水泵及水泵站复习资料.docx
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1、水泵及水泵站复习资料水泵及水泵站绪论 1、水泵:又称抽水机,是把动力机的能量传送给水,达到提水和增大水压力的机械。即是一种转换、传送能量的机械。 2、水泵站:为了安装水泵机组包括其辅助设备等,必须建设的必要建筑物。 3、简述水泵在国民经济中的作用: 用于农业灌溉和排水,为农业生产和减灾防灾服务; 为工业企业生产、城镇建设、防洪减灾以及水环境工程服务; 洪涝、雨水、污废水的排放; 跨区域调水工程。 4、水泵及水泵站在国内外的应用情况: 国内的:广泛应用于农业、工业、城镇建设、水电发展以及调水工程等; 国外的:多应用于提水排灌工程、渠道工程、水泵站工程以及调水工程等。 注:中国有名的调水工程:引滦
2、济津工程、山东引黄济青工程、南水北调工程。 第一章 泵的基础知识 1、水泵的分类: 叶片泵:是通过水泵叶轮的旋转把机械能转化为所输送的液体的能量; 常见的有:离心泵、混流泵、轴流泵 容积泵:是依靠周期性改变密闭工作室的容积来传递能量; 常见的有:往复泵、回转泵 其他类型泵:一般是指利用液体的能量转化为被输送的液体的能量; 常见的有:水锤泵、射流泵、水轮泵。 2、离心泵:依靠叶轮旋转时产生的离心惯性作用工作的,特点是扬程高、流量小,采用轴向进水,径向出水的形式。多用于农田灌排工程。 注:分类:单级单吸离心泵、单级双吸离心泵、多级离心泵。 3、轴流泵:特点是扬程低、流量大,采用轴向进水、轴向出水的
3、形式。 注:分类:按安装方式:立式、卧式、斜式; 按叶片的安装角度能否调节:不可调节式、半调节式、全调节式。 4、混流泵:特点是扬程比轴流泵大、流量比离心泵大,采用径向进水、斜向出水的形式。 注:分类:按出水室的不同:蜗壳式:多用于离心泵和低比转速的混流泵; 导叶式:多用于轴流泵和高比转速的混流泵。 5、离心泵的叶轮分为:封闭式、半封闭式、开敞式。 6、水泵的主要零部件: 泵轴:把动力机的功率传递给叶轮的零件; 叶轮:又称转轮,是直接与水接触、完成机械能传递给水并使水能量增加的零件; 密封环:又称减漏环,是防止经叶轮流出的高压水倒流回到泵进口; 轴封装置:连接泵轴与泵体,是防止运转时泵内高压水
4、流泄出泵外,而起动时,则防止外界的空气进入泵体。常见的有:填料密封函、机械密封。 注:填料通常装4-6圈,每圈填料的切口应与泵轴成30; 相邻填料的切口应错开安装,一般要相差120。 轴承:用以支承泵轴的零件;离心泵多用滚动轴承、轴流泵多用橡胶轴承; 泵壳:又称压水室,用以安装叶轮。离心泵和混流泵采用蜗壳式、轴流泵和混流泵采用导叶式。 7、水泵机组:水泵+动力机+传动机构; 水泵装置:水泵+进水管道+出水管道; 抽水装置:水泵+动力机+传动机构+管道+各种附件。 8、离心泵装置的抽水过程: 通过充水或抽真空,使水从进水池通过进水管到水泵内水泵是装置的核心,动力机通过传动机构,驱动水泵运行水流从
5、水泵进入出水管通过出水管汇集到出水池。 9、叶片泵性能的工作参数: 流量Q:单位时间内抽送液体的体积,m3/s; 扬程H:能量概念,单位重量的液体流过水泵后能量的增量,m; 功率N:输入功率Na:轴功率,动力机传递给泵轴的功率,kW; 输出功率Ne:有效功率,水泵传递给液体的功率,kW; 注:泵内损失功率:输入功率与输出功率之差,分为3类: 机械损失功率、容积损失功率、水力损失功率。 效率:水泵有效功率与轴功率的比值;分为3类: 机械效率m、容积效率v、水力效率h。 注:水泵效率等于机械效率、容积效率、水力效率的乘积。 转速n:水泵转子或叶轮每分钟旋转的转数,r/min; 汽蚀余量h、吸上真空
6、高度Hs。 10、吸水扬程Hx:水泵把水抽吸上来的高度,包括水力损失hx; 压水扬程Hy:水泵把水压送出去的高度,包括水力损失hy; 装置扬程Hst:又称净扬程或实际扬程,出水池与进水池水位间的高差; 损失扬程hl:克服泵以外的进水部分和出水部分的摩擦阻力等消耗的能量。 注:扬程H=Hx+Hy=Hst+hl 第二章 叶片泵的基本理论 1、泵内流动:水流在水泵叶轮内的流动是复杂的,从叶轮进口流向叶轮出口的运动是一个复合运动,即沿着叶片的相对运动和随着叶轮旋转的圆周运动的复合运动。 2、叶片泵叶槽内水流质点的三种运动: 相对运动:水流以某速度沿叶片流动,其流动的方向是在该点与叶片的骨线相切; 牵连
7、运动u:又称圆周运动,水流随叶轮一起旋转,其方向是该点圆周的切线方向; 绝对速度v:水流质点相对于不动的泵壳的运动,即相对运动和牵连速度的合成。 注:绝对液角:绝对速度与圆周速度的夹角; 相对液角:相对速度与圆周速度的夹角。 3、轴面分速vm:绝对速度在该质点的轴面内的投影。 注:轴面:泵轴线与所研究的质点所确定的平面; 圆周分速vu和轴面分速vm是绝对速度v分解的两个相互垂直的分速度; 在离心泵中,若不计轴向速度,vm就是绝对速度的径向分速度; 在轴流泵中,若不计径向速度,vm就是绝对速度的轴向分速度。 3、叶片泵的基本方程式: 注:基本方程式反映了叶轮对液体所做的功与液体运动的关系; 表明
8、叶轮在动力机驱动下穿给单位液体的能量,即产生的扬程,其大小与叶轮旋转速度和叶轮出口速度的圆周分速成比例。 4、水泵基本方程的假设: 泵内水流运动恒定,水泵进出口水流流态均匀; 叶轮具有无限多、无限薄的叶片,水流完全沿着叶片流动; 水体在液槽间的流动呈轴对称,叶轮与半径处水流的同名速度液角相等,即速度三角形相同; 水流为无粘性理想液体,在液槽中运动时没有损失,且密度不变。 5、水泵基本方程的常用结论: 水泵基本方程式只与叶轮进、出口的动量矩有关,与叶片的形状无关; 水泵基本方程式与被抽送的液体的种类无关,适合一切液体和气体; 水泵扬程主要取决于出口速度图,因为大多数情况下vu1=0; 离心泵性能
9、随叶片的形状变化。离心泵均采用向后弯曲的叶片,出口相对液角2 NPSHr时,不发生汽蚀;NPSHaNPSHr时,发生汽蚀。P83 7、吸上真空高度:水泵进口处压强低于大气压强的数值; 允许吸上真空高度:海拔高度为0和环境温度为20度的标准状况时的值。 注:吸上真空高度越大,抗汽蚀性能越好;汽蚀余量越大,抗汽蚀性能越差。 8、汽蚀相似律和汽蚀比转速:P86计算 9、水泵安装高度:P87计算 10、汽蚀的防护措施: 改善水泵性能:从设计和制造两方面保证; 改善使用条件:减少管路附件、及时清理拦污栅、使用抗汽蚀材料等。 第七章 水泵选型和配套 1、水泵选型的原则: 充分满足设计标准内供排水及灌溉要求
10、; 水泵在长期运行中效率高; 水泵运行中安全,其实性能良好; 节省机电设备及土建投资费用; 运行、管理和维修方便。 2、水泵选型的步骤: 根据灌排水区的规划要求,确定建泵站的流量和扬程; 根据确定的水泵扬程,比较选择适用的水泵; 根据泵站的设计流量,初步确定水泵台数及其流量; 校核水泵在各种扬程是否符合要求; 对初选的水泵进行工况校核; 通过技术经济比较,最后选择出最佳方案。 3、水泵动力机配套的相关知识: 驱动水泵最常见的是电动机、其次是柴油机; 配套功率计算:P91,按最大轴功率计算; 动力机备用系数:按照小泵取大值,大泵取小值; 水泵转速与电动机样本上的额定转速差小于2%,可以直接采用直
11、联方式,否则采用间接传动装置。 4、传动装置:实现动力机与水泵转速匹配和传递功率的设备。 5、传动方式的分类: 直接传动:刚性联轴器、弹性联轴器; 间接传动:皮带传动、齿轮传动、耦合传动。 6、泵站辅助设备: 充水设备:吸水管带底阀、吸水管不带底阀、射流器引水; 计量设备:电磁流量计、超声波流量计; 起重设备:移动吊架、单轨吊车、单梁或双梁桥式行车; 通风设备:自然通风、机械通风; 拦污及清污设施:拦污栅、清污机; 其他设施:供水系统、排水系统、消防、防雷设施、通信。 第八章 水泵站工程规划 1、水泵站工程规划的目标:“最优的布局”、“最佳的效益”、“最少的投资”。 2、灌溉泵站规划布置: 灌
12、区分片:分区、分级 一站提水、一区灌溉:适用于灌溉面积小、扬程低、地面高差不大、输水渠道不长的; 多站提水、分区灌溉:适用于输水距离较长、有交叉建筑物的; 多站分级提水、分区灌溉 高扬程灌区分级和经济扬程:图解法P119-120; 灌溉设计流量确定:灌溉设计保证率; 水位和灌溉扬程确定。 3、排涝泵站站点布局: 建站: 集中建站:单位装机容量造价低,输电线路短,便于集中管理,但要求有完整的排水系统; 分散建站:工期短,收益快,工程量小,挖压耕地面积小,有利于结合灌溉。 排水: 一级排水:由排涝站直接将涝水排入承泄区; 二级排水:在低洼地区建小站,将涝水排入蓄涝区内;而蓄涝区内的涝水需要另建站外
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