离心泵的工作原理与基本构造PPT课件.ppt

离心泵的工作原理离心泵的工作原理与基本构造与基本构造2.1 2.1 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造n 2.1.12.1.1两个例子两个例子(1)(1)在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转在雨天，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，如的雨伞结水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如图所示。图所示。(2)(2)在垂直平面上旋转一个小桶，旋转的离心力给水以能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。量，旋转的离心力把水甩走，如图所示。n2.1.2 2.1.2 工作原理工作原理n离心泵离心泵基本构造及工作原理基本构造及工作原理2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件 离心泵是由许多零件组成的，离心泵的组成离心泵是由许多零件组成的，离心泵的组成主要有：叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、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。减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡装置。单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵1-1-叶轮；叶轮；2-2-泵轴；泵轴；3-3-键；键；4-4-泵壳；泵壳；5-5-泵座；泵座；6-6-灌水孔；灌水孔；7-7-放放水孔，水孔，8-8-接真空表孔，接真空表孔，9 9-接压力表孔，接压力表孔，1010-泄水孔，泄水孔，1111-填料填料盒；盒；1212-减漏环；减漏环；1313-轴承座；轴承座；1414-压盖调节螺栓；压盖调节螺栓；1515-传动轮传动轮单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵单级单吸卧式离心泵n1 1、叶轮、叶轮叶轮：单吸式、双吸式叶轮：单吸式、双吸式l l前盖板；前盖板；2 2后盖板；后盖板；3 3叶片；叶片；4 4叶槽；叶槽；5 5吸水口；吸水口；6 6轮毂；轮毂；7 7泵轴泵轴 1 1吸入口；吸入口；2 2轮盖；轮盖；3 3叶片叶片4 4轮毂；轮毂；5 5轴孔轴孔n2 2、泵轴、泵轴 n3 3、泵壳、泵壳n4 4、泵座、泵座铸铁水泵配件、泵轴铸铁水泵配件、泵轴泵键泵键n5 5、轴封装置：泵轴与泵壳间轴封装置：泵轴与泵壳间 (1)(1)填料密封填料密封压盖填料型填料盒压盖填料型填料盒1 1轴封套；轴封套；2 2填料；填料；3 3水封管；水封管；4 4水封环；水封环；5 5压盖压盖(2)(2)机械密封机械密封DY101DY101型系列机械密封型系列机械密封112112型系列机械密封型系列机械密封n6 6、减漏环、减漏环(承磨环承磨环)叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处 1 1、泵壳；、泵壳；2 2、镶在泵壳上的减漏环；、镶在泵壳上的减漏环；3 3、叶轮；、叶轮；4 4、镶在叶轮上的减漏环、镶在叶轮上的减漏环 7 7、轴承座、轴承座 ZHZZHZ滑动轴承滑动轴承滚动轴承滚动轴承n8 8、联轴器、联轴器 ZMLZML膜片及连轴器膜片及连轴器n9 9、轴向力平衡措施、轴向力平衡措施 平衡孔平衡孔1 1 排出压力；排出压力；2 2加装的减漏环加装的减漏环3 3平衡孔；平衡孔；4 4泵壳上的减漏环泵壳上的减漏环ISIS型单级单吸离心泵型单级单吸离心泵单级双吸离心泵单级双吸离心泵单级双吸离心泵结构图单级双吸离心泵结构图1 1泵体；泵体；2 2 泵盖；泵盖；3 3叶轮；叶轮；4 4泵轴；泵轴；5 5密度封环；密度封环；6 6轴套：轴套：7 7填料盒；填料盒；8 8填料；填料；9 9水封环；水封环；1010压盖；压盖；1111轴套螺母：轴套螺母：1212轴承体；轴承体；1313固定螺钉；固定螺钉；1414轴承体压盖；轴承体压盖；1515滚动轴承；滚动轴承；1616联轴器；联轴器；1717轴承端；轴承端；1818挡水圈；挡水圈；1919螺杆；螺杆；2020键键2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数n水泵的水泵的6 6个性能参数：个性能参数：1 1、流量、流量(抽水量抽水量)水泵在单位时间内所输送的液体水泵在单位时间内所输送的液体数量。数量。用字母用字母Q Q表示，常用的体积流量单位是表示，常用的体积流量单位是m m3 3h h或或L Ls s。常用的重量流量单位是常用的重量流量单位是t th h。2 2、扬程、扬程(总扬程总扬程)水泵对单位重量水泵对单位重量(1kg)(1kg)液体所作功，液体所作功，也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。用字母用字母H H表示，其单位为表示，其单位为kgmkgmkgkg，也可折算成，也可折算成被送液体的液柱高度被送液体的液柱高度(m)(m)；工程中用国际压力单位帕；工程中用国际压力单位帕斯卡斯卡(Pa)(Pa)表示表示 。n3 3、轴功率、轴功率泵轴得自原动机所传递来的功率称泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，以为轴功率，以N N表示。表示。原动机为电力拖动时，轴功率单位以原动机为电力拖动时，轴功率单位以kwkw表示。表示。有效功率有效功率单位时间内流过水泵的液体从水单位时间内流过水泵的液体从水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示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为泵的有效功率为n4 4、效率、效率水泵的有效功率与轴功率之比值，以水泵的有效功率与轴功率之比值，以表示。表示。t t：运行时间：运行时间h h 1 1：水泵的效率：水泵的效率 2 2：电机的效率：电机的效率n例：某水厂取水泵站，供水量例：某水厂取水泵站，供水量Q Q8.64108.64104 4m m3 3d d，扬程，扬程H=30mH=30m；水泵及电机；水泵及电机的效率均为的效率均为7070，则该泵站工作，则该泵站工作10h10h其电耗其电耗值？值？n 5 5、转速、转速水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动的次数来表示，以字母动的次数来表示，以字母n n表示常用单位为表示常用单位为r rminmin。在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示(次次nlin)nlin)n6 6允许吸上真空高度允许吸上真空高度(Hs)(Hs)及气蚀余量及气蚀余量(Hsv)(Hsv)允许吸上真空高度允许吸上真空高度(Hs)(Hs)指水泵在标准状况下指水泵在标准状况下(即即水温为水温为2020、表面压力为一个标推大气压、表面压力为一个标推大气压)运转时，运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度水泵所允许的最大的吸上真空高度(即水泵吸入口的即水泵吸入口的最大真空度最大真空度)。单位为。单位为mHmH2 20 0。水泵厂一般常用。水泵厂一般常用HsHs来反映来反映离心泵的吸水性能。离心泵的吸水性能。气蚀余量气蚀余量(Hsv)(Hsv)指水泵进口处，单位重量液体所指水泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。单位为单位为mHmH2 20 0。气蚀余量在水泵样本中也有以。气蚀余量在水泵样本中也有以hh来表来表示的。示的。2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式n2.4.12.4.1叶轮中液体的流动情况叶轮中液体的流动情况(1)(1)相对速度相对速度W W；圆周速度圆周速度u u；(牵连速度牵连速度)绝对速度绝对速度C C(2)C(2)C与与u u的夹角的夹角；C C与与W W的夹角的夹角（a)a)后弯式后弯式(90)90)（b)b)径向式径向式(90)（b)b)前弯式前弯式(90)离心泵叶片形状离心泵叶片形状叶轮出口速度三角形叶轮出口速度三角形n2.4.2 2.4.2 基本方程式的推导基本方程式的推导三点假定：三点假定：(1)(1)液流是恒定流；液流是恒定流；(2)(2)叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的同名速度相等。同名速度相等。(3)(3)液流为理想液体，也即无粘滞性液流为理想液体，也即无粘滞性。n恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元恒定元流的动量方程对某固定点取矩，可得到恒定元流的动量矩方程流的动量矩方程 单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化(流出液流出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差)等于作用等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。于该控制面内所有液体质点的外力矩之和。取进出口轮缘取进出口轮缘(两圆柱面两圆柱面)为控制为控制面。面。组成组成M M的外力有：的外力有：1 1、叶片迎水面和背水面作用于、叶片迎水面和背水面作用于水的压力水的压力P P2 2及及P Pl l；2 2、作用叶轮进出口圆柱面上的、作用叶轮进出口圆柱面上的水压力水压力P P3 3及及P P4 4，它们都沿着径向，它们都沿着径向，所以对转轴没有力矩；所以对转轴没有力矩；3 3、作用于水流的摩擦阻力、作用于水流的摩擦阻力P P5 5及及P P6 6，但由于是理想液体，故不予，但由于是理想液体，故不予考虑；考虑；4 4、重力的合力矩等于零、重力的合力矩等于零 1 1、对轮心取矩、对轮心取矩2 2、叶轮对流体所作功率、叶轮对流体所作功率3 3、理论扬程、理论扬程C C2 2n2.4.32.4.3基本方程式的讨论基本方程式的讨论（1 1）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取）为了提高水泵的扬程和改善吸水性能，取 9090，既，既u u=0=0 则则（2 2）则增加转速则增加转速(n)(n)相加大轮径相加大轮径(D2)(D2)，可以提高水泵之扬，可以提高水泵之扬程。程。(3)(3)离心泵的理论扬程与液体的容重无关离心泵的理论扬程与液体的容重无关但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将但当输送不同容重的液体时，水泵所消耗的功率将是不同的。是不同的。(4)(4)水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程水泵的扬程由两部分能量组成，一部分为势扬程(H(H1 1)，另一部分为动扬程，另一部分为动扬程(H(H2 2)，它在流出叶轮时，以，它在流出叶轮时，以比动能的形式出现。比动能的形式出现。n2.4.42.4.4基本方程式的修正基本方程式的修正假定假定1 1 基本满足。基本满足。假定假定2“2“反旋现象反旋现象”。假定假定3 3 有水力损耗有水力损耗h h水力效率水力效率;pp修正系数。修正系数。n2.5.12.5.1离心泵装置离心泵装置 水泵配上管路及一切附件后的水泵配上管路及一切附件后的“系统系统”n2.5.22.5.2水泵的总扬程基本计算方法：水泵的总扬程基本计算方法：（1 1）进出口压力表表示（校核）进出口压力表表示（校核）（2 2）用扬升液体高度和水头损失表示（设计）用扬升液体高度和水头损失表示（设计）2.5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程n2.5.22.5.2 水泵装置的工作扬程水泵装置的工作扬程（1）基本计算公式基本计算公式H Hd d：以水柱高度表示的压力表读数（以水柱高度表示的压力表读数（m m）H Hv v：以水柱高度表示的真空表读数（以水柱高度表示的真空表读数（m m）（2 2）公式推导）公式推导:n2.5.32.5.3水泵装置的设计扬程水泵装置的设计扬程（1 1）基本计算公式）基本计算公式:H HSTST：水泵的静扬程（：水泵的静扬程（mHmH2 2O O）hh：水泵装置管路中水头损失之总：水泵装置管路中水头损失之总和（和（mHmH2 2O O）（2 2）公式推导）公式推导:同理：同理：n思考：思考：对于公式对于公式有没有简便的方法进行公式有没有简便的方法进行公式推导？推导？n注注：本本节节中中所所介介绍绍的的求求水水泵泵扬扬程程公公式式，对对于于其其它它各各种种布布置置形形式式的的水水泵泵装装置置也也都都适适用用，包括自灌式。包括自灌式。自灌式水泵的公式推求，请大家自学。自灌式水泵的公式推求，请大家自学。n例：水泵流量例：水泵流量Q=120 Q=120 l/s/s，吸水管管路长度，吸水管管路长度l1 1=20m=20m；压水管管路长度；压水管管路长度l2 2=300m=300m；吸水管径；吸水管径D Ds s=350mm=350mm，压水管径压水管径D Dd d=300mm=300mm；吸水水面标高；吸水水面标高58.0m58.0m；泵轴；泵轴标高标高60.0m 60.0m；水厂混合池水面标高；水厂混合池水面标高90.0m 90.0m。求水泵扬程。求水泵扬程。n注：注：i1 1=0.0065,=0.0065,i2 2 =0.0148=0.0148；吸水进口采用滤水网，吸水进口采用滤水网，9090弯头一个，弯头一个，DN=350*300mmDN=350*300mm渐缩管一个；渐缩管一个；压水管按长压水管按长管计，局部水头损失占沿管计，局部水头损失占沿程程10%10%。2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线n2.6.12.6.1离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 特特性性曲曲线线：在在一一定定转转速速下下，离离心心泵泵的的扬扬程程、功功率率、效效率率等等随随流流量量的的变变化化关关系系称称为为特特性性曲曲线线。它它反反映映泵泵的的基基本本性性能能的的变变化化规规律律，可可做做为为选选泵泵和和用用泵泵的的依依据据。各各种种型型号号离离心心泵泵的的特特性性曲曲线线不不同，但都有共同的变化趋势。同，但都有共同的变化趋势。n2.6.22.6.2理论特性曲线的定性分析理论特性曲线的定性分析Q QT T泵理论流量泵理论流量(m(m3 3s)s)。也即不考虑泵体内容积损失。也即不考虑泵体内容积损失(如漏泄量、回流量等如漏泄量、回流量等)的水泵流量；的水泵流量；F F2 2叶轮的出口面积叶轮的出口面积(m(m2 2)；C C2r2r叶轮出口处水流绝对速度的径向分速叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(m(ms)s)。1 1、9090(1)(1)直线直线Q QT T-H-HT T(2)(2)直线直线I I (3)(3)扣除水头损失扣除水头损失()()摩阻、冲击摩阻、冲击(4)(4)扣除容积损失扣除容积损失(Q-H(Q-H线线)n(1)(1)水力效率水力效率h h：泵体内两部分水力损失必然要泵体内两部分水力损失必然要消耗一部分功率，使水泵的总效率下降。消耗一部分功率，使水泵的总效率下降。n(2)(2)容积效率容积效率v v：在水泵工作过程中存在着泄漏在水泵工作过程中存在着泄漏和回流问题，存在容积损失。和回流问题，存在容积损失。n(3)(3)机械效率机械效率M M：机械性的摩擦损失机械性的摩擦损失n总效率总效率n2、(90)90)从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而增大，从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而增大，并且，它的轴功率也将随之增大。对于这样的离并且，它的轴功率也将随之增大。对于这样的离心泵，如使用于城市给水管网中，将发现它对电心泵，如使用于城市给水管网中，将发现它对电动机的工作是不利的。动机的工作是不利的。n结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片结论：目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式叶片(20-3020-30左右左右)。这种形式叶片的特点是随扬。这种形式叶片的特点是随扬程增大，水泵的流量减小，因此，其相应的流量程增大，水泵的流量减小，因此，其相应的流量Q Q与与轴功率轴功率N N关系曲线关系曲线(Q-H(Q-H曲线曲线)，也将是一条比较平缓上，也将是一条比较平缓上升的曲线，这对电动机来讲，可以稳定在一个功率变升的曲线，这对电动机来讲，可以稳定在一个功率变化不大的范围内有效地工作。化不大的范围内有效地工作。n2.6.22.6.2实测特性曲线的讨论实测特性曲线的讨论(1)(1)扬程扬程H H是随流量是随流量Q Q的增大而下降。的增大而下降。(2)(2)水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效水泵的高效段：在一定转速下，离心泵存在一最高效率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的一定范率点，称为设计点。该水泵经济工作点左右的一定范围内围内(一般不低于最高效率点的一般不低于最高效率点的1010左右左右)都是属于效都是属于效率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线率较高的区段，在水泵样本中，用两条波形线“”“”标出。标出。(3)(3)轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。(“(“闭闸启动闭闸启动”)”)(4)(4)在在QHQH曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量量Q Q时的轴功率值。时的轴功率值。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大。(5)(5)水泵的实际吸水真空值必须小于水泵的实际吸水真空值必须小于QHQHS S曲线上的相曲线上的相应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。应值，否则，水泵将会产生气蚀现象。(6)(6)水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损水泵所输送液体的粘度越大，泵体内部的能量损失愈大，水泵的扬程失愈大，水泵的扬程(H)(H)和流量和流量(Q)(Q)都要减小，效率都要减小，效率要下降，而轴功率却增大，也即水泵特性曲线将发要下降，而轴功率却增大，也即水泵特性曲线将发生改变。生改变。第二章第二章 叶片式水泵叶片式水泵n2.1 2.1 离心泵的工作原理与基本构造离心泵的工作原理与基本构造n2.2 2.2 离心泵的主要零件离心泵的主要零件n2.3 2.3 叶片泵的基本性能参数叶片泵的基本性能参数n2.4 2.4 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式n2.5 2.5 离心泵装置的总扬程离心泵装置的总扬程 n2.6 2.6 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线n2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况n2.8 2.8 离心泵装置调速运行工况离心泵装置调速运行工况n2.9 2.9 离心泵装置换轮运行工况离心泵装置换轮运行工况n2.10 2.10 离心泵并联及串联运行工况离心泵并联及串联运行工况n2.11 2.11 离心泵吸水性能离心泵吸水性能n2.12 2.12 离心泵机组的使用及维护离心泵机组的使用及维护n2.13 2.13 轴流泵及混流泵轴流泵及混流泵n2.14 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵给水排水工程中常用的叶片泵 2.7 2.7 离心泵装置定速运行工况离心泵装置定速运行工况n2.7.12.7.1工况点工况点 水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的出水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的出水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等称水泵瞬时工况点。称水泵瞬时工况点。决定离心泵装置工况点的因素决定离心泵装置工况点的因素（1 1）水泵本身型号；）水泵本身型号；（2 2）水泵实际转速；）水泵实际转速；（3 3）管路系统及边界条件。）管路系统及边界条件。管路系统的特性曲线管路系统的特性曲线0Qn2.7.22.7.2管路系统的特性曲线管路系统的特性曲线管路总水头损失管路总水头损失M MK KD DH HSTSTH HSTSTQ QQ QM MH HQ-HQ-HQ-HQ-HHHn2.7.32.7.3图解法求离心泵装置的工况点图解法求离心泵装置的工况点（）直接法（）直接法离心泵装置的工况点离心泵装置的工况点H HM MK K1 1M MH HSTSTQ QQ QM MH HQ-HQ-HQ-HQ-H（）折引法（）折引法离心泵装置的工况点离心泵装置的工况点Q-HQ-HM M1 1H HM Mn2.7.42.7.4离心泵装置工况点的改变离心泵装置工况点的改变 泵泵的的工工作作点点由由两两条条特特性性曲曲线线所所决决定定，因因而而改改变变其其中中之之一或者同时改变即可实现流量的调节。一或者同时改变即可实现流量的调节。(1)(1)自动调节自动调节 (2)(2)人工调节人工调节 调节阀门；调节转速；调节阀门；调节转速；调节叶轮；水泵的联合运行调节叶轮；水泵的联合运行优点：调节流量，简便易行，可连续变化优点：调节流量，简便易行，可连续变化缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能量，经济上不够合理。量，经济上不够合理。Q QA AA AH HQ QQ QB BB B改变阀门开度改变阀门开度B B1 1n2.7.52.7.5数解法求离心泵装置的工况点数解法求离心泵装置的工况点原理：拟合原理：拟合Q-HQ-H曲线，与管道系统特性曲线联立曲线，与管道系统特性曲线联立求解工况点。求解工况点。拟合拟合Q-HQ-H曲线曲线(1)(1)HH水泵的实际扬程水泵的实际扬程(MPa)(MPa)；HxHx水泵在水泵在Q=0Q=0时所产生的虚总扬程时所产生的虚总扬程(MPa)(MPa)；h hx x相应于流量为相应于流量为Q Q时，泵体内的虚水头损失之和。时，泵体内的虚水头损失之和。h hx x =S=Sx xQ Qm mMPaMPaS Sx x泵体内虚阻耗系数泵体内虚阻耗系数;mm指数。指数。(2)(2)2.8 2.8 离心泵装置调速运行工况离心泵装置调速运行工况n2.8.2.8.叶轮相似定律叶轮相似定律 几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。寸成一定比例，所有的对应角相等。b b2 2、b b2m2m 实际泵与模型泵叶轮的出口宽度；实际泵与模型泵叶轮的出口宽度；D D2 2、D D2m2m实际泵与模型泵叶轮的外径；实际泵与模型泵叶轮的外径；比例。比例。运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流的运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即在同名速度方向一致，大小互成比例。也即在相应点上水流的速度三角形相似。相应点上水流的速度三角形相似。n在几何相似的前题下，运动相似就是工况相在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。似。n叶轮相似定律有三个方面：叶轮相似定律有三个方面：1 1、第一相似定律第一相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的流量之间的关系流量之间的关系。2 2、第二相似定律、第二相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的扬程之间的关系。扬程之间的关系。3 3、第三相似定律、第三相似定律确定两台在相似工况下运行水泵的确定两台在相似工况下运行水泵的轴功率之间的关系。轴功率之间的关系。n2.8.22.8.2相似定律的特例相似定律的特例比例律比例律 把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵，则可得到比例律：则可得到比例律：n 1 1、比例律应用的图解方法、比例律应用的图解方法(1)(1)已知水泵转速为已知水泵转速为n nl l时的时的(QH)(QH)l l曲线，但所需的工况点，曲线，但所需的工况点，并不在该特性曲线上，而在坐标点并不在该特性曲线上，而在坐标点A A2 2(Q(Q2 2，H H2 2)处。现问；处。现问；如果需要水泵在如果需要水泵在A A2 2点工作，其转速点工作，其转速n n2 2应是多少应是多少?(2)(2)已知水泵已知水泵n nl l时的时的(QH)(QH)l l曲线，试用比例律翻画转速为曲线，试用比例律翻画转速为n n2 2时的时的(QH)(QH)2 2 曲线。曲线。问题问题(1)(1)：求：求“相似工相似工况抛物线况抛物线”求求A A点：相似工况抛物点：相似工况抛物线与线与(QH)(QH)l l线的交线的交点。点。求求n n2 2A A1 1Q QH HQ-HQ-HA A2 2(2)(2)在在(QH)(QH)l l线上任取线上任取a a、b b、c c、d d、e e、f f点；点；利用比例律求利用比例律求(QH)(QH)2 2上的上的aa、bb、cc、dd、ee、ff作作(QH)(QH)2 2曲线。曲线。同理可求同理可求(QN)(QN)2 2曲线。曲线。Q QH HQ-HQ-HA A2 2a bdcefQ-HQ-H求求(Q)(Q)2 2曲线。曲线。在利用比例律时，认为相似工况下对应点的效率是相等在利用比例律时，认为相似工况下对应点的效率是相等的，将已知图中的，将已知图中a a、b b、b b、d d等点的效率点平移即可。等点的效率点平移即可。定速运行与高速运行比较：定速运行与高速运行比较：泵站调速运行的优点表现于泵站调速运行的优点表现于(1)(1)省电耗省电耗(即即NNB2B2N NB2B2)。(2)(2)保持管网等压供水保持管网等压供水(即即H HSTST基本不变基本不变)n2 2、比例律应用的数解方法、比例律应用的数解方法(1)(1)(2)(2)n2.8.2.8.相似准数相似准数比转数比转数(n(ns s)、模型泵：在最高效率下，当有效功率、模型泵：在最高效率下，当有效功率N Nu u735.5 735.5 W(1HP)W(1HP)，扬程，扬程H Hm m1m1m，流量，流量 m m3 3s s。这时该模型泵的转数，就叫做与它相似的实际泵的比转这时该模型泵的转数，就叫做与它相似的实际泵的比转数数n ns s 。将模型泵的将模型泵的H Hm m1m1m，Q Qm m0.075m0.075m3 3s s代入代入 注：注：(1)Q1)Q和和H H是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即水泵的设计工况点。水泵的设计工况点。(2)(2)比转数比转数n ns s是根据所抽升液体的容重是根据所抽升液体的容重1000kg1000kgm m3 3时得出的。时得出的。(3)Q(3)Q和和H H是指单吸、单级泵的流量和扬程。是指单吸、单级泵的流量和扬程。(4)(4)比转数不是无因次数，它的单位是比转数不是无因次数，它的单位是“r“rmin”min”。2 2、对比转数的讨论、对比转数的讨论 (1)(1)比转数比转数(n(ns s)反映实际水泵的主要性能。反映实际水泵的主要性能。当转速当转速n n一定时，一定时，n ns s越大，水泵的流量越大，扬程越低。越大，水泵的流量越大，扬程越低。n ns s越小，水泵的流量越小，扬程越高。越小，水泵的流量越小，扬程越高。(2)(2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变的。用比转数数而变的。用比转数n ns s可对叶片泵进行分类。可对叶片泵进行分类。要形成不同比转数要形成不同比转数n ns s，在构造上可改变叶轮的外，在构造上可改变叶轮的外径径(D(D2 2)和减小内径和减小内径(D(D0 0)与叶槽宽度与叶槽宽度(b(b2 2)。(3)(3)相对性能曲线相对性能曲线n ns s越小：越小：QHQH曲线就越平坦；曲线就越平坦；Q Q0 0时的时的N N值就越小。因而，比转数低的水泵，值就越小。因而，比转数低的水泵，采用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；采用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。n2.8.42.8.4调速途径及调速范围调速途径及调速范围1 1、调速途径、调速途径(1)(1)电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目的。的。采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运，可以采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运，可以大量节约电能，并可使电动机空载大量节约电能，并可使电动机空载(或轻载或轻载)启动启动 ，热，热能损耗多。能损耗多。(2)(2)电机本身的转速可变。电机本身的转速可变。改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改变电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。变电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。2 2、在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：、在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：(1)(1)调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临界转速重合、接近或成倍数。界转速重合、接近或成倍数。(2)(2)水泵的调速一般不轻易地调高转速。水泵的调速一般不轻易地调高转速。(3)(3)合理配置调速泵与定速泵台数的比例。合理配置调速泵与定速泵台数的比例。(4)(4)水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于水泵调速的合理范围应使调速泵与定速泵均能运行于各自的高效段内。各自的高效段内。2.8 2.8 离心泵装置换轮运行工况离心泵装置换轮运行工况n 2.8.1 2.8.1切削律切削律 注意：切削律是建于大量感性试验资料的基础上。如注意：切削律是建于大量感性试验资料的基础上。如果叶轮的切削量控制在一定限度内时，则切削前后水果叶轮的切削量控制在一定限度内时，则切削前后水泵相应的效率可视为不变。泵相应的效率可视为不变。此切削限量与水泵的比转数有关。此切削限量与水泵的比转数有关。n2.8.22.8.2切削律的应用切削律的应用 1 1、切削律应用的两类问题、切削律应用的两类问题 (1)(1)已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。(2)(2)已知要水泵在已知要水泵在B B点工作，流量为点工作，流量为Q QB B，扬程为，扬程为H HB B，B B点位点位于该泵的于该泵的(Q-H)(Q-H)曲线的下方。现使用切削方法，使水泵曲线的下方。现使用切削方法，使水泵的新持性曲线通过的新持性曲线通过B B点，要求：切削后的叶轮直径点，要求：切削后的叶轮直径DD2 2 是多少是多少?需要切削百分之几需要切削百分之几?是否超过切削限量是否超过切削限量?(1)(1)解决这一类问题的方法归纳为解决这一类问题的方法归纳为“选点、计算、立选点、计算、立点、连线点、连线”四个步骤。四个步骤。Q QH HQ-HQ-H1 1 2 24 43 35 56 6Q-Q-HHQ-NQ-NQ Q-N NQ-Q-Q-Q-0 0(2)(2)求求“切削抛物线切削抛物线”求求A A点坐标：切削抛物点坐标：切削抛物线与线与(QH)(QH)线的交线的交点。点。求求DD2 2：切削量百分数切削量百分数A AQ QH HQ-HQ-HB B2 2、应用切削律注意点、应用切削律注意点(1)(1)切削限量切削限量(1)(1)对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方式对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方式。(3)(3)沿叶片弧面在一定的长度内铿掉一层，则可改善叶沿叶片弧面在一定的长度内铿掉一层，则可改善叶轮的工作性能。轮的工作性能。(4)(4)叶轮切削使水泵的使用范围扩大。叶轮切削使水泵的使用范围扩大。水泵的高效率方框图水泵的高效率方框图离心泵性能曲线型谱图离心泵性能曲线型谱图2.10 2.10 离心泵并联及串联运行工况离心泵并联及串联运行工况n水泵并联工作：水泵并联工作：(1)(1)增加供水量；增加供水量；(2)(2)通过开停水泵的台数调节泵站的流量和扬程，通过开停水泵的台数调节泵站的流量和扬程，以达到节能和安全供水；以达到节能和安全供水；(3)(3)水泵并联扬水提高泵站运行调度的灵活性和水泵并联扬水提高泵站运行调度的灵活性和供水的可靠性。供水的可靠性。n2.10.1 2.10.1 并联工作的图解法并联工作的图解法 1 1、同型号的两台同型号的两台(或多台或多台)泵并联后的总和流量，将等泵并联后的总和流量，将等于某场程下各台泵流量之和。于某场程下各台泵流量之和。Q Q0 0H H2 2、同型号、同水位的两台水泵的并联工作、同型号、同水位的两台水泵的并联工作Q Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SH HQ Q步骤：步骤：(1)(1)绘制两台水泵并联后的总和绘制两台水泵并联后的总和(Q-H)(Q-H)l+2l+2曲线曲线(2)(2)绘制管道系统特性曲线绘制管道系统特性曲线,求并联工况点求并联工况点M M。(3)(3)求每台泵的工况点求每台泵的工况点N NQ Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SH HQ Qn结论：结论：(1)N(1)NN N1,21,2，因此，在选配电动机时，要根据单条单独，因此，在选配电动机时，要根据单条单独工作的功率来配套。工作的功率来配套。(2)Q(2)QQ Q1,21,2，2Q2QQ Q1+21+2，即两台泵并联工作时，其流量，即两台泵并联工作时，其流量不能比单泵工作时成倍增加。不能比单泵工作时成倍增加。Q Q(Q-H)(Q-H)1+21+2(Q-H)(Q-H)1,21,2H HQ-HQ-HM MQ Q1+21+2Q Q1,21,2N NH HN N1,21,2NNS SH HQ Q5 5台同型号水泵并联台同型号水泵并联n注意：注意：(1)(1)如果所选的水泵是以经常单独运行为主的，那么，如果所选的水泵是以经常单独运行为主的，那么，并联工作时，要考虑到各单泵的流量是会减少的，扬并联工作时，要考虑到各单泵的流量是会减少的，扬程是会提高的。程是会提高的。(2)(2)如果选泵时是着眼于各泵经常并联运行的，则应如果选泵时是着眼于各泵经常并联运行的，则应注意到，各泵单独运行时，相应的流量将会增大，轴注意到，各泵单独运行时，相应的流量将会增大，轴功率也会增大。功率也会增大。n3 3、不同型号的、不同型号的2 2台水泵在相同水位下的并联工作台水泵在相同水位下的并联工作Q QHHH H(Q-H)(Q-H)(Q-H)(Q-H)Q-HQ-HABABQ-HQ-HBCBCQ QH HQ Q(Q-H)(Q-H)+Q-HQ-HBDBDE E步骤：步骤：(1)(1)绘制两台水泵折引至绘制两台水泵折引至B B点的点的(Q-H)(Q-H)、(Q-H)(Q-H)曲线曲线(2)(2)绘制两台水泵折引至绘制两台水泵折引至B B点的点的(Q-H)(Q-H)曲线曲线(3)(3)绘制绘制BDBD段管道系统特性曲线段管道系统特性曲线,求并联工况点求并联工况点E E(4)(4)求每台泵的工况点求每台泵的工况点Q QHHH H(Q-H)(Q-H)(Q-H)(Q-H)Q-HQ-HABABQ-HQ-HBCBCQ QH HQ Q(Q-H)(Q-H)+Q-HQ-HBDBDE E并联机组的总轴功率及总效率：并联机组的总轴功率及总效率：Q QHHH H(Q-H)(Q-H)(Q-H)(Q-H)Q-HQ-HABABQ-HQ-HBCBCQ QH HQ Q(Q-H)(Q-H)+Q-HQ-HBDBDE En 4、如果两台同型号并联工作的水泵，其中一如果两台同型号并联工作的水泵，其中一台为调速泵，另一台是定速泵。台为调速泵，另一台是定速泵。在调速运行中可能会遇到两类问题：在调速运行中可能会遇到两类问题：(1)(1)调速泵的转速调速泵的转速n n1 1与定速泵的转速与定速泵的转速n n2 2均为已知，试均为已知，试求二台并联运行时的工况点。其工况点的求解可按不求二台并联运行时的工况点。其工况点的求解可按不同型号的同型号的2 2台水泵在相同水位下的并联工作所述求得。台水泵在相同水位下的并联工作所述求得。(2)(2)只知道调速后两台泵的总供水量为只知道调速后两台泵的总供水量为Q QP P(H(HP P为未知值为未知值)，试求调运泵的转速，试求调运泵的转速n n1 1值值(即求调速值即求调速值)。n5 5、一台水泵向两个并联工作的高地水池输水、一台水泵向两个并联工作的高地水池输水（1 1）水泵向两个高地水池输水）水泵向两个高地水池输水n（2 2）水泵与高水池）水泵与高水池D D并联工作，共同向低水池并联工作，共同向低水池C C输水输水n2.10.2 2.10.2 定速运行下并联工作的数解法定速运行