水处理机械设备(阀门、泵).ppt

水污染控制工程,8.1 概述8.2 常用机械知识8.3 设备常用材料及管配件8.4 阀门8.5 泵 8.6 风机8.7 格栅除污机,第八章 水处理机械设备,第八章 水处理机械设备,8.8 除砂机与砂水分离设备8.9 刮泥机8.10 吸泥机8.11 曝气设备8.12 滗水器 8.13 污泥脱水设备,第八章 水处理机械设备,基本内容与要求：1 常用机械知识（1）熟悉金属的性能（2）熟悉金属材料的分类（3）熟悉钢的热处理知识（4）熟悉螺纹连接知识2 识图（1）了解机械制图基本知识（2）了解正投影（3）了解识图的方法和步骤,第八章 水处理机械设备,3 设备常用材料及管配件（1）熟悉金属材料（2）熟悉非金属材料（3）熟悉管配件的种类、性能和用途、管配件的链接（4）管道防腐（5）管道保温 1）了解常用保温材料 2）了解保温施工的一般要求及注意事项,第八章 水处理机械设备,4 阀门（1）掌握阀门的结构和用途（2）掌握阀门的使用和保养（3）掌握阀门的安装（4）掌握安全阀的安装5 泵（1）水处理常用泵的分类与性能参数熟悉叶片式泵、容积式泵、其他类型泵、泵性能参数（2）离心泵：掌握离心泵的工作原理与构造、离心泵的主要零部件、离心泵的类型及离心泵的性能曲线（3）泵的运行与维护掌握离心泵起动前的准备工作、泵起动与起动后的检查、水泵机组的运行要求、水泵的停止,第八章 水处理机械设备,6 风机掌握水处理常用风机的基本知识：（1）离心风机的特性、型式（2）罗茨风机的特性、型式（3）常用风机主要工作参数和型号表示方法7 格栅除污机（1）掌握格栅除污机种类、结构和工作原理（2）掌握格栅除污机的运行管理；（3）掌握格栅除污机的故障与处理,第八章 水处理机械设备,8 除砂机与砂水分离设备（1）掌握除砂机的种类、结构和工作原理（2）掌握砂水分离设备的种类、结构和工作原理（3）掌握除砂机和砂水分离设备的运行管理9 刮泥机（1）掌握刮泥机的种类、结构和工作原理（2）掌握刮泥机的运行管理10 吸泥机（1）掌握吸泥机的分类（2）掌握吸泥机的运行管理,第八章 水处理机械设备,11 曝气设备（1）掌握鼓风曝气设备的分类、结构与特点（2）掌握机械曝气设备的分类、结构与特点12 滗水器（1）掌握滗水器的分类、工作原理和应用（2）掌握滗水器运行管理污泥脱水设备（1）掌握污泥脱水设备的分类、工作原理和应用（2）掌握污泥脱水设备的运行管理,8.1 概述,废水处理机械设备的重要性：废水处理都是借助或通过物理的、化学的和生物的单元操作过程完成。随着水处理技术和污水处理自动化的发展，废水处理设施使用的机械设备越来越多，也越来越复杂。所以掌握基本的水处理机械设备的知识是十分必要的。,8.2 常用机械知识,一、机械基础知识机械基础知识应熟悉一下几点：,金属的性能金属材料的分类钢的热处理知识螺纹连接加工偏差量具,1、金属的性能主要指机械性能、物理性能、化学性能和工艺性能。（1）机械性能：金属材料在不同性质外力作用下表现的抵抗能力，也称力学性能。如：弹性、塑性、强度、硬度、韧性等。（2）物理性能：如导电性、导热性、热膨胀性、熔点、磁性、密度等。（3）化学性能：金属在常温或高温时抵抗各种化学作用的能力。如耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化。以上三种性能统称为使用性能。（4）工艺性能：材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度，如：铸造性，锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性等。,2、金属材料的分类金属材料是目前应用最为广泛的工程材料。常用的金属材料主要有碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、以及部分有色金属材料等。,中碳钢,高碳钢,3、钢的热处理知识（1）热处理概念：热处理就是将钢在固态下通过加热、保温和不同的冷却方式，改变金属内部组织结构，从而获得所需性能的操作工艺。,（2）退火 1）定义：退火 是将钢加热到高于临界温度4060 以上（一般为710750，各别可达到800900），保温一段时间后，然后缓慢冷却(如随炉或埋入导热性能较差的介质中)，从而获得接近于平衡组织的一种热处理工艺。2）目的及作用：退火可降低硬度；消除内应力，提高钢材冷变形后的塑性；还可细化晶粒，改善组织，防治加工后变形。3）主要退火工艺有：完全退火、球化退火和去应力退火等。,（3）正火 1）定义：正火是将钢加热到临界温度以上（3050）的温度，保温后从炉中取出在空气中冷却的一种操作方法。（冷却速度快，工作效率高）2）目的及作用：改善钢的切削加工性能；细化晶粒，均匀组织，提高机械性能；消除内应力。3）优点：正火是在炉外冷却，不占用加热设备，生产周期比退火短，生产效率高，能量消耗少，工艺简单、经济，所以，低碳钢多采用正火来代替退火。,（4）淬火 1）定义：将钢加热到临界温度以上（3050），保温后在水或油中快速冷却的操作工艺称为淬火。2）目的：使钢获得高的硬度、耐腐蚀性；使钢在回火获得某种特殊性能。如较高的弹性、韧性和强度。,（5）回火 1）定义：回火就是将淬火后的钢重新加热到临界温度以下的某一温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却的热处理方法。2）目的消除钢件淬火时所产生的脆性和内应力，防止变形或开裂。调整和稳定淬火时钢的结晶组织，使淬火组织趋于稳定。提高钢件的塑性和冲击韧性。回火，一般也是热处理的最后一道工序。,（6）调质 1）定义：淬火后在450650进行高温回火称为调质。2）目的用来使钢获得高韧性和足够的强度。重要的齿轮、杆、轴等零件是经过调质进行处理的。,4、螺纹链接 把需要相对固定在一起的零件用螺纹零件联接起来，这种联接称为螺纹联接；（1）螺纹的形成：在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹。在圆柱体内表面上形成的螺纹，称为内螺纹。如图8-1所示。（2）螺纹三要素牙形：通过螺纹轴线的螺纹牙齿的剖面形状，如三 角形、梯形、锯齿形等。大径：螺纹的最大直径，也称公称直径。螺距：在导面的素线方向上相邻两牙对应两点间的 距离,5、加工偏差（1）公差：允许尺寸的变动量，称为公差。（2）上偏差：最大极限尺寸和基本尺寸之差。（3）下偏差：最小极限尺寸和基本尺寸之差。（4）实际偏差：实际尺寸与基本尺寸之差。上、下偏差可以是正数、也可以是负数、也可以为零。如：图纸上所注的轴的直径 基本尺寸：40mm 最大极限尺寸：400.01540.015mm 最小极限尺寸：400.01039.990mm 公差：40.01539.900.025mm 上偏差：40.015400.015mm 下偏差：39.90400.010mm,6、量具 目前所用的测量工具简称为量具。如游标卡尺、千分尺、百分表、量规、塞尺等。（1）游标卡尺（中等精度的量具）主要用于测量内、外直径和宽度、深度等。结构：主尺、副尺（游标）读数方法：查出副尺零线前主尺上的整数。在副尺上，查出与主尺刻线对齐的那一条刻线的读数，即为小数。将主尺上的整数和副尺上的小数相加即得。,6、量具（2）千分尺（精密量具，生产中常用）主要测量工件的长、宽、厚及外径，精度可达0.01mm。,结构：弓架、固定测站、固定套筒（带有刻度的主尺）、活动测轴（测轴另一端是螺杆、螺距是0.5mm）、活动套筒、止动销、棘轮等。,6、量具（3）塞尺（探细尺、厚薄规）由不同厚度的薄钢片组成的测量工具。在每一片钢片上都可有厚度的尺寸数字，用来测量工件的间隙。,8.3 设备常用材料及管配件,根据它们的化学组成分为：金属材料和非金属材料。8.3.1 金属材料水处理设备用金属材料主要为：（1）钢铁；（2）生铁；（3）碳钢（指含碳量低于2%的铁碳合金）,8.3.1 金属材料,一、钢铁,钢铁是指铁和碳、硅、锰、磷、硫以及少量其它元素所组成的合金。也称为铁碳合金。,二、生铁,定义：是指还有非铁杂质较多的铁碳合金。主要元素：硅、硫、锰、磷等。特点：质硬而脆，缺乏韧性；耐酸碱性差；易生锈。分类：炼钢生铁和铸造生铁（铸铁）,铸铁分类：（1）白口铸铁：其中的碳全部以渗碳体形式存在，因此质硬而脆，在近中性或碱性溶液中具有很高的耐腐蚀性。（2）灰铸铁：其中的碳全部或部分以片状石墨形态存在，所以耐磨、消振，但强度和塑性比碳钢低，韧性差。（3）可锻铸铁：由白口铸铁经过退火制成的，有良好的延展性。（4）球墨铸铁：球墨铸铁中的石墨以球状存在。其强度、塑性和弹性都比灰铸铁好，有良好的消振性、耐磨性和抗氧化性，可代替某些钢材，制造重要的机械零件。（5）高硅铸铁：含硅量在14%18%，耐腐蚀性好。,三、碳钢,特点：随着碳含量的增加，碳钢抗拉强度和硬度呈线性增加，而塑性和抗击强度则下降,8.3.2 非金属材料,一、非金属无机材料,主要有铸石、玻璃、搪瓷、水泥及其制品等。,二、有机高分子材料,主要可分为塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂以及功能高分子材料和高分子生物材料等。,1、热塑性塑料在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。常见的热塑性高分子材料有：（1）聚乙烯（PE)（2）聚氯乙烯（PVC）（3）聚丙烯（PP）（4）聚丁烯（ABS）除此之外，还有氯氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯氰、聚甲醛、聚氧化乙烯、等。,2、热固性塑料 因受热或在其他条件作用下固化呈不溶性物料的塑料。,8.3.3 管配件,一、管配件的种类、性能和用途,常用的管配件主要由金属或非金属材料制成。1、铸铁管性能：耐腐蚀性能好；耐用；价低。用途：广泛用于上下水管道。排水铸铁管常用配件：弯头、乙字管、三通、四通和大小头等。,2、钢管性能：强度大，能耐高压；韧性好，乃振动；质轻，长度厂，连接时接头少。用途：水处理装置常用焊接钢管。钢管常用的配件：管箍、三通、四通和异径弯头和活接头等。,3、塑料管聚氯乙烯管（UPVC）、聚乙烯管（PE）、聚丙烯管（PP）和聚丁烯管（ABS）性能：稳定性好，耐腐蚀，可塑性好，易加工，安装方便；质轻；管内壁光滑，水头损失少。但是强度低，不耐高压和高温，易老化。用途：适用于压力较低的排水管道硬聚氯乙烯管配件：（1）注塑配件：弯头、三通、四通、大小头、套管、存水弯、伸缩节和束接等。采用螺纹接头或带承插管接头。（2）热加工焊接管件,二、管配件的连接,1、螺纹连接用途：适用于管径DN100mm、工作压强P1.0MPa的水管道。广泛用于上下水管道。分类：管螺纹分为圆锥管螺纹（用于管道接口）和圆柱管螺纹（用于活接头等管件）。注意：螺纹连接时不能用力过猛，以免损坏零件，上紧后连接处突出的填料应清理干净。,2、法兰连接用途：适用于管道与管道。管道与设备或者阀门的连接。但不适于埋地管道的连接，因螺栓易锈蚀，拆卸困难。注意：（1）连接时必须将密封面清洗干净；（2）焊缝高出密封面的部分应挫平，垫圈放 置应平整；（3）安装时必须使法兰密封面与管子中心线垂直；（4）法兰内圆必应小于管内径，外径不应大于法兰盘的凸面边缘。,3、承插连接用途：适用于带承插口的铸铁管。注意：承插连接分为嵌缝和密封两道工序。,4、焊接连接用途：适用于高温高压管道的连接。常用于不需要经常拆卸的管道连接。缺点：焊缝易腐蚀、拆卸不方便。注意：（1）当管壁厚度超过4mm时，需对焊接口端进行坡口处理。（2）应进行焊前预热和焊后热处理。,承插连接,电热熔焊接连接,5、黏合连接用途：适用于塑料管的连接。,特殊情况：硬聚氯乙烯管采用承插连接。,一、分类水处理厂使用的阀门有：1、从介质的种类分：污水阀门、污泥阀门、清水阀门、气体阀门、油阀门等。2、从功能分：有截止阀、流量控制阀、止回阀、安全阀等。3、从结构分：有闸阀、蝶阀、球阀、旋塞阀、角阀等。阀门最基本的参数是流通直径和介质工作压强。,返回,8.4 阀门,闸阀具有流体阻力小、开闭所需外力较小、介质的流向不受限制等优点；但外形尺寸和开启高度都较大、安装所需空间较大、水中有杂质落入阀座后阀不能关闭严密、关闭过程中密封面间的相对摩擦容易引起擦伤现象。,二、主要常用阀门的结构和用途1、闸阀是指关闭件(闸板)由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门。流通介质:清水、污水、污泥、浮渣、是油、气。流通直径：501000mm最大工作压强：可达24MPa。,低温闸阀,闸阀,保温闸阀,闸阀特点是当阀门全开时通道完全无障碍，不会发生缠绕，故特别适合在含大量杂质的污水、污泥管道中使用。,电动闸阀,快速排污阀,楔式闸阀,2、蝶阀是指启闭件(蝶板)绕固定轴旋转的阀门。是水处理中使用最广泛的阀门。流通介质：污水、清水、活性污泥、曝气用低压气体等。最大流通直径：可超过2m。阀体一般由铸铁制成，特殊的也用不锈钢及工程塑料等制作。,蝶阀具有密封性好、操作力矩小、开闭时间短、安装空间小、重量轻等优点；蝶阀的主要缺点是蝶板占据一定的过水断面，增大水头损失，且易挂积杂物和纤维。,电动蝶阀,对夹式衬胶蝶阀,对夹式手柄三偏心蝶阀,法兰式手柄三偏心蝶阀,常见故障分析及维修 开启不灵活：原因是橡胶老化，蝶板卡死，维修、更换O形圈。蝶阀关不严、有泄漏：原因是蝶板磨损或橡胶磨损，密封压圈磨损，维修、更换相应零部件。,3、球阀是指以球体作为关闭件，启闭件（球体）绕垂直于通路的轴线旋转的阀门。其特点是阀芯为球形，中间有一与其通经相同的通孔，阀门的启闭方式与蝶阀一样为阀芯的转动。流通直径：DN10500mm工作压力:PN1.6M15作用原理：借助手柄或其他驱动装置在阀杆上端施加一定转矩并传递给球体，使它旋转90，球体通孔与阀体通道中心线重合或垂直，球阀就完成全开或全闭操作。常用在含杂物较多的中小型管道，如污泥、浮渣管道中。另外在污泥消化系统中的沼气管道上也常常使用球阀。流通直径一般400mm。球阀特点：具有密封性好、动作灵活，适应介质广泛。主要缺点是球阀与相同通经其他阀门比，体积质量大，成本高。,电动球阀,法兰球阀,三通球阀,气动球阀,电动开关球阀,气动三片式球阀,蜗轮保温球阀,4、锥形泥阀锥形泥阀多用于沉淀池或曝气池池底的排泥；在静压式的吸泥机上，锥形阀则用于控制活性污泥的流量。启动方式：上下平动，阀板与螺杆相连接，一般采用明杆连接、电动或手动启闭。工作特点：当开度（指提升高度与通径的比值）为0.2时，其流量变化最大。0.2开度时的流量为全开的80%，0.3开度时则基本上与全开一样，因此大部分锥阀最大开度为0.30.4。锥形泥阀优点是成本较低，不易堵塞，易于疏通，维修方便。缺点是如果水深超过3m不宜使用。,锥形阀底座,锥形阀,5、止回阀定义：是指启闭件(阀瓣或阀芯)借介质作用力，自动阻止介质逆流的阀门。又称逆止阀或者单向阀分类：根据启闭件动作方式不同，可进一步分为旋启式止回阀、升降式止回阀、消声止回阀、缓闭止回阀等类型，常用的为旋启式和缓闭式。设置地点：在废水处理厂，每台水泵或风机的出水口或出风口安装一个止回阀，防止倒流。工作原理：当介质正向流动时，活瓣门在介质的冲击下全部打开，管道畅通无阻；当介质倒流的情况下，活瓣门在介质的反向压力下关闭，以阻止倒流的继续，从而保证了整个管网的正常运行，保护了水泵和鼓风机。,图片,H44H/T 型旋启式止回阀,HC41X型节能消声止回阀,大口径节能止回阀,升降式止回阀,H13W型立式止回阀结构弹簧回位，可垂直或水平安装均可 适用于工作介质为油、水、液体的管道系统,二、阀门的使用和保养1、阀门的润滑部位以螺杆、减速机构的齿轮及蜗轮、蜗杆为主，这些部件应每三个月加注一次润滑脂。阀门的螺杆，每年至少一次清洗并涂润滑脂。2、使用电动阀门时，注意手轮是否脱开，板杆是否在电动位置上。3、在手动开闭阀门时注意，如果感到费力有故障时，应排除故障后在转动。当闸门闭合后应将闸门手柄反转一两转，有利于阀门的再次开启。4、应将阀门的开度指示器的指针调整到正确的位置。5、在北方，冬季注意阀门的防冻措施。6、长期不使用的阀门与闸阀，应定期运转一两次，防止锈死或淤死。,三、阀门的安装要求1、安装前应按设计核对型号，并根据介质流向确定其安装方向。2、检查、清理阀件各部位的污物、氧化铁屑、沙粒等，防止污物划伤阀的密封面。3、检查填料是否完好，一般安装前要重新塞好填料，调整好填料压盖。4、检查阀杆是否歪斜，操作机构和传动装置是否灵活，试开试关一次，检查能够关闭严密。5、水平管道上的阀门，其阀杆一般应安装在上半圆范围内。6、安装铸铁、硅铁阀件时，要防止因强力连接或受力不均而引起的损坏。,7、安装电动和气动阀门时，应使执行机构位于阀门的上部。8、截止阀的介质流过方向必须由下向上流经阀盘。9、闸阀不宜倒装，明杆阀门一般不装在地下。10、升降式止回阀应水平安装。11、旋启式止回阀只要保证旋板的放置轴呈水平即可，可装在水平或垂直的管道上。如果在垂直的管道上安装，流向必须由下向上流。,8.5 泵,一、流体输送机械的作用,泵是将原动机（如电动机、汽轮机等）提供的机械能转换成流体的机械能，以达到输送流体或造成流体循环流动等目的的机械。在污水处理厂，水泵类设备约占机械设备总投资额的15%以上，且从能耗讲也是主要耗能设备，所以是主要的动力设备。,二、水处理常用泵分类：水泵按其作用原理可分为以下三类：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改变来完成的。一般使工作室容积改变的方式有往复运动和旋转运动两种。3、其它类型水泵：这类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、水轮泵以及气升泵。,其中叶片式水泵分类如下：,根据叶轮出水的水流方向可将叶片式水泵分为径向流、轴向流和斜向流三种：径向流的叶轮称为离心泵，液体质点在叶轮中流动时主要受到的是离心力作用。轴向流的叶轮称为轴流泵，液体质点在叶轮中流动时主要受到的是轴向升力的作用。斜向流的叶轮称为混流泵，它是上述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。,叶片式水泵图,叶轮,IS型单吸离心泵,S型双吸离心泵,叶轮1、固定式 2、半调节,ZLB型立式轴流泵,叶轮1、低比速 2、高比速,混流泵,隔膜泵,螺杆泵,往复泵,旋涡泵,返回,8.5.1 离心泵,离心泵的分类 离心泵的性能参数 离心泵的主要部件和工作原理 离心泵特性曲线 离心泵的工作点和流量调节 离心泵的气蚀与安装高度 离心泵的类型、选用、安装与操作,返回,一、离心泵的分类1、按叶轮进水方式分：单吸泵：单侧进水式泵，叶轮上只有一个进水口双吸泵：双侧进水式泵，叶轮两侧都有一个进水口，它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是两个单吸泵叶轮背靠背放在一起。2、按工作叶轮数目分：单级泵：泵轴上只有一个叶轮多级泵：泵轴上有两个或两个以上的叶轮。泵的总扬程为几个叶轮产生的沿程之和。,3按工作压力分：低压泵:扬程低于20m水柱；中压泵：扬程在20-160m水柱；高压泵：扬程高于160m水柱；4、按泵轴位置来分类卧式泵：泵轴位于水平位置立式泵：泵轴位于垂直位置5按用途分油泵；水泵；凝结泵；循环水泵；排灰泵,6、按泵壳结合缝形式分：水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝垂直结合面缝：即结合面与轴心线相垂直 7、按叶轮出来的水引向压出室的方式分类蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋型的泵壳导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一机或流入出水口。,IS型单级单吸离心泵,S型泵是单级双吸，卧式中开离心泵，供输送清水或物理化学性质类似于水的其它液体之用。输送液体的温度不超过80，适合于工厂、矿山、城市、电站、农田排灌和各种水利工程。型号意义：200S63A 200 泵吸入口直径为200mm；S单级双吸离心泵；63 扬程为63m；A 叶轮外径第一次 切割。,S型单级双吸离心泵,S型双吸离心泵,单级双吸中开离心泵,DL型立式多级离心泵,二、离心泵的主要性能参数1流量Q：定义：水泵在单位时间内所输送的液体数量。单位：m3/h，m3/s，l/s等。与叶轮结构、尺寸和转速有关。2扬程H：定义：单位重量液体通过水泵后所获得的能量，又叫总扬程或总水头。与Q、叶轮结构、尺寸和n有关。单位：m1mH2O=9800Pa=9.8KPa,4允许吸上真空高度Hs和汽蚀余量Hsv（1）Hs定义：指水泵在标准状况下(1atm,20）运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度，反应离心泵吸水性能。单位：mH2O。（2）Hsv定义：指水泵入口处，单位重量液体所具有的超过饱和蒸气压力的富裕能量。反应轴流泵，锅炉泵的吸水性能。5转速n定义：水泵叶轮转动速度，每分钟转动次数单位：r/min,5轴功率N定义：原动机或电动机传给水泵泵轴上的功率。单位：千瓦或瓦 6效率定义：水泵的有效功率与轴功率的比值100%容积损失，水力损失，机械损失水泵有效功率Ne定义：单位时间内流过水泵的液体从水泵那得到的能量叫有效功率。轴功率公式：,例题：某台输水离心泵的流量为240 m/h，扬程为20m，泵效率为77，试计算该泵有效功率和轴功率的大小。解：（m3/s）该泵有效功率为：该泵轴功率为：,主要性能参数,水泵名牌上数值的意义 表示水泵在设计流速下运转，效率最高时的流量，扬程，轴功率即允许吸上真空高度或汽蚀余量值。反应的是水泵效率最高点的各参数值。是该水泵设计工况下的参数值。,两个例子1、在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转的雨伞结水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如图所示。,（一）离心泵的工作原理,三、离心泵主要部件与工作原理,2、在垂直平面上旋转一个小桶，旋转的离心力给水以能量，旋转的离心力把水甩走，如图所示。,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，又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。,离心泵的工作原理,离心泵的工作原理,离心泵工作原理动画演示,离心泵工作原理说明,单级单吸卧式离心泵基本构造,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,（二）离心泵的主要部件,（二）离心泵的主要部件,1、叶轮是离心泵的主要零件，目前多数叶轮采用铸铁、铸钢和青铜制成。叶轮一般可分为单吸式叶轮与双吸式叶轮两种。单吸式叶轮是单边吸水，叶轮的前盖板与后盖板呈不对称状。双吸式叶轮两边吸水，叶轮盖板呈对称状，一般大流量离心泵多数采用双吸式叶轮。,单级单吸卧式离心泵,1、叶轮,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,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,叶轮按其盖板情况可分封闭式叶轮、敞开式叶轮和半开式叶轮3种形式,2、泵 轴,泵轴是用来旋转泵叶轮的，常用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。,泵座上各个螺孔的作用：1、充水螺孔：水泵启动前充水2、放气螺孔：水泵启动前用来排走泵壳内的空气。3、泄水螺孔：在水泵停车检修时用来放空积水。,4、泵座,5、轴封装置,泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在着间隙，如不采取措施，间隙处就会有泄漏。当间隙处的液体压力大于大气压力(如单吸式离心泵)时，泵壳内的高压水就会通过此间隙向外大量泄漏；当间隙处的液体压力为真空(如双吸式离心泵)时，则大气就会从间隙处漏入泵内，从而降低泵的吸水性能。为此，需在轴与壳之间的间隙处设置密封装置，称之为轴封。目前，应用较多的轴封装置有填料密封、骨架橡胶轴封，机械密封和活动环轴封等。,叶轮,水泵轴,固定部分与转动部分的间隙,轴封装置,压盖填料型填料盒1轴封套；2填料；3水封管；4水封环；5压盖,轴封装置：泵轴与泵壳间(1)填料密封（润滑标准应以有液体成滴状自填料向外渗漏，并以每分钟3060滴水为宜。,DY101型系列机械密封,机械密封,112型系列机械密封,减漏环,减漏环,6、减漏环（密封环）,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，容易发生水的回流。产生容积损失。,ZHZ滑动轴承,滚动轴承,7、轴承座,ZML膜片及连轴器,8、联轴器,平衡孔1 排出压力；2加装的减漏环3平衡孔；4泵壳上的减漏环,9、轴向力平衡措施,（三）离心泵的性能参数与特性曲线,1、离心泵的理论压头,叶片数液体无环流,理想流体无能量损失,离心泵基本方程,r叶轮半径；叶轮旋转角速度；Q泵的体积流量；b叶片宽度；叶片装置角。,假定,水泵的性能参数，标志着水泵的性能。水泵各个性能参数之间的关系和变化规律，可以用一组性能曲线来表达。对每一台水泵而言，当水泵的转速一定时，通过试验的方法，可以绘制出相应的一组性能曲线，即水泵的基本性能曲线。一般以流量Q为横坐标，用扬程H、功率N、效率和允许吸上真空度Hs为纵坐标，绘QH、QN、Q、Q Hs曲线。,90(1)直线QT-HT(2)直线I(3)扣除水头损失()摩阻、冲击(4)扣除容积损失(Q-H线),实测特性曲线的推导,离心泵特性曲线,n一定,2、实测特性曲线:（1）QH曲线中掌握：特性曲线的特点：下倾的抛物线型（QH曲线是下降的曲线，即随流量Q的增大，扬程H逐渐减少；）水泵高效段范围：在效率最高点左右大约10范围内；泵在此区域内工作最经济。,（2）QN曲线中掌握：曲线特点：离心泵的功率曲线是一上升的曲线，即功率随流量的增加而增加。当流量为零时，其轴功率最小，约为额定功率的 30 左右。为什么水泵空载运行时间不能过长？这时，空载功率主要消耗在机械损失上，如旋转的叶轮与流体的摩擦，使水温迅速升高，会导致泵壳变形、轴弯曲以致汽化，因此，为防止汽化，一般不允许在空转状态下运行或不能空载运行时间太长。,闭闸启动的概念：在空转状态时，轴功率(空载功率)最小，一般为设计轴功率的30左右，为避免启动电流过大，原动机过载，所以离心式的泵与风机要在阀门全关的状态下启动，待运转正常后，再开大出口管路上的调节阀门，使泵与风机投入正常的运行。,（3）流量与效率曲线：曲线变化趋势都是从最高效率点向两侧下降。离心泵的效率曲线变化比较平缓，高效区范围较宽，使用范围较大。（4）流量与允许吸上真空度的曲线：离心泵流量与允许吸上真空度曲线是一条 下降的曲线。而离心泵流量与汽蚀余量(HSV或h)曲线是一条上升的曲线。水泵的实际吸水真空值必须小于QHS曲线上的相应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。,（5）当液体重度发生变化时，对各条曲线的影响。（只有QN曲线发生变化）（6）当液体粘度变化时，各条曲线都发生变化。,说明,HQ曲线，Q，H。,Q 很小时可能例外,NQ曲线：Q，N。,大流量大电机,关闭出口阀启动泵，启动电流最小,Q曲线：小Q，；大Q，。,max,泵的铭牌与max对应的性能参数,选型时 max,（1）离心泵的工作点,泵的HQ与管路的HQ曲线的交点,3、离心泵的工作点和流量调节,说明,工作点,泵的特性&管路的特性,工作点确定：,联解两特性方程,作图，两曲线交点,泵装于管路,工作点（H,Q),Q=泵供流量=管的流量,H=泵供压头=流体的压头,工作点（Q,H,N,）,泵的实际工作状态,(2)离心泵的流量调节,改变流量,改变泵的特性,改变工作点,改变管路特性,改变出口阀开度管路特性,关小出口阀 le,H，Q,管特线变陡,工作点左上移,开大出口阀 le,H，Q,管特线变缓,工作点右下移,比例定律,n 20%以内,改变叶轮转速改变泵的特性,n泵HQ曲线上移,工作点右上移，H，Q,切割定律,D-5%以内,车削叶轮直径,（1）水泵并联的目的：是为了充分利用水泵，水量少时可以只开一台泵，水量大时同时开启多台水泵进行抽吸，这样利用水泵流量调节。（2）水泵并联原理：同扬程下流量叠加。注意：几台泵 同时工作时，并联工作水量会小于单台水泵的水量和，其扬程会大于单台水泵的扬程，但增加的扬程是浪费的。因此并非水泵并联越多越好。,4、水泵的并联,5、离心泵的气蚀与安装高度,安装高度:,问题：,液面到泵入口处的垂直距离(Hg),安装高度有无限制？,0-01-1，B.E.,Hg，则p1,当p1pv，,叶轮中心汽化汽泡,被抛向外围,凝结局部真空,压力升高,周围液体高速冲向汽泡中心,撞击叶片(水锤),伴随现象:,泵体振动并发出噪音,H,Q,严重时不送液；,安装高度，汽蚀,问题：如何确定Hg的上限,允许安装高度,时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片,汽蚀表面现象,汽蚀后的叶轮,汽蚀发生的部位 汽蚀形式：叶面汽蚀:叶片表面、前盖板内表面；间隙汽蚀:叶片外缘与叶轮室壁面之间，或密封环与叶轮进口外缘之间 涡带汽蚀:由于进水池、进水流道设计不良或其他边界条件的变化产生涡带，当涡带进入水泵后，会助长或加重水泵的叶面汽蚀。,汽蚀通常发生的部位：,轴流式泵,离心式泵,汽蚀的危害（1）性能下降：流量、扬程、效率下降,水泵发生汽蚀时的性能曲线(a）离心泵(b）轴流泵 1 一正常运行时的性能曲线；2 一发生汽蚀时的性能曲线,（2）过流部件遭到剥蚀发生汽蚀的部位开始出现麻点，随后很快扩大成海绵或蜂窝状，直至大片脱落而破坏。（3）产生噪声和振动水泵发生汽蚀时，由于空泡振动和空泡破灭产生噪声，危害泵站管理人员的身心健康由于空泡溃灭，空泡团或涡带汽蚀的不稳定性均引起强烈振动，使水泵装置不能工作，甚至造成装置和泵房结构的破坏。,现象产生的原因：,安装高度太高；,被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；,吸入管路阻力或压头损失太高。,集水井吸水口液位过低，造成空气与水同时被吸入；,水泵的安装高程是指水泵基准面高程。离心泵的安装高程是水泵叶轮中心线的高程泵房内的地坪标高取决于水泵的安装高度，正确地计算水泵的最大允许安装高度，泵站即能安全供水，又能节省土建造价，具有很重要的意义。,离心泵的安装高度,水泵最大安装高度,离心泵的安装高度确定,写出吸水池水面和水泵进口安装真空表处11断面的能量方程式，以吸水池水面为基准面，并略去其行近流速水头，可得：,水泵铭牌或样本中，对于各种水泵都给定了一个允许吸上真空高度Hs，即为Hv的最大极限值。在实用中，水泵的Hv超过样本规定的Hs值时，就意味旨水泵将会遭受气蚀。水泵厂一般在样本中，用Q Hs曲线来表示该水泵的吸水性能。,水泵铭牌或样本中，对于各种水泵都给定了一个允许吸上真空高度Hs，此Hs即为Hv的最大极限值。在实用中，水泵的Hv超过样本规定的Hs值时，就意味着水泵将会遭受气蚀。水泵厂一般在样本中，用Q-Hs曲线来表示该水泵的吸水性能。此曲线是在大气压为l0.33mH20，水温为20时，由专门的气蚀试验求得的。它是该水泵吸水性能的一条限度曲线。Hs与当地大气压(Pa)及抽升水的温度(t)有关:当地大气压越低，水泵的Hs 值就将越小 水温越高，水泵的Hs值也将越小。,1、允许吸上真空高度Hs：离心泵的吸水性能通常是用允许吸上真空高度Hs来衡量的。Hs值越大，说明水泵的吸水性能越好，或者说，抗气蚀性能越好。HVHS 2、气蚀余量（NPSH）r：水泵厂样本中要求的气蚀余量越小，表示该水泵的吸水性能越好。,Hsv实际Hsv允许,气蚀的防止,6、离心泵的类型、选用、安装与操作,（1）离心泵的类型,按输送液体的性质不同,清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体。结构简单，造价低。IS,耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。F,油泵：输送石油产品，要求有良好密封性。Y,杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。P,单吸泵；双吸泵,（二）离心泵的选用,（1）根据液体的性质确定类型,（2）确定管路流量和所需外加压头 Q生产任务，H管路的特性方程,（3）根据所需Q和H确定泵的型号,查性能表或曲线，要求泵的H和Q与管路所需相适应。,若需Q有变，以最大Q为准，H应以最大Q值查找。,若泵的H和Q与管路所需不符，在邻型号中找H和Q都稍大一点的。,若液体性质与清水相差大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。,若几个型号都行，应选在操作条件下最高者,为保险，所选泵可稍大；但若太大，能量利用程度低。,（3）离心泵的安装与操作,安装,安装高度应小于允许安装高度,尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；调节阀应装于出口管路。,操作,启动前应灌泵，并排气。,应在出口阀关闭的情况下启动泵,停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮,经常检查轴封情况,轴流泵和混流泵,一、轴流泵1、轴流泵的组成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。,(1)吸入管；(2)叶片；(3)叶轮；(4)导叶(5)轴；(6)机壳；(7)出水弯管,轴流泵,1叶片 2轮毂体 3角度位置4调节螺母,(1)吸入管：一般采用符合流线型喇叭管或做成流道形式。(2)叶轮：固定式、半调式和全调式(3)导叶：把叶轮中向上流出的水流旋转运动变为轴向运动。(4)轴和轴承：导轴承、推力轴承(5)密封装置：压盖填料型,P,B,P,2、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。,A,空气动力学中机翼的升力理论,3、轴流泵性能曲线讨论(1)qvH性能曲线，在小流量区域内出现驼峰形状，在c 点的左边为不稳定工作区段，一般不允许泵与风机在此区域工作。(2)轴流泵的功率曲线是一下降的曲线，即功率随流量的增加而减小。轴功率N 在空转状态(qv 0)时最大。在小流量区，轴功率曲线也呈马鞍形。为避免原动机过载，对轴流式泵要在阀门全开状态下启动，一般称为“开闸启动”。如果叶片安装角是可调的，在叶片安装角小时，轴功率也小，所以对可调叶片的轴流式泵与风机可在小安装角时启动。,(3)流量与效率曲线：曲线变化趋势都是从最高效率点向两侧下降轴流式泵与风机的效率曲线变化较陡，高效率区范围较窄，使用范围较小。但如果采用可调叶片，则可使在很大的流量变化范围内保持高效率。这就是可调叶片轴流式泵与风机较为突出的优点。,轴流泵,叶轮1、固定式 2、半调节,轴流泵,二、混流泵1、混流泵的工作原理混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵，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。2、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。,3、混流泵特性曲线：（1）QH曲线是下降的曲线，即随流量Q的增大，扬程H逐渐减少。（2）流量与功率曲线：混流泵的功率曲线比较平坦，当流量变化时，功率变化很小。（3）流量与效率曲线：混流泵的效率曲线介于离心泵和轴流泵之间。,叶轮1、低比速 2、高比速,混流泵,混流泵,返回,8.5.2 潜水泵,返回,潜水泵Submerged pump一种用途非常广泛的水处理工具。与普通的抽水机不同的是它工作在水下，而抽水机大多工作在地面上。一、潜水泵的工作原理开泵前,吸入管和泵内必须充满液体。开泵后，叶轮高速旋转，其中的液体随着叶片一起旋转，在离心力的作用下，飞离叶轮向外射出，射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，然后从泵出口，排出管流出。此时，在叶片中心处由于液体被甩向周围而形成既没有空气又没有液体的真空低压区，液池中的液体在池面大气压的作用下，经吸入管流入泵内，液体就是这样连续不断地从液池中被抽吸上来又连续不断地从排出管流出。,返回,返回,二、潜水泵的基本参数包括流量、扬程、泵转速、配套功率、额定电流、效率、管径等等三、潜水泵主要用途及适用范围包括建设施工排水、农业排灌、工业水循环、城乡居民引用水供应，甚至抢险救灾等等,潜水泵,潜水式污水泵,撕裂式潜水排污泵,WQ型无堵塞污水潜水泵,LW、GW型