第二章葉片式水泵1-6

第二章葉片式水泵2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造2.2離心泵的主要零件2.3葉片泵的基本性能參數(shù)2.4離心泵的基本方程式2.5離心泵裝置的總揚(yáng)程

2.6離心泵的特性曲線2.7離心泵裝置定速運(yùn)行工況2.8離心泵裝置調(diào)速運(yùn)行工況2.9離心泵裝置換輪運(yùn)行工況2.10離心泵并聯(lián)及串聯(lián)運(yùn)行工況2.11離心泵吸水性能2.12離心泵機(jī)組的使用及維護(hù)2.13軸流泵及混流泵2.14給水排水工程中常用的葉片泵

(1)在雨天，旋轉(zhuǎn)雨傘，水滴沿傘邊切線方向飛出，旋轉(zhuǎn)的雨傘結(jié)水滴以能量，旋轉(zhuǎn)的離心力把雨滴甩走，如圖所示。

2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造2.1.1兩個(gè)例子(2)在垂直平面上旋轉(zhuǎn)一個(gè)小桶，旋轉(zhuǎn)的離心力給水以能量，旋轉(zhuǎn)的離心力把水甩走，如圖所示。2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造2.1.1兩個(gè)例子工作原理：離心泵在啟動(dòng)之前，應(yīng)先用水灌滿泵殼和吸水管道，然后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使葉輪和水作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，水受到離心力作用被甩出葉輪，經(jīng)蝸形泵殼中的流道而流入水泵的壓水管道，由壓水管道而輸入管網(wǎng)中去。在這同時(shí)，水泵葉輪中心處由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力作用下，沿吸水管而源源不斷地流入葉輪吸水口，又受到高速轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪的作用，被甩出葉輪而輸入壓水管道。這樣，就形成了離心泵的連續(xù)輸水。

2.1.２離心泵的工作原理與基本構(gòu)造2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造離心泵的工作原理葉片式水泵圖2.1.２離心泵的工作原理與基本構(gòu)造2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造２.１.３抽水裝置及抽水過(guò)程1、離心泵離心泵的抽水裝置底閥和蓮蓬頭彎管離心泵動(dòng)力機(jī)壓力管道出水池2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造1、離心泵２.１.３抽水裝置及抽水過(guò)程2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造2、軸流泵喇叭管彎管軸流泵動(dòng)力機(jī)壓力管道出水池２.１.３抽水裝置及抽水過(guò)程2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造

電動(dòng)機(jī)裝在水泵的上層，用聯(lián)軸器與水泵直接連接。水泵出水彎管與出水管路連接。泵運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪在水中旋轉(zhuǎn)，進(jìn)水池的水從喇叭管進(jìn)入葉輪后，經(jīng)導(dǎo)葉體、出水彎管和出水管流入出水池。軸流泵抽水裝置無(wú)需設(shè)置閘閥，停泵時(shí)斷流設(shè)備也采用拍門。管路附件僅有45o彎頭一只。２.１.３抽水裝置及抽水過(guò)程2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造軸流泵樞紐（嘉興市）２.１.３抽水裝置及抽水過(guò)程2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造軸流泵樞紐（嘉興市）設(shè)計(jì)者：某高校應(yīng)屆畢業(yè)生２.１.３抽水裝置及抽水過(guò)程2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造軸流泵樞紐（浙江杭嘉湖鹽官排澇樞紐）２.１.３抽水裝置及抽水過(guò)程2.1離心泵的工作原理與基本構(gòu)造

離心泵是由許多零件組成的，離心泵的組成主要有：葉輪、泵軸、泵殼、泵座、軸封裝置、減漏環(huán)、軸承座、聯(lián)軸器、軸向力平衡裝置。2.2離心泵的主要零件簡(jiǎn)介單級(jí)單吸臥式離心泵1-葉輪；2-泵軸；3-鍵；4-泵殼；5-泵座；6-灌水孔；7-放水孔，8-接真空表孔，9-接壓力表孔，10-泄水孔，11-填料盒；12-減漏環(huán)；13-軸承座；14-壓蓋調(diào)節(jié)螺栓；15-傳動(dòng)輪2.2離心泵的主要零件簡(jiǎn)介單級(jí)單吸臥式離心泵2.2離心泵的主要零件簡(jiǎn)介葉輪是離心泵的主要零件，葉輪的形狀和尺寸是通過(guò)水力計(jì)算來(lái)決定的。選擇葉輪材料時(shí)，除了要考慮離心力作用下的機(jī)械強(qiáng)度以外，還要考慮材料的耐磨和耐腐蝕性能。目前多數(shù)葉輪采用鑄鐵、鑄鋼和青銅制成。葉輪一般可分為單吸式葉輪與雙吸式葉輪兩種。單吸式葉輪是單邊吸水，葉輪的前蓋板與后蓋板呈不對(duì)稱狀。雙吸式葉輪兩邊吸水，葉輪蓋板呈對(duì)稱狀，一般大流量離心泵多數(shù)采用雙吸式葉輪。雙吸式葉輪

1-吸入口；2一輪蓋；3一葉片4一輪轂；5一軸孔單吸式葉輪

1-前蓋板；2一后蓋板；3一葉片4一葉槽；5一吸入口；6—輪轂；7—泵軸2.2離心泵的主要零件２.２.１葉輪葉輪按其蓋板情況可分封閉式葉輪、敞開式葉輪和半開式葉輪3種形式

封閉式敞開式半開式2.2離心泵的主要零件２.２.１葉輪鑄鐵水泵配件、泵軸泵鍵2.2離心泵的主要零件２.２.２泵軸泵殼通常鑄成蝸殼形，其過(guò)水部分要求有良好的水力條件。泵殼頂上設(shè)有充水和放氣的螺孔，以便在水泵起動(dòng)前用來(lái)充水及排走泵殼內(nèi)的空氣。2.2離心泵的主要零件２.２.３泵殼泵軸穿出泵殼時(shí)，在軸與殼之間存在著間隙，如不采取措施，間隙處就會(huì)有泄漏。當(dāng)間隙處的液體壓力大于大氣壓力(如單吸式離心泵)時(shí)，泵殼內(nèi)的高壓水就會(huì)通過(guò)此間隙向外大量泄漏；當(dāng)間隙處的液體壓力為真空(如雙吸式離心泵)時(shí)，則大氣就會(huì)從間隙處漏入泵內(nèi)，從而降低泵的吸水性能。為此，需在軸與殼之間的間隙處設(shè)置密封裝置，稱之為軸封。目前，應(yīng)用較多的軸封裝置有填料密封、機(jī)械密封。2.2離心泵的主要零件２.２.４軸封裝置五、軸封裝置葉輪水泵軸固定部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分的間隙２.２.４軸封裝置（１）葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處存在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)接縫，容易發(fā)生水的回流。產(chǎn)生容積損失。減漏環(huán)減漏環(huán)2.2離心泵的主要零件２.２.５減漏環(huán)（密封環(huán)）(2)機(jī)械密封DY101型系列機(jī)械密封2.2離心泵的主要零件２.２.５減漏環(huán)（密封環(huán)）112型系列機(jī)械密封2.2離心泵的主要零件２.２.５減漏環(huán)（密封環(huán)）減漏環(huán)(承磨環(huán))

葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處

1、泵殼；2、鑲在泵殼上的減漏環(huán)；3、葉輪；4、鑲在葉輪上的減漏環(huán)2.2離心泵的主要零件２.２.５減漏環(huán)（密封環(huán)）

ZHZ滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承2.2離心泵的主要零件２.２.５軸襯座ZML膜片及連軸器2.2離心泵的主要零件２.２.６聯(lián)軸器

平衡孔1排出壓力；2加裝的減漏環(huán)3平衡孔；4泵殼上的減漏環(huán)2.2離心泵的主要零件2.2軸向力平衡措施IS型單級(jí)單吸離心泵2.2離心泵的主要零件水泵的6個(gè)性能參數(shù)：

1、流量(抽水量)——水泵在單位時(shí)間內(nèi)所輸送的液體數(shù)量。用字母Q表示，常用的體積流量單位是m3／h或L／s。常用的重量流量單位是t／h。

2.３葉片泵的基本性能參數(shù)１流量水泵對(duì)單位重量(1kg)液體所作功，也即單位重量液體通過(guò)水泵后其能量的增值。用字母H表示，其單位為kg·m／kg，也可折算成被送液體的液柱高度(m)；工程中用國(guó)際壓力單位帕斯卡(Pa)表示。2.３葉片泵的基本性能參數(shù)２揚(yáng)程——泵軸得自原動(dòng)機(jī)所傳遞來(lái)的功率稱為軸功率，以N表示。原動(dòng)機(jī)為電力拖動(dòng)時(shí)，軸功率單位以kw表示。有效功率——單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)水泵的液體從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為2.３葉片泵的基本性能參數(shù)３軸功率水泵的有效功率與軸功率之比值，以η表示。

t：運(yùn)行時(shí)間hη1：水泵的效率

η2：電機(jī)的效率2.３葉片泵的基本性能參數(shù)４效率例：某水廠取水泵站，供水量Q＝8.64×104m3／d，揚(yáng)程H=30m；水泵及電機(jī)的效率均為70％，則該泵站工作10h其電耗值？水泵葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通常以每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)來(lái)表示，以字母n表示常用單位為r／min。

在往復(fù)泵中轉(zhuǎn)速通常以活塞往復(fù)的次數(shù)來(lái)表示(次／nlin)2.３葉片泵的基本性能參數(shù)５轉(zhuǎn)數(shù)

允許吸上真空高度(Hs)——指水泵在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(即水溫為20℃、表面壓力為一個(gè)標(biāo)推大氣壓)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水泵所允許的最大的吸上真空高度(即水泵吸入口的最大真空度)。單位為mH20。水泵廠一般常用Hs來(lái)反映離心泵的吸水性能。氣蝕余量(Hsv)——指水泵進(jìn)口處，單位重量液體所具有超過(guò)飽和蒸氣壓力的富裕能量。水泵廠一般常用氣蝕余量來(lái)反映軸流泵、鍋爐給水泵等的吸水性能。單位為mH20。氣蝕余量在水泵樣本中也有以Δh來(lái)表示的。2.３葉片泵的基本性能參數(shù)６允許吸上真空高度(Hs)及氣蝕余量(Hsv)(1)相對(duì)速度W；圓周速度u=R*ω；(牽連速度)絕對(duì)速度C=u+w(2)進(jìn)口工作角--C與u的夾角α；進(jìn)口安裝角—Ｕ反向與W的夾角β2.４離心泵的基本方程式１葉輪中液體的流動(dòng)情況（a)后彎式(β２＜90°)（b)徑向式(β２

＝

90°)（b)前彎式

(β２＞

90°)離心泵葉片形狀葉輪進(jìn)、出口速度四邊形

U２α２β２Ｗ２C２rC２C２uU1α1β1Ｗ1C1rC1C1u三點(diǎn)假定：

(1)液流是恒定流；

(2)葉槽中，液流均勻一致，葉輪同半徑處液流的同名速度相等。

(3)液流為理想液體，也即無(wú)粘滯性。2.４離心泵的基本方程式２基本方程式的推導(dǎo)恒定元流的動(dòng)量方程對(duì)某固定點(diǎn)取矩，可得到恒定元流的動(dòng)量矩方程單位時(shí)間里控制面內(nèi)恒定總流的動(dòng)量矩變化(流出液體的動(dòng)量矩與流入液體的動(dòng)量矩之矢量差)等于作用于該控制面內(nèi)所有液體質(zhì)點(diǎn)的外力矩之和。取進(jìn)出口輪緣(兩圓柱面)為控制面。組成M的外力有：1、葉片迎水面和背水面作用于水的壓力P2及Pl；2、作用葉輪進(jìn)出口圓柱面上的水壓力P3及P4，它們都沿著徑向，所以對(duì)轉(zhuǎn)軸沒有力矩；3、作用于水流的摩擦阻力P5及P6，但由于是理想液體，故不予考慮；4、重力的合力矩等于零

1、對(duì)輪心取矩2、葉輪對(duì)流體所作功率3、理論揚(yáng)程Cα2（1）為了提高水泵的揚(yáng)程和改善吸水性能，取α１＝90°，既Ｃ１u=0

則（2）

則增加轉(zhuǎn)速(n)相加大輪徑(D2)，可以提高水泵之揚(yáng)程。2.４離心泵的基本方程式３基本方程式的討論(3)離心泵的理論揚(yáng)程與液體的容重?zé)o關(guān)但當(dāng)輸送不同容重的液體時(shí)，水泵所消耗的功率將是不同的。(4)

水泵的揚(yáng)程由兩部分能量組成，一部分為勢(shì)揚(yáng)程(HD)，另一部分為動(dòng)揚(yáng)程(HP)，它在流出葉輪時(shí)，以比動(dòng)能的形式出現(xiàn)。(5)出水旋渦的影響(6)進(jìn)水旋渦的影響2.４離心泵的基本方程式３基本方程式的討論U1α1β1W2’C2C1uU1α1W1’’C1r=C1C1uW1’C2’C1u’W1C1rC1u’W1’動(dòng)揚(yáng)程和勢(shì)揚(yáng)程2.４離心泵的基本方程式３基本方程式的討論U1α1β1C1rC1C1uＷ１上式代入下式中整理得到動(dòng)揚(yáng)程勢(shì)揚(yáng)程主體部分假定1基本滿足。假定2“反旋現(xiàn)象”。假定3有水力損耗ηh——水力效率;p——修正系數(shù)。2.４離心泵的基本方程式４基本方程式的修正進(jìn)口安裝角β1對(duì)葉輪性能的影響2.４離心泵的基本方程式４基本方程式的修正α1β1C1rC1C1uＷ１α2Ｗ１’設(shè)計(jì)狀態(tài)下的理論揚(yáng)程計(jì)算公式出口安裝角β2對(duì)葉輪性能的影響2.４離心泵的基本方程式４基本方程式的修正α2β2C2rC2C2uＷ2X再代入得到上式的結(jié)果和葉片的安裝形式有沒有關(guān)系呢？2.４離心泵的基本方程式４基本方程式的修正（a)后彎式(β２＜90°)（b)徑向式(β２

＝

90°)（b)前彎式

(β２＞

90°)2.４離心泵的基本方程式４基本方程式的修正（a)后彎式(β２＜90°)（b)徑向式(β２

＝

90°)（b)前彎式

(β２＞

90°)β２對(duì)動(dòng)勢(shì)揚(yáng)程分配的影響1離心泵裝置

水泵配上管路及一切附件后的“系統(tǒng)”2水泵的總揚(yáng)程基本計(jì)算方法：（1）進(jìn)出口壓力表表示（校核）（2）用揚(yáng)升液體高度和水頭損失表示（設(shè)計(jì)）2.４離心泵的基本方程式５離心泵裝置的總揚(yáng)程３水泵裝置的工作揚(yáng)程（1）基本計(jì)算公式

Hd：以水柱高度表示的壓力表讀數(shù)（m）

Hv：以水柱高度表示的真空表讀數(shù)（m）（2）公式推導(dǎo):3水泵裝置的設(shè)計(jì)揚(yáng)程（1）基本計(jì)算公式:HST：水泵的靜揚(yáng)程（mH2O）Σh：水泵裝置管路中水頭損失之總和（mH2O）（2）公式推導(dǎo):同理：思考：對(duì)于公式有沒有簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行公式推導(dǎo)？注：本節(jié)中所介紹的求水泵揚(yáng)程公式，對(duì)于其它各種布置形式的水泵裝置也都適用，包括自灌式。自灌式水泵的公式推求，請(qǐng)大家自學(xué)。

例：水泵流量Q=120l

/s，吸水管管路長(zhǎng)度l1=20m；壓水管管路長(zhǎng)度l2=300m；吸水管徑Ds=350mm，壓水管徑Dd=300mm；吸水水面標(biāo)高58.0m；泵軸標(biāo)高60.0m；水廠混合池水面標(biāo)高90.0m。求水泵揚(yáng)程。

注：i1=0.0065,i2=0.0148；吸水進(jìn)口采用濾水網(wǎng)，90彎頭一個(gè)，DN=350*300mm漸縮管一個(gè)；壓水管按長(zhǎng)管計(jì)，局部水頭損失占沿程10%。

特性曲線：在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程、功率、效率等隨流量的變化關(guān)系稱為特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規(guī)律，可做為選泵和用泵的依據(jù)。各種型號(hào)離心泵的特性曲線不同，但都有共同的變化趨勢(shì)。2.５離心泵的特性曲線１

離心泵的特性曲線QT——泵理論流量(m3／s)。也即不考慮泵體內(nèi)容積損失(如漏泄量、回流量等)的水泵流量；F2——葉輪的出口面積(m2)；C2r——葉輪出口處水流絕對(duì)速度的徑向分速(m／s)。2.５離心泵的特性曲線１

離心泵的特性曲線的定性分析1、β２＜90°(1)直線QT-HT(2)直線I(3)扣除水頭損失(Ⅱ)摩阻、沖擊(4)扣除容積損失(Q-H線)(1)水力效率ηh：泵體內(nèi)兩部分水力損失必然要消耗一部分功率，使水泵的總效率下降。(2)容積