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1、“十五”国家级规划教材 水泵及水泵站（第四版）主编 刘竹溪 刘景植 中国水利水电出版社,第一章 绪 论,一、水泵定义:水泵是输送和提升液体的机器。它是把原动机的机械能传递给被输送液体，使液体获得动能或势能的增加从而被提升或者被输送的机械。,第一节 水泵及水泵站的作用和地位,二、水泵应用:广泛应用于采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以及农林等国民经济的各个部门。三、水泵在城市给排水工程中的应用：城市给排水系统工艺基本流程：,城市给水和排水系统工艺基本流程,四、水泵在农业灌溉、防洪、排涝的应用1、灌溉泵站 2、排涝泵站 3、灌排结合第二节 国内外机电排灌事业发展概况（自行阅读）,第一章 泵的基础知
2、识,第一节 泵的定义和分类一、水泵的定义：水泵是输送和提升液体的机器。它是把原动机的机械能传递给被输送液体，使液体获得动能或势能，从而提升或者输送液体的机械。,第一节 泵的基础知识,二、水泵分类：水泵按其作用原理可分为三类：（1）叶片式水泵：它对液体的压送是靠装有叶片的叶轮高速旋转而完成的。属于这一类的有离心泵、轴流泵、混流泵,（2）容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室容积的周期性改变来完成的。一般使工作室容积改变的方式有往复运动（活塞泵）和旋转运动（齿轮泵、螺杆泵）两种。,容积泵的特点是无泄漏情况下工作流量稳定，基本不受工作压力变化的影响，常用来做为计量泵使用。,（3）其它类型水泵：这类
3、泵是指除叶片式水泵和容积式水泵以外的特殊泵。属于这一类螺旋泵、射流泵、水锤泵以及气升泵。叶片泵（离心泵）使用广泛，启动迅速、操作方便、出流稳定、性能可靠、运行工况易调节等。,三、叶片式水泵的分类与型号,叶片式水泵是依靠叶轮的高速旋转来完成能量的转换和传递的。叶轮叶片的形状则影响着水泵对水流的作用力及水流的出流方向。根据叶轮出水的水流方向的不同，可将叶片式水泵分为径向流、轴向流和斜向流3种。其他分类方法,叶片式水泵图,A、离心泵：叶轮出流方向为径向，叶轮叶片对水流的作用力为离心力。B、轴流泵：叶轮出流方向为轴向，液体质点在叶轮中流动时主要受到的是轴向升力。C、混流泵：叶轮出流方向为斜向，它是上述
4、两种叶轮的过渡形式，液体质点在这种水泵叶轮中流动时既受离心力的作用，又有轴向升力的作用。,再来认识一下这几种水泵的外形:,单级单吸式离心泵,单级双吸式离心泵,轴流泵,四、叶片泵的工作原理,1、离心泵的工作原理：离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水管道。然后，驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动。此时，水受到离心力作用被甩出叶轮，经蜗形泵壳中的流道而流入水泵的压水管道，由压水管道而输入管网中去。在这同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大气压力作用下，沿吸水管而源源不断地流入叶轮吸水口，水流受到高速转动叶轮的作用，被甩出叶轮而输入压水管道。这样，就形成了离心泵的连续输水。
5、,离心泵的工作原理,2、轴流泵的工作原理 空气动力学中机翼的升力理论,3、混流泵的工作原理,第二节 叶片泵的主要零部件,一、离心泵的主要零部件离心泵的部件组成主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡装置。1、叶轮叶轮的作用：叶轮是离心泵最重要的部件，通常由盖板、叶片、轮毂等组成,a,单吸式叶轮 1-前盖板；2一后盖板；3一叶片 4一叶槽；5一吸入口；6轮毂；7泵轴,b,双吸式叶轮 1-吸入口；2一轮盖；3一叶片 4一轮毂；5一轴孔,叶轮按其盖板情况可分封闭式、敞开式和半开式3种,封闭式,开敞式,半开敞式,2、泵 轴,泵轴是用来支承和固定并带动叶轮旋转的，常用
6、材料是碳素钢和不锈钢。泵轴应有足够的抗扭强度和足够的刚度，其挠度不超过允许值；工作转速不能接近产生共振现象的临界转速。,3、泵 壳,泵壳一般由泵盖、壳体（蜗壳）、出水接管组成泵壳的作用：1、使水流平顺地进入叶轮2、汇集叶轮甩出的流体,泵壳通常铸成蜗壳形，其过水部分要求有良好的水力条件。泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在水泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。泵壳的材料一般有铸铁、铸钢、不锈钢等,四、泵座,作用：支持和固定泵的部分，泵座上有底板或基础固定用的法兰孔。泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，底部设有防水螺孔；吸水和压水罐的法兰上有安装真空表和压力表的测压螺孔；泵座的横向槽底设有泄水螺孔。上述
7、螺孔，在运行中暂时无用时，可有带螺纹的丝堵栓紧（闷头）。,四、泵座,作用：支持和固定泵的部分，泵座上有底板或基础固定用的法兰孔。泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，底部设有防水螺孔；吸水和压水罐的法兰上有安装真空表和压力表的测压螺孔；泵座的横向槽底设有泄水螺孔。上述螺孔，在运行中暂时无用时，可有带螺纹的丝堵栓紧（闷头）。,连接部件 转动部分叶轮和泵轴；固定部分泵壳和泵座。,在这两部分之间有3个交接部分：泵轴（动）与泵壳（静）之间填料盒（轴封装置）；叶轮（动）与泵壳（静）之间减漏环（减漏装置）；泵轴（动）与泵座（静）之间轴承座（转动连接装置）。,连接部件 转动部分叶轮和泵轴；固定部分泵壳和泵座。,在这
8、两部分之间有3个交接部分：泵轴（动）与泵壳（静）之间填料盒（轴封装置）；叶轮（动）与泵壳（静）之间减漏环（减漏装置）；泵轴（动）与泵座（静）之间轴承座（转动连接装置）。,填料盒,作用：泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在着间隙，有间隙就会有泄漏，如无轴封装置，泵壳内高压水就会向外大量泄漏。因此，填料盒是解决泄漏的一种轴封装置。组成：由轴封套、填料、水封管、水封环及压盖等五部分组成。,五、轴封装置,填料（盘根）起阻水或阻气的密封作用，常用的有浸油、浸石墨的石棉绳填料，也有如碳素纤维、不锈钢以及合成树脂纤维编织的填料。压盖（格兰）压紧填料的作用，压紧程度的控制，以水封管内水能够通过填料缝隙呈滴状渗出为
9、宜。水封管与泵壳内部连通。水封环使泵壳内压力水流经水封环中的小孔，流入轴与填料间的隙面，起水冷却与润滑的作用。,机械轴封,平衡型（高压下）非平衡（低压下）,六、减漏环,作用：叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处存在一个转动接缝。它正是高低压界面，且具有相对运动的部位，很容易发生泄漏。为了减少泵壳内高压水向吸水口的回流量，采用减漏环防止。减漏方式,减少接缝接隙（不超过0.10.5mm）增加泄漏通道的阻力,减漏环的形式,单环式只镶嵌在泵壳 双环式在泵壳及叶轮上均镶嵌 双环迷宫式,七、轴承座,作用：轴承装于轴承座内作为转动体的支持部分。组成：水泵中常用的轴承有：,滚动轴承 滚球轴承 滚柱轴承（荷载大时
10、才采用）滑动轴承,按荷载特性分：,径向式轴承只承受径向荷载 止推式轴承只承受轴向荷载 径向止推式轴承同时支承径向和轴向荷载,八、联轴器,作用：将电动机的出力传递给水泵，即泵轴与电机轴的连接部分。组成：联轴器又称“靠背轮”，可分为：,刚性联轴器不能调节泵轴与电机轴的不同心度。（小型机组）挠性联轴器可以在一定程度上调节不同心度。（大、中型机组）,九、轴向力平衡措施,目的：解决单吸式离心泵的前后盖板不对称性引起的轴向力（将叶轮推向吸入口）问题。方法：在叶轮的后盖板上开平衡孔，并在后盖板上加装减漏环，使叶轮后盖板上的压力与前盖板的接近，消除轴向力。,此方法简单易行，缺点是叶轮流道中的水力条件变差，水泵
11、效率有所降低。,第三节 机电排灌常用泵的典型结构,一、离心泵的典型结构型式离心泵：按吸水方式分-单吸式与双吸式按叶轮个数分-单级和多级,1，单级单吸卧式离心泵的基本构造,单级单吸卧式离心泵1一叶轮，2一泵轴；3一键，4一泵壳，5一泵座6一灌水孔，7一放水孔：8一接真空表孔，9一接压力表孔，10一泄水孔，1l一填料盒，12一减漏环，13一轴承座，14压盖调节螺栓，15传动轮（皮带轮或联轴器）,单级单吸式离心泵,2，单级双吸式离心泵的构造,单级双吸离心泵结构图1泵体；2 泵盖；3叶轮；4泵轴；5密度封环；6轴套：7填料盒；8填料；9水封环；10压盖；11轴套螺母：12轴承体；13固定螺钉；14轴承
12、体压盖；15滚动轴承；16联轴器；17轴承端；18挡水圈；19螺杆；20键,单级双吸式离心泵,3，多级泵,多级泵是指一个泵轴上串装两个以上的叶轮的水泵，叶轮的个数即为水泵的级数。,二、轴流泵的典型结构,轴流泵主要有立式、卧式和斜式三种结构形式轴流泵的叶片的安装形式有固定式、半调节式和全调节式三种，固定式主要用于小口径的轴流泵（小于300mm）,三、混流泵的典型结构,混流泵根据其压水室的不同，通常可分为蜗壳式和导叶式两种。蜗壳式与单吸式离心泵相似、导叶式与立式轴流似。工作原理：介于离心泵和轴流泵之间。,混流泵,一、流量（Q）、抽水量,水泵在单位时间内所输送的液体数量；常用单位有：m3/h、L/s
13、、t/h,二、扬程（H）,又称总扬程，是指水泵对单位重量（1kg）液体所做的功，也就是单位液体通过水泵后其能量的增量；单位为kgm/kg，也可折算成抽送液体的液柱高度（m）表示，工程上也有用kg/cm3或Pa表示扬程是表征液体经过水泵后比能（E）增量的一个参数。,三、功率（N）,第四节 叶片泵的基本性能参数,轴功率水泵输入功率有效功率水泵抽送液体的实际有效功率，Pe=gQH动力机配套功率原动机的输出功率（大于水泵轴功率）水功率叶轮传递给内部液体的功率泵内损失功率机械损失功率、容积损失功率、水力损失功率,第四节 叶片泵的基本性能参数,轴功率=动力机配套功率传动效率有效功率=轴功率水泵效率,四、效
14、率（）,是指水泵的有效功率与轴功率的比值。有效功率是单位时间内流过水泵的液体从水泵获得的能量。水泵的有效功率的计算公式为：,（kgm/s）、（W）,式中，液体的密度，kg/m3。,水泵不可能将原动机输入的功率完全传递给液体，在水泵内部有损失，这个损失以来衡量。由此可得水泵的轴功率N为：水泵的电耗（W）,式中，t水泵运行的时数（h）；1，2分别为水泵与电机的效率。,式中，102=1000/9.8,五、转数（n）,转数是指水泵叶轮的转动速度，以r/min为单位。注意：如果水泵的实际转速不同于设计速度值时，则水泵的其他性能参数（流量、扬程、功率等）也将一定的规律变化。,六、允许吸上真空度（Hs）及汽
15、蚀余量（Hsv）,允许吸上真空度（Hs）是指水泵在标准状态下（水温20，表压1atm）运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度，以mH2O计，是反映离心泵的吸水性能参数。汽蚀余量（Hsv）是指水泵进口处，单位重量的液体所具有超过饱和蒸汽压力的富裕能量。单位为mH2O。,上述6个性能参数不是独立的，是相互联系的，它们之间的关系我们将在后面的水泵性能曲线中学习。,水泵铭牌所列数值是该水泵设计工况下的参数值；只是反映在特性曲线上效率最高工作点的参数值。,水泵的铭牌,水泵的铭牌,型号:12SH-28A扬程：12m流量：684m3/h转数：1450r/min效率：78%轴功率：28kW允许吸上真空高度：4.5m总量：660kg,思考题：1.哪些参数能表达叶片泵性能？各参数表示什么含义？常用哪些字母表达？各自的单位是什么？2.什么是叶片泵的有效功率和轴功率？它们之间有何关系？3.水泵的定义是什么、叶片泵的种类有哪些，工作原理如何？,
