是把电动机电源线的三个接头任意倒换一对即可。9吸水侧盘根漏气，造成泵内空气排不尽。吸水侧盘根漏气的主要原因有
10、：盘根老化，或未浸透油，此时应更换盘根；盘根松散或压盖压得不紧，此时应将压盖的螺栓螺帽紧到合适的程度。,二、水泵启动后压力表有指示 但排水管不出水,产生原因及处理方法：除了上述水泵启动时吸不上水的原因之外，引起这种现象的原因还有：1排水管路阻力太大，应进行检修。2排水高度过高，超过水泵的扬程，这种情况一般发生在移动式排水设备中。解决办法是降低排水高度，使其在水泵的扬程范围内。3叶轮堵塞。当采用无底阀排水或滤网孔过大并损坏时，吸水井中的杂物（如小木块、塑料袋等）就会通过吸水管进入叶轮而堵塞叶轮。此时，应拆下叶轮检修或更换新叶轮。,三、水泵运行后排水量不足,产生原因及处理方法：1电动机转速不足。此
11、时，应调整电压。2叶轮流道局部被堵塞。此时，应对叶轮进行清洗或更换。3叶轮出水口与导水圈进水口未对正或密封环磨损严重，使水泵内泄漏过多。此时，应调整导水圈的安装位置或更换密封环。4填料箱漏气。此时，应拧紧填料箱压盖或更换填料。5排水管局部堵塞，使管道阻力过大。此时，应清扫管路，排除堵塞。,四、水泵启动或运转负荷过大,产生原因及处理方法：1启动时，没有关闭水泵排水口上方的闸阀。应在启动时先关闭闸阀，或让闸阀开度很小，待水泵运转正常后，再慢慢打开闸阀。2泵轴弯曲，造成轴、轴套与小口环摩擦，叶轮与大口环摩擦。此时，应对轴进行校直或更换。3由于加工或安装的原因，使平衡盘倾斜过大，产生轴向跳动，造成平衡
12、盘与平衡环摩擦。此时，应重新加工或安装平衡盘，使其符合要求。,4填料箱压盖压得太紧，造成盘根与泵轴轴套之间产生剧烈摩擦。此时，应拧松填料箱压盖或更换填料。5平衡盘回水管堵塞，造成平衡盘与平衡环直接摩擦。此时，应找出回水管堵塞原因，予以消除。6排水管路破裂，使管路阻力下降，排水量增加。此时，应检修排水管路。,五、水泵运转中突然断水,产生原因及处理方法：1水井水位下降，使吸水口露出水面，水泵发生汽蚀。此时，应当及时停泵，等水位达到正常位置后再开泵。水泵司机应注意观察水泵真空表，如果真空表指示突然变大，即为水位降低的征兆，应当及时检查水位，决定是否停泵。2滤水器被埋住或被塑料纸等杂物包裹堵死，水泵吸
13、不上水。这时真空表的指示也很大，应当及时停泵，清理水井。,六、水泵产生振动,产生原因及处理方法：1安装质量不好，造成泵轴偏心旋转。此时，应重新调整电动机与水泵的同轴度，直到符合质量标准为止。2泵轴弯曲，或转动部分间发生相互摩擦。此时，应对泵轴进行校直或更换。3轴承损坏或严重磨损，造成泵轴偏心运转。此时，应更换轴承。4叶轮损坏或因其他原因造成转动部分不平衡。此时，应进行检修。5水泵或电动机地脚螺栓未紧固，或基础不实在，使水泵运行不稳。此时，应加固基础，拧紧地脚螺栓。6泵房内管路支架不牢固。此时，应检查并加固管路支架。,七、水泵轴承温度过高,产生原因及处理方法：1轴承中的润滑油或润滑脂太少或太多。
14、应该经常保持适量的润滑油或润滑脂。2润滑油或润滑脂使用时间过长、过脏或有杂质等。应当及时更换润滑油或润滑脂。3滑动轴承油环不转或转动不灵活，带不上油或带上的油量不足。应经常注意检查油环，发现问题及时处理。4轴承安装得不正确，如轴与轴承配合不好，滑动轴承的间隙过大等。此时，应当及时修理或更换。,5泵轴弯曲或转动部分不平衡造成振动，对轴承产生附加力。此时，应进行检修或更换。6平衡盘与平衡环相互摩擦严重，使泵轴向吸水侧移动，当达到某一数值时，轴承开始承受轴向力，造成轴承发热以致损坏。此时，应调整平衡盘尾部垫片、更换平衡盘及平衡环，更换轴承。,八、盘根发热、寿命过短,产生原因及处理方法：1盘根压得太紧
15、，使盘根与泵轴发生剧烈摩擦。此时，应将压盖调整到合适的松紧程度。2水封环位置不对或被堵死，吸水侧盘根不能充分冷却。此时，应当查明原因进行处理。3盘根箱与泵轴不同轴，使盘根受到偏心挤压。此时，应当查明原因，若是安装问题可现场处理；若是制造问题，则可能要升井处理。4泵轴弯曲或转动部分不平衡等原因产生的振动。此时，应进行检查修理或更换。,九、盘根处漏水过多,1盘根磨损较多。应予更换。2盘根压得太松。应将压盖压紧。3盘根缠法有错误。应重新缠绕。4泵轴弯曲，或电动机与泵轴不同轴，造成泵轴偏磨盘根。此时，应校正或更换泵轴，找正联轴器，使电动机和泵轴同轴。5所排的水中有脏物或沙粒，它们通过水封环时使泵轴产生
16、磨损。此时，应修复泵轴，清理水井和水仓，保证所排的水清洁无沙粒、煤粒等杂物。,第三节 离心式水泵的完好标准,离心式水泵的完好标准主要包括一般水泵和主排水泵的完好标准，具体如表7-1和表7-2所示。,第四节 排水设备的经济运行,一、排水设备经济运行的评价,排水设备的经济运行标准是吨水百米电耗不大于0.5kWh，也就是说排水设备将每吨水提高100m时，所消耗的电量不大于0.5kWh，如果超过此数值，便认为是低效设备，不予采用。,（一）计算排水设备的年电耗量E,（二）计算排水设备的年排水量M,（三）计算吨水百米电耗Et100,由上式可知，吨水百米电耗与水泵效率、传动效率、电动机效率、管路效率的乘积成
17、反比，它反映了矿井排水系统各个环节的总效率，是一种能够比较科学、全面地评价排水设备运行情况的经济指标。一般来说，w、c、d在水泵运行期间变化很小，可近似视为常数。于是，吨水百米电耗Et100主要受水泵工况效率M和管路效率g的影响。因此，欲提高排水设备运行的经济性，就必须设法提高M和g。,二、提高排水设备经济运行的措施,（一）提高水泵运行效率,1水泵的选用,选择水泵时应尽量选用高效水泵，以提高水泵的运行效率。,2减少多余扬程，调节工况点,当水泵产生的扬程过大时，可根据不同情况分别采用第五章第五节第四条所述的“减少叶轮数目调节法”和“削短叶轮叶片长度调节法”，除去富裕扬程，降低水泵扬程曲线，使工况
18、点得到合理调节。,3提高水泵的检修和装配质量,水泵检修和装配质量的好坏，直接影响水泵本身的性能。在检修和装配时要注意大、小口环的间隙、平衡盘与平衡环的间隙是否适当，水泵轴的窜量是否符合要求，轴承润滑是否良好；注意疏通叶轮和流通部件，防止堵塞；对新配叶轮应尽可能清除流道中的毛刺，以保持内壁光滑。,（二）降低排水管路阻力,1定期清理管路,管路经过长期使用后，矿水中杂质挂在内壁上形成污垢层，使管径减小，阻力系数增加，管路效率降低。因此，为提高管路效率，应定期清理管路。,清理管路的方法很多，如水压棘球清理法、碎石清理法、盐酸清洗法等。下面主要介绍水压棘球清理法。先用软木制作光球两个，一个光球的直径略小
19、于被清理管路实际的剩余直径值，用于探路；另一光球的直径略小于原管内径，用于检查清理效果。为防止光球破裂，可用螺栓紧固，如下图所示。,然后再制作79个棘球，使最小棘球直径等于小光球直径，最大棘球直径略小于管内径。制作棘球时，在每个木球上交叉钻孔，孔径10mm，孔深50mm，孔距2025mm。将直径22.5mm的钢丝3至4根放入钻孔，打上木楔，使每束钢丝毛棘的外露长度保持在25mm左右，最后将毛面修理呈球形即可，如下图所示。,清理时，在井下泵房附近拆除一段管子，作为棘球出口。在井上用临时注水泵向管内注水，并投入小光球，若井下见球，即证明管路畅通无阻。再按直径大小由小至大投放棘球。需要注意的是，前一
20、个棘球从井下管路露出之后，才可以投入下一个棘球。棘球投完后，将大光球投入以检查清理效果并继续注水，清除残垢。操作中遇到卡球时，可反向加水退球。为防止球与污水一起喷出不易发现，可在出口处设一捕捉网，拦截棘球。,2采用多条管路并联排水,采用多条管路并联排水，会较大幅度地减少管路阻力，提高管路效率。因此，在保证电动机不过载和水泵不发生汽蚀的情况下，将备用管路投入运行，可达到节电的目的。,3采用立管排水,斜井的排水管路许多都是由斜巷敷设的，如果采用钻孔垂直铺设，则由于缩短了管路，会降低管路阻力，提高管路效率，从而节省电能。,（三）降低吸水管路阻力,1无底阀排水,据测定，吸水侧阻力约70%来源于底阀，因
21、此，无底阀排水是降低吸水管路阻力的一项重要措施。无底阀排水是指取消吸水管末端的底阀，在水泵启动时，利用喷射泵或真空泵，把水泵和吸水管内的空气吸走，使水泵自动充水，然后启动水泵。,2正确安装吸水管,安装吸水管时，必须注意以下几点：（1）吸水高度应按式（554）或式（556）确定，以避免发生汽蚀。（2）尽量减少各种附件，同时在吸水管靠近水泵入口处安装一段长度不小于3倍直径的直管，以使水流在水泵入口处的速度均匀。如需要安装异径管，则应用长度等于或大于大小头直径差的7倍且为偏心的直角异径管。（3）吸水管的任何部位都不能高于水泵的入口，以避免存气。否则，在吸水时，这些存气将随周围水压力的降低而膨胀，造成
22、吸水困难或不能吸水。,（四）实行科学管理,1简化矿井排水系统,简化排水系统的主要内容是将排水系统尽量合并，并在充分利用水头的基础上，将多段排水改为单段排水。,2及时清理吸水井,吸水井中常有泥、砂、煤等杂物流入，如不经常清理，易堵塞滤网或叶轮流道，从而增加吸水阻力，降低排水效率。因此，各矿应根据具体条件制定吸水井的清理制度，定期清理。,3合理确定开、停泵时间,确定开、停泵时间的原则是尽量减少日负荷曲线的波动，使大容量用电设备躲过高峰而在低谷负载时运行。各矿应根据涌水量的大小和负载变化情况，分别确定出高峰和低谷时开启水泵的台数，以及吸水井中的最高、最低水位，以便在用电高峰之前将水排到最低水位，高峰
23、负荷时，停泵或少开水泵并保持高水位排水。,4定期测定水泵性能,水泵性能测定的内容和方法见本章第五节。,第五节 离心式水泵的性能测定,一、测定原理,逐渐改变闸阀开度，以改变管路阻力，使管路特性曲线逐步改变，则工况点也随着变化。工况点移动的轨迹即为泵的扬程曲线，每改变一次闸阀位置，测出该工况点的流量、扬程、轴功率和转速。改变n次工况点，则可测得n组数（Q1、H1、P1、n1），（Q2、H2、P2、n2），（Qi、Hi、Pi、ni），（Qn、Hn、Pn、nn），如下图所示。,测定时，闸阀至少要改变57次，即至少应有57个测点，条件允许时设810个测点，特别是应在水泵工作区域和最高效率点附近多设几个测
24、点。在操作上，闸阀开度可以由大到小，或由小到大，也可两种方法交替进行，以便相互校对，修正其特性曲线。在记录读数时，每改变一次工况，应停留23min，待各表上的读数稳定后，同时读取记录各参数值，并及时整理，发现问题应及时补测。,这样根据换算后各工况点的参数及计算所得的效率，可绘出额定转速下的性能曲线。应当注意的是，对于安装在特定管路中的水泵，要想通过测试获得全特性曲线是不可能的，因为当闸阀全部开启时，对应的工况点为M，则其对应流量和扬程为QM、HM。在这种情况下，要想得到比QM还大的流量是不可能的，所以水泵特性曲线只能测到M点。要想获得水泵在全流量下的特性，只有降低测地高度Hsy才可以。,二、性
25、能参数的测定,（一）流量的测定,1用管式流量计测定流量,管式流量计有喷嘴、孔板和文德里流量计三种类型。其工作原理为：水通过喷嘴、孔板和文德里管的缩小断面（节流件）时，流速加快，动压增加，在节流件前后断面间产生压差，这一压差可通过压差计测出，根据测出的压差值可算出相应的流量。因此，这三种类型流量计的流量计算公式基本相同。,三种类型的管式流量计中，用喷嘴和孔板测定流量是比较简单、可靠的方法，仪表的价格也较低。一般流量较大时用喷嘴，流量较小时用孔板。喷嘴和孔板的尺寸、形状及加工已标准化，标准同时规定了它们的测压方式、前后直管段要求、流量和压差之间的关系及测量误差等。,2用堰测定流量,在水流断面上设置
26、一障壁，使水溢流而过，这个障壁称为堰。用堰测定流量的特点是设备制造简单，使用方便、容易。如果堰口板加工尺寸符合要求，安装正确，则所测流量就可达到一定的精度。堰口板一般安装在水泵排水管出口处的堰槽内。习惯上，把堰口板前的水流称为上游，堰口板后的水流称为下游。堰槽内水面至堰口前逐渐下降而尚未下降时的水面至堰口下边缘的垂直距离称为堰上水头。,如下图所示，堰槽分为导流部分、整流部分和工作部分三部分。长度为l3的导流部分接受被测水，为防止水溅出，受水管的下端应潜入水面，且该部分的容积应尽可能大些；长度为l2的整流部分由几道整流栅组成，水经此部分后，流动更加均匀；长度为l1的工作部分应有足够的长度，以便使
27、水能平稳地流过堰口板。,为了测出堰上水头h，在槽侧壁上开有直径为1030mm的孔，使槽与透明的水位管连通，则管内水位与槽内水位相同。水位高低，可用装在槽边上的水位测针测出。按形状不同，堰口可分为三角堰、矩形堰和全宽堰三种，它们的堰口参数及流量计算公式如表7-3所示。,（二）扬程的测定,（三）轴功率的测定,轴功率一般可以用功率表测出电动机输入功率Pd，然后按下式算出轴功率P，即 PPddc,电动机输入功率Pd可用三相或两个单相功率表测得，也可用电压表、电流表和功率因数表的读数来计算，其计算公式为：,（四）转速的测定,闪光测速法是利用日光灯闪光频率和泵轴转动频率（转速）间的关系进行测速的。测量时，
28、首先在轴头上画好黑白相间的扇形图形（如下图所示），扇形的块数m可用下式求得：,用与电动机同电源的日光灯照射电动机轴头。由于水泵所配的电动机一般为异步电动机，它在运转中的转子转速小于同步转速，因此，借助日光灯的闪光频率，可以清楚地看到，扇形块向与电动机实际旋转方向相反的方向徐徐转动，用秒表记下一分钟内扇形块转过的转数n，则电动机实际转速n为：nn0n,本章小结,（一）离心式水泵的启动、运行及停泵,这一节中主要介绍了离心式水泵启动前的准备工作、启动步骤、运行中的注意事项及停泵步骤。,（二）离心式水泵的常见故障分析与处理,离心式水泵的常见故障主要包括水泵不吸水，水泵启动后压力表有指示但排水管不出水，
29、水泵运行后排水量不足，水泵启动或运转负荷过大，水泵运转中突然断水，水泵产生振动，水泵轴承温度过高，盘根发热、寿命过短，盘根处漏水过多等。,（三）离心式水泵的完好标准,离心式水泵的完好标准主要包括一般水泵和主排水泵的完好标准。,（四）排水设备的经济运行,1排水设备的经济运行标准是吨水百米电耗不大于0.5kWh。吨水百米电耗与水泵效率、传动效率、电动机效率、管路效率的乘积成反比，它反映了矿井排水系统各个环节的总效率，是一种能够比较科学、全面地评价排水设备运行情况的经济指标。,2为提高排水设备运行的经济性，可主要从提高水泵运行效率、降低排水管路阻力、降低吸水管路阻力和实行科学管理等几方面入手。,（五）离心式水泵的性能测定,1离心式水泵的性能测定原理：逐渐改变闸阀开度，以改变管路阻力，使管路特性曲线逐步改变，则工况点也随着变化。工况点移动的轨迹即为泵的扬程曲线，每改变一次闸阀位置，测出该工况点的流量、扬程、轴功率和转速。2离心式水泵性能参数的测定主要是测定水泵的流量、扬程、轴功率和转速。,
