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第七章 水泵及水泵站,,1,本章內容 第一節(jié) 離心泵的構造與基本參數(shù) 第二節(jié) 離心泵的特性曲線和水泵 裝置的工作點 第三節(jié) 水泵站,2,水泵及水泵站的作用和地位,1.1.1水泵應用:采礦、冶金、電力、石油、化工、市政以及農林等部門。 例：航天、火電廠 1.1.2水泵在城市給排水的應用: 給水泵站 排水泵站,3,城市給排水系統(tǒng)工藝基本流程：,,取水,泵站,凈水,輸水,泵站,,,,,,,,,,,,,,,,去用水點,排出污水,入田,入江,,,,,,4,火力發(fā)電站生產系統(tǒng),,5,機場賓館,浦東國際機場、機場賓館和外運樓排水等,在市政建設中，泵站是給水排水工程必要的組成部分，是給水排水系統(tǒng)正常運轉的樞紐。,6,廣州火車東站廣場超大型景觀 瀑布,泵房內共設四臺瀑布水泵。開啟一臺為水膜壁流，開啟兩臺為大型水幕，開啟三至四臺為大型瀑布。二層水面配水采用多孔管水下出水與涌泉出水相結合，均勻布置。既使溢流堰口配水均勻，也可使水流象巨濤拍擊陡壁礁崖，似自然山泉瀑布。還可在出流水面上形成1.5m高涌泉水柱與0.5m高涌泉結合的水景造型，同時又加強池水的充氧作用，防止水質腐蝕。,7,體育場館排水,上海八萬人體育場的比賽場館排水及其外圍奧林匹克賓館等建筑物排水,8,典型應用 海水泵,北京工體富國海底世界 21臺飛力泵 1997年 大連老虎灘海洋水族館 90臺飛力泵 2001年 上海海洋館 16臺飛力泵 2001年 廈門鼓浪嶼海底世界 8 臺飛力泵 1998年,9,地下水補給改進工程,美國加利福尼亞洲橘子城,10,,進入 / 提升泵站,PL-泵/ N-泵,污泥處理 N-泵,回流活性污泥 PL-泵/ N-泵,污水處理廠,11,污水處理,昆明第三污水廠,鼓風機房,12,城市供水中95%~98%是用來維持水泵的運轉; 一般城鎮(zhèn)水廠中制水成本的40%~70%是水泵消耗的電費; 全國水泵機組的電能消耗的占全國總電耗的21%； 火電廠中各類泵和風機總耗電約占整個廠用電量的70%~80%，整個廠用電約占發(fā)電量的12%。,,從用電量角度看水泵站的重要地位,13,1.2 水泵定義及分類,1.2.1水泵的定義 水泵是一種轉換能量的機械，它通過工作體的運動，把外加的能量傳給被抽送的液體，使其能量增加。 電能 機械能 壓能（勢能）,,,14,1.2.2水泵的分類 (1)葉片式水泵：離心泵、軸流泵、混流泵等。 (2)容積式水泵：活塞式往復泵、轉子泵等。 (3)其它類型水泵：螺旋泵、射流泵(又稱水射器)、水錘泵、水輪泵以及氣升泵等。,15,水泵分類:,,,16,水泵按壓力分類:,低壓泵：壓力在2MPa以下； 中壓泵：壓力在2~6MPa； 高壓泵：壓力在6MPa以上。,17,各種泵的使用范圍:,,,18,IS型單吸離心泵,葉輪,19,S型雙吸離心泵,20,21,22,軸流泵,,23,ZLB型立式軸流泵,葉輪 1、固定式 2、半調節(jié),24,軸流管道泵的葉輪設計成軸流式。轉速很高，如果電機功率、葉輪直徑、管道直徑足夠大的話，流量可以很大。 軸流管道泵的性能特點 1、管道泵結構緊湊,機泵一體化,體積小.其立式結構具有安裝占地面積小,運行平穩(wěn),安裝無需調整 2、泵進出口設計成規(guī)格相同法蘭,且位于同一中心在線,可象閥門一樣直接安裝在管路上,且中心低,便于管道布置,安裝方便. 3、泵與電機同軸,軸向尺寸短,使泵運行更加平穩(wěn),噪音低. 4、取消傳統(tǒng)軸封方式,避免了輸送介質的外泄,因此具有完全無泄漏的顯著特點.,25,葉輪 1、低比速 2、高比速,混流泵,26,混流泵，英文為：Mixed flow pump 當原動機帶動葉輪旋轉后，對液體的作用既有離心力又有軸向推力，是離心泵和軸流泵的綜合，液體斜向流出葉輪。因此它是介于離心泵和軸流泵之間的一種泵。混流泵的比轉速高于離心泵，低于軸流泵，一般在300-500之間。它的揚程30米比軸流泵高，但流量比軸流泵小，比離心泵大。,27,1.2.3各種水泵特點： 1、往復泵的特點小流量、高揚程。 2、軸流泵、混流泵的特點大流量、低揚程。 3、離心泵的特點界于兩者之間。,28,離心泵的類型,清水泵,IS、IR 型單級單吸離心泵,ISG 型管道離心泵,29,離心泵的類型,D 系列多級離心泵,TSWA型臥式多級泵 T —— 透平式 S —— 單吸泵 W —— 介質溫度低于80℃ A —— 第一次更新,30,離心泵的類型,31,離心泵的類型,S 型單級雙吸離心泵,KSY 雙吸中開式離心泵,S、SA、SH 型單級雙吸中開式離心泵,32,,,,活塞泵,33,往復泵,往復泵的工作原理,結構：由泵缸、活塞、活塞桿、吸入和排出單向閥（活門）構成，有電動和汽動兩種驅動形式。 原理：活塞往復運動，在泵缸中造成容積的變化并形成負壓和正壓，完成一次吸入和排出。,34,35,,螺旋泵,36,真空泵 （Vacuum Pump）,,水環(huán)真空泵,水環(huán)真空泵屬濕式真空泵，結構簡單。由于旋轉部分沒有機械摩擦，使用壽命長，操作可靠。適用于抽吸夾帶有液體的氣體。但效率低，一般為30%~50%，所能造成的真空度還受泵體內水溫的限制。,由圓形的泵殼和帶有輻射狀葉片的葉輪組成。葉輪偏心安裝。泵內充有一定量的水，當葉輪旋轉時，水在離心力作用下形成水環(huán)，將葉片間的空隙分隔為大小不等的氣室，當氣室由小變大時、形成真空吸入氣體；當氣室由大到小時，氣體被壓縮排出。,37,38,真空泵 （Vacuum Pump）,旋片真空泵,由泵殼、帶有兩個旋片的偏心轉子和排氣閥片組成。泵工作時，旋片始終將泵腔分為吸氣、排氣兩個工作室，轉子每轉一周，完成兩次吸、排氣過程。,特點：干式真空泵，適用于抽除干燥或含有少量可凝性蒸汽的氣體。不適宜抽除含塵和對潤滑油起化學反應的氣體。 可達較高的真空度，如能有效控制管路與泵等接口處的空氣漏入，且采用高質量的真空油，真空度可達99.99%以上。,39,旋片式真空泵 旋片泵的旋片把轉子、泵腔和兩個端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三部分，當轉子按箭頭方向旋轉時，與吸氣口相通的空間A的容積是逐漸增大的，正處于吸氣過程。而與排氣口相通的空間C的容積是逐漸縮小的，正處于排氣過程。居中的空間B的容積也是逐漸減小的，正處于壓縮過程。,40,真空泵 （Vacuum Pump）,往復式真空泵,工作原理與往復式壓縮機相同，只是因抽吸氣體壓強很小，結構上要求排出和吸入閥門更加輕巧靈活，易于啟動。 達到較高真空度時，泵的壓縮比很高，如95%的真空度，壓縮比約為20左右，為減少余隙的不利影響，真空泵氣缸設有一連通活塞左、右兩端的平衡氣道。在排氣終了時讓平衡氣道短時間連通，使余隙中的殘留氣體從活塞的一側流至另一側，從而減少余隙的影響。 往復式真空泵屬干式真空泵，不適宜抽吸含有較多可凝性蒸汽的氣體。,41,真空泵 （Vacuum Pump）,噴射真空泵,利用工作流體通過噴嘴高速射流時產生真空將氣體吸入，在泵體內與工作流體混合后排出。工作流體可以是蒸汽或液體； 結構簡單，無運動部件，但效率低，工作流體消耗大。單級可達 90% 的真空度，多級噴射泵可獲得更高的真空度。,,W 系列水力噴射器,CP 型系列噴射泵,42,蒸汽噴射泵工作時蒸汽進入噴嘴后，高速噴出，產生低壓，將氣體吸入并在混合室混合，經擴大管后，動能轉變?yōu)閴簭娔?。如果吸入的氣體來自容器，容器減壓，即可稱作噴射真空泵。,43,其它泵,計量泵（Metering pump）：又稱比例泵。計量泵的傳動裝置是通過偏心輪把電機的旋轉運動變成柱塞的往復運動。偏心輪的偏心距可調，以此來改變柱塞往復的行程，從而達到調節(jié)和控制泵的流量的目的。計量泵一般用于要求輸液量十分準確或幾種液體要求按一定配比輸送的場合。,YJH 系列隔膜計量泵 1、電機 2、蝸輪蝸桿 3、凸輪 4、推桿 5、膜片 6、調節(jié)手輪 7、排出閥 8、吸入閥 9、泵頭,44,其它泵,JJM 系列計量泵,J 系列計量泵,JKM 系列計量泵 （液壓驅動）,45,其它泵,隔膜泵：用彈性金屬薄片或耐腐蝕性橡皮制成的隔膜將活柱與被輸送液體隔開，與活柱相通的一側則充滿油或水。 當活柱往復運動時，迫使隔膜交替向兩側彎曲，將液體吸入和排出。,,隔膜泵因其獨特的結構，適宜輸送腐蝕性液體或懸浮液。,46,氣動隔膜泵是一種新型輸送機械，是目前國內最新穎的一種泵類。氣動隔膜泵工作時為了使活柱不與腐蝕性料液直接接觸，將氣缸腔體與液料用隔膜分開，實質也是往復泵的原理。 泵不會過熱，不會產生電火花，可以空運行，而不會有危險，可以潛水工作,47,其它泵,齒輪泵：旋轉類正位移泵。兩齒輪在泵吸入口脫離嚙合，形成低壓區(qū)，液體被吸入并隨齒輪的轉動被強行壓向排出端。在排出端兩齒輪又相互嚙合形成高壓區(qū)將液體擠壓出去。 齒輪泵可產生較高的揚程，但流量小。適用于輸送高粘度液體或糊狀物料，但不宜輸送含固體顆粒的懸浮液。,,48,49,羅茨真空泵 羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風機相似。由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0內，再經排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封閉狀態(tài)，所以，在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣，v0空間與排氣側相通時，由于排氣側氣體壓強較高，則有一部分氣體返沖到空間v0中去，使氣體壓強突然增高。當轉子繼續(xù)轉動時，氣體排出泵外,50,其它泵,螺桿泵：按螺桿的數(shù)目，有單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵以及五螺桿泵。螺桿泵的工作原理與齒輪泵相似，是借助轉動的螺桿與泵殼上的內螺紋、或螺桿與螺桿相互嚙合將液體沿軸向推進，最終由排出口排出。 螺桿泵壓頭高、效率高、無噪音、適用于輸送高粘度液體。,,51,52,,其它泵,蠕動泵（軟管泵）：,53,其它泵,旋渦泵：一種特殊類型的離心泵。葉輪為一圓盤，四周由凹槽構成的葉片成輻射狀排列，葉片數(shù)目可多達幾十片。葉輪旋轉過程中泵內液體隨之旋轉的同時，又在徑向環(huán)隙的作用下多次進入葉片反復作旋轉運動，從而獲得較高能量。,,54,55,1.2.4水泵的發(fā)展趨勢 1、大型化、大容量化 特別是取水水泵和排水水泵 2、高揚程、高轉速 單級揚程已經達到1000m。 3、系列化、通用化和標準化 按照通用標準,56,SLOW900-900單級雙吸離心泵是專門為深圳自來水廠開發(fā)的大型泵。 該泵泵體重6.3噸，泵蓋重2.5噸，泵的總高度2.8m，進出水法蘭間距2.8m，軸承檔間距2.8m，進水法蘭最大外徑為1.23m，出水法蘭最大外徑為1.12m。,57,魁岐排澇站廠房內的3臺斜置軸流大型水泵,58,59,水泵類型分類,水泵包括葉輪泵、容積泵、射流泵、氣提泵等等。 根據(jù)用途劃分： 清水泵、排污泵 葉輪泵按照其工作原理的不同劃分： 1、離心泵 2、混流泵、3軸流泵三種。 離心泵包括單吸泵、雙吸泵、立式泵、液下泵等等。,水泵是提升和輸送水及其他液體的機械。,60,混流泵,,61,第一節(jié) 離心泵的構造與基本參數(shù),,62,,,63,一、離心泵的構造,葉輪：是離心泵的主要部件 泵軸： 用來固定葉輪，同時向葉輪傳遞能量 泵殼 包在葉輪外面的呈蝸殼狀的零件。 泵座 作用是將泵殼固定 密封裝置 填料函、減漏環(huán) 泵軸的支撐——軸承座,64,二、離心泵的基本參數(shù),1.流量 2.揚程 3.軸功率、有效功率和效率 4.轉速 5.允許吸上真空高度及氣蝕余量,65,一、離心泵的特性曲線,水泵特性曲線的意義 水泵特性曲線的形式 實測特性曲線（重點） 二、管路的特性曲線 三、水泵的工作點 四、工作點的改變,,第二節(jié) 離心泵的特性曲線和水泵裝置的工作點,66,,工況點 水泵瞬時工況點：水泵運行時，某一瞬時的出水流量、揚程、軸功率、效率及吸上真空高度等稱水泵瞬時工況點。 決定離心泵裝置工況點的因素 （1）水泵本身型號； （2）水泵實際轉速； （3）管路系統(tǒng)及邊界條件。,67,管路系統(tǒng)的特性曲線 管路總水頭損失,,管道水頭損失特性曲線,管道系統(tǒng)特性曲線,68,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M,K,D,HST,HST,,,,,,Q,QM,H,Q-ΣH,Q-H,ΣH,,,圖解法求離心泵裝置的工況點 （１）直接法,離心泵裝置的工況點,,HM,K1,QK,,QD,閥門全開時， 為極限工況點,69,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,HST,Q,QM,H,Q-Σh,Q-H,（２）折引法,離心泵裝置的工況點,,,,,,,Q’-H’,M1,,HM,Σh,70,,離心泵裝置工況點的改變 泵的工作點由兩條特性曲線所決定，因而改變其中之一或者同時改變即可實現(xiàn)流量的調節(jié)。 (1)自動調節(jié),A,,,,QA,設有前置水塔時,71,(2)人工調節(jié) 調節(jié)閥門；調節(jié)轉速； 調節(jié)葉輪；水泵的聯(lián)合運行,優(yōu)點：調節(jié)流量，簡便易行，可連續(xù)變化 缺點：關小閥門時增大了流動阻力，額外消耗了部分能量，經濟上不夠合理。,,,,QA,,A,H,Q,,改變閥門開度,B1,,,72,工況調節(jié)的方式,1 通過改變管路特性來改變工況點，如自動調節(jié)，閥門調節(jié)等 2 通過改變水泵特性來改變工況點，如變速調節(jié)，切削調節(jié)等 3 多泵并聯(lián)運行的裝置，利用定速泵與調速泵并聯(lián)工作可改變裝置工況；控制并聯(lián)工作的水泵數(shù)可改變裝置工況。,73,第三節(jié) 水泵站,一、水泵的選擇 1.設計總流量 2.揚程 3.同時工作水泵臺數(shù)的確定 4.水泵型號的確定,74,二、水泵房的平面布置,1.水泵房的平面布置形式 （1）單排并列式（2）單行順列式 （3）雙行交錯并列式（4）雙行順列式 （5）斜向排列 2.泵房平面尺寸 3.水泵安裝高度,75,三、泵站的輔助建、構筑物,1.吸水井 2.變配電室 3.值班室,76,P151 ，3,本章作業(yè),77,