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泵站基础知识讲座（一）作者：摘选 更新时间：2010-01-14 1：概述一、泵的定义：是把原动机的机械能转化为液体能量的机器：原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸水池经过泵的过流部分输送到要求的高处。二、泵的分类：按其作用原理可分为三类1、叶片泵如离心泵、混流泵、轴流泵等2、容积泵如活塞泵、齿轮泵、螺杆泵等3、其他如射流泵、电磁泵等。三、叶片泵的过流部件和结构形式1、叶片泵的过流部件有吸水室、叶轮、压水室吸水室位于叶轮前面，其作用是把液体引向叶轮，有直锥式、弯管式、螺旋式三种形式。压水室位于叶轮外围，其作用是收集从叶轮流出的液体，送入排水管。如导叶体、蜗壳等。叶轮是水泵最重要的工作原件，是过流部件的心脏，叶轮分为离心式、混流式、轴流式三种型式。离心式：液体流出叶轮的方向垂直于轴线混流式、：液体流出叶轮的方向倾斜于轴线。轴流式：液体流出叶轮的方向平行于轴线。四、叶片泵的结构型式；按主轴分：1卧式泵：主轴水平放置2立式泵：主轴垂直放置3斜式泵;主轴倾斜放置按叶轮种类：1离心泵、混流泵、轴流泵按级数：单级、多级按叶片安装方式可调叶片、固定叶片等。2：泵的基本理论一、流量Q质量、体积两种二、扬程H米H=Pd-Ps/g +Vd2-Vs2/2g+（Zd-Zs）三、转速n四、汽蚀余量NPSH五、功率输入功率P有效功率Pe=PgQH(W)六、效率（）七、特性曲线4、泵的相似理论1）泵的设计。按模型换算进行相似设计和进行模型试验一、几何相似 ：几何形状相似二、运动相似：过流部分相应点液体的对应速度比值相同三、动力相似：模型和实型过流部分相应点液体的对应力的比值相同。等四、有只有表面液流的相似准则弗劳德准则、雷诺准则、欧拉准则2）泵的相似定理流量关系Qm/Q=(nm/n)（Dm/D）3扬程关系Hm/H=(nm/n)2（Dm/D）2功率关系Pm/P=(nm/n)3（Dm/D）5(m/)3）比转数：Ns=3.65nQ/H3/44）关于比转数的说明1.同一台泵在不同工况下有不同的ns值2.几何相似的泵在相似工况下比转数相同。3按比转数对水泵进行分类。离心泵：30-300，混流泵300-500，轴流泵500-15005）相似理论设计泵同一台水泵，有Q1/Q2=n1/n2HI/H2= (n1/n2)2P1/P2=(n1/n2)35、泵的汽蚀理论一、汽蚀的发生过程。液体在一定的温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡，把这种产生气泡的现象称为汽蚀。二、泵产生汽蚀时的现象1、噪音和震动：气泡在高压区连续发生突然破裂而伴随强烈的水击，而产生噪音和震动。2、过流部件的腐蚀3、性能下降试试验验检检查查内容项目部件名称材料试验项目材料标准制造过程与最终检验和试验项目试验标准备注叶片ZG1Cr18Ni9机械性能和化学成份GB2100-80不锈钢耐酸钢铸件技术条件主要尺寸、叶片型线、安放角过流表面粗糙度检查，无损探伤检查及硬度检查JB/T5413-94混流泵、轴流泵开式叶片验收技术条件A级和GB/T13008混流泵、轴流泵技术条件提供检验原始资料和报告轮毂ZG270-500机械性能和化学成份GB/T11352-89一般工程用铸造碳钢件主要尺寸及过流表面粗糙度检查，无损探伤检查JB/T5413-94混流泵、轴流泵开式叶片验收技术条件GB/T10969-96水轮机通流部件技术条件同上叶轮部件叶轮静平衡试验，操作机构检查，叶片密封耐压试验，与主轴的装配同心度检查IEC193No.1-1977和IEC492-1976ISO192.8-73(不低于G6.3级)同上叶轮外壳ZG270-500机械性能和化学成份GB/11352-89一般工程用铸造碳钢主要尺寸及表面粗糙度检查，叶轮外壳与叶片外缘的间隙检查、水压试验检查GB/T13008混流泵、轴流泵技术条件同上主轴联接螺栓45号锻钢机械性能和化学成份GB699-88优质碳素结构钢技术条件主要尺寸及表面粗糙度检查，无损探伤检查及硬度检查GB/T13008混流泵、轴流泵技术条件同上导轴承HT200+500+聚氨脂橡胶GB11352-89一般工程用铸造碳钢主要尺寸及表面粗糙度检查，内孔与平面的跳动检查GB/T13008混流泵、轴流泵技术条件同上主轴密封聚四氟乙烯HT200GB9439-88灰铁铸件主要尺寸及表面粗糙度检查GB/T13008混流泵、轴流泵技术条件同上叶片调节机构主要部件检验、装配检验、压力试验、渗漏试验、电气装置试验GB/T13008混流泵、轴流泵技术条件同上主水泵其它零部件各零部件几何尺寸、形状与位置公差、表面粗糙度检查，总的预装配检查GB/T13008混流泵、轴流泵技术条件同上2、工作性能保证值水泵叶片的安装角度为+2时，对应此角度的设计扬程、最小扬程和最大扬程等工况下的技术参数保证值：在设计扬程8.31m工况下运行的水泵单机流量8.05m3s，效率为88.6；在最大扬程8.79m工况下运行的水泵流量7.25m3s，效率为81.5：在平均扬程4.45m，工况下运行的水泵流量10.6m3s，效率不低于80.0：水泵在扬程为2.0m？9.0m运行范围内，有较高的效率，且效率曲线变化平缓（参见水泵性能曲线）；水泵在泵站运行扬程和流量范围内满足1000kW配套电机的要求。水泵汽蚀比转速不小于1100水泵转动部分转动惯量为8.07103kg/ m23、允许水泵的转动部件在事故停泵的过渡过程中发生倒转，最大倒转转速为运行中可能出现的最大飞逸转速，即最大飞逸转速为405转/分，并按此计算各转动部件的强度。4、 水泵的高程设计完全符合标书要求。5、零部件/组装单件的最大外形尺寸和重量满足运输条件及站内桥式起重机起重能力的要求。水泵最大件重3.5吨，运输单件最大重量不大于10吨。6、3台水泵的结构、材料、尺寸、加工精度等完全相同，易损件具有互换性。7、水泵设计工况点的叶片安放角偏差不大于10。8、 水泵在满足投标人的安装高程条件下运行，叶片保证不会发生严重空蚀。空蚀损坏的保证期为累计运行4000h。运行小时数以水泵试运行结束，正式投入商业运行算起。在空蚀保证期内，叶轮的空蚀失重不超过1.2kg。单个叶片的空蚀金属失重量不大于全部叶片平均失重量的2倍。叶轮室及导叶体空蚀失重总和不超过1.8kg。空蚀失重量的计算按实际补焊焊条用量计。空蚀保证的验证将在水泵空蚀保证期内进行，如果水泵运行时间不足或超过基准运行时间，按下式计算相当于基准运行时间4000h的实际空蚀失重量。G0G4000/T式中T水泵实际运行小时数。G0相当于基准运行时间4000h的实际空蚀重量。G实际空蚀重量。9、 水泵在扬程为2.0m？9.0m运行范围内均能保证稳定高效运行。在非正常工况下水泵扬程低于2m（扬程为0m）时，水泵能稳定运行，没有空蚀、涡带、振动及其它危害泵组安全运行的有害水力现象存在。10、 水泵的水导轴承轴瓦使用寿命大于累计运行10000h。11、 在最大飞逸工况及反转工况下，水泵能安全运行2min，不产生有害变形。12、 水泵的噪声不大于80dB，并符合有关标准。13、 在标书文件规定的条件下，泵组投入运行后，安全可靠，强迫停机率不大于0.6%。14、 水泵自投入商业运行后，在规定的运行条件下，并达到下列指标：(a)水泵大修间隔不小于10年，或累计运行小时数不小于20000h，两者以先达到为准。(b)水泵工作年限不少于30年。6.5.5水泵主要部件结构及质量保证：（一）、水泵主要部件的设计指标：(a)水泵主要部件的材料机械性能和化学成分必须符合相应的标准。(b)水泵主要部件的结构便于装拆。(c)水泵主要部件的结构尺寸符合陆路运输条件。(d)水泵主要部件的设计考虑失电状态下水泵断流的过渡过程。(e)水泵的铸、焊件均进行退火处理并进行无损检查。1、叶轮水泵叶轮的过流部分保证与模型水泵完全几何相似，并采用极坐标法分别检查模型和原型的过流部件。其尺寸检查按IEC193No.11997和IEC4921976标准执行。叶轮的设计和制造保证有足够的强度，能承受任何可能产生的作用在叶轮上的最大水压力和离心力。在水泵工作年限内不得产生任何裂纹和断裂或有害变形。叶轮轮毂采用铸造结构，材质为ZG270-500。叶片单片整铸，材料为抗空蚀的不锈钢（1Cr18Ni9Ti）。叶片进行无损探伤检查。导水锥用铝材整铸。叶轮的制造和加工符合GB/T1300894混流泵、轴流泵技术条件的要求。对叶片按JB/T541394混流泵、轴流泵开式叶片验收技术条件的各项指标进行检验。叶片装配的所有螺栓和销子，确保不会由于振动和运行中的其它原因而出现松动。叶轮加工完成后，按ISO194073标准进行静平衡试验，精度不低于G6.3级。叶片和轮毂组装后，每两叶片倾角差均不大于10。叶轮与主轴试装，以泵轴中心为基准，检查叶片外缘同轴度，偏差不大于10设计间隙。2、叶轮外壳、进水伸缩节叶轮外壳采用铸钢材料，球形结构，分成两瓣，采用法兰联接，进水伸缩节与叶轮室的联接，叶轮室与导叶体的联接，均采用法兰联接，结合面设有止漏措施。其材质为ZG270-500，铸件不允许有影响机械性能的裂纹、气孔、缩孔、疏松、渣眼等缺陷，并进行退火处理。叶轮外壳的内表面与叶片外圆的间隙均匀，直径反向的最大间隙为叶轮直径D的1/1000，球面直径精度为H10，粗糙度不大于6.3106m，以止口外圆为基准，径向圆跳动不低于GB118480标准规定的8级。3、导叶体导叶体采用铸焊方式，其材质为ZG270-500+Q235A。所采用的导叶体经过运行证明其水力性能优良。导叶体能承受任何工况下水导轴承传来的荷载。导叶体具有足够的刚度，能抑制水泵运行中的振动。导叶体过流表面的粗糙度不大于6.3106m，导叶体法兰止口与轴承内孔轴线的同轴度不得低于GB118480标准中的8级，导叶体入口节踞偏差不大于3（与名义尺寸之比），导叶体入口内外圆直径偏差不大于2（与名义尺寸之比）。4、 泵轴泵轴采用优质中碳结构钢整体锻造，材料不低于35号钢，锻后正火，锻件作无损探伤检查。泵轴具有足够的刚度和强度，能够承受在任何工况条件可能产生的作用在泵轴上的扭矩、轴向力和径向力。充分考虑自重引起的挠度对运行的影响，在可能发生的飞逸转速时没有有害的振动和摆动。泵轴的导轴承轴颈和填料函轴颈部位设不锈钢衬套，衬套在加工后不锈钢的厚度不得小于5mm。轴承套的使用寿命大于20000h，精度不低于h7，粗糙度不大于3.2106m，其余表面粗糙度不大于6.3106m，法兰面与轴心的垂直度不低于7级。5、导轴承水泵导轴承为聚氨酯橡胶轴承，与轴承相接触的泵轴部分设有不锈钢轴套。采用分半可调结构，不移动主轴就可方便地更换轴承，使用寿命大于10000h，配合间隙考虑轴瓦的吸水膨胀量与温差影响，轴承体具有足够的刚度，在最大飞逸转速下，能安全承受，并且不产生有害变形。6、 主轴密封泵轴密封采用填料密封的形式，填料函为分半铸铁结构，结构上做到在不拆卸水泵径向轴承的情况下可以调整与更换，并有互换性。密封耐磨、可靠，允许有滴状水漏出，填料采用清水冷却。主轴密封更换周期不小于6000小时。7、出水弯管出水弯管采用铸铁件，其材质为HT200，60弯管分成两个30弯管制造，以保证起吊方便。水泵底座与地脚基础板间有良好的密封性。8、 基础件水泵的基础件主要包括进出水底座、水泵底板、调整垫铁、联接螺栓以及地脚螺栓等。进水底座安装在泵的底部、进水流道的顶部，在进水底座上安装进水伸缩节；水泵底板安装在水泵基础墩上，用地脚螺栓固定。安装时调整好底板的高程和位置，在底板上安装中间接管等零部件；安装调整后，浇筑二期混凝土固定，以后不再移动。9、与进、出水流道的配合投标人派专业技术人员对原泵站的基础、进出水流道进行现场测绘，以保证投标水泵能够与泵站基础和流道配合良好。10、备品备件和专用工具投标人随机供应备品备件和专用工具，具体规格和数量按招标文件的要求，详见有关表格。安装1、安装前的准备检查泵及电机有无损坏，零件是否齐全。水泵安装标高必须符合安装外形图的要求，泵叶轮应有足够的淹没深度。进水流道前必须有拦污栅，以免杂物带进水泵。准备好必要安装工具，设备及测量仪器。2、水泵固定部分的安装。根据原有的进水底座流道初步定出机组的安装高程和中心位置，高程误差不大于2毫米，中心误差不大于5毫米。将进水套管、转轮室吊入泵坑，然后将转子体部件吊入泵坑并放好3将中间接管与导叶体组装后吊放在底板上，检查中间接管端面高程，垂直中心及法兰面的水平度，要求高层误差不大于2毫米，垂直中心允差2毫米，法兰面水平允差0.04毫米/米。4吊入出水弯管，并按要求与中间接管进行联接。5将已组装好的出水口伸缩节及30弯管吊入，组装，将30弯管悬挂在电机的楼板下，并通过螺栓将伸缩节与管联结。6将导轴承分别装入连接件，初步调整上、下橡胶轴承的同轴度。7浇注底板地脚螺孔二期混凝土，并保养。8二期混凝土干涸后，紧固底板上的地脚螺栓及中间接管上的T型螺栓，检查上、下橡胶轴承同轴度。3、水泵转动部分安装泵轴与转轮体的安装拆去导轴承，将主轴吊入并悬挂在适当高度。将下操作杆与泵轴中的内操作管螺纹拧紧并点焊固定，在泵轴法兰止口处，放好密封圈，再联接转轮体。装上转轮体后复核一次泵轴的摆度，然后打上园柱肖。装操作架后，在下盖的止口上装好密封圈，与叶轮部件联接，叶轮联接螺栓用圆钢点焊防松。要求转子体与泵轴法兰接合面用0.05毫米塞尺检验不能插入。主轴内操作管与调节杆的联接及电机轴与泵轴的装配。将操作管铜套装在主轴上，即将内操作管与主轴相联，这时将调节杆与内操作管旋紧，螺纹偏势处点焊防松，并将调节杆上轴套装于电机转动轴内孔里，将电机转子吊下，用联轴螺栓联接（配合工作螺栓使用）电机和主轴法兰，找正主轴中心，测量主轴摆度。符合要求后，铰削连接法兰的螺栓孔。要求拿掉一个螺栓铰一个孔，同时装上一个特制螺栓并打上标记。全部联接好后，复检一次轴的摆度，要求两法兰面的间隙用0.05毫米塞尺检验不能插入。主轴摆度充差0.12毫米/米。4、安装导轴承、填料函、水箱、导叶帽等零件。5、调节机与电机的联接及调整：a、将调节机安装于电机顶部，校正同心度，固紧。接好润滑水，加油至油标处，接好电路，点动试车。b、将叶片固定在零度位置。C、连接上操作杆与调节机的过渡法兰，调整销键位置，联轴器处固紧，点动试车，控制行程在使用范围内。6、转轮室的安装。在转轮室对分面垫1毫米石棉板， 将转轮室合拢并与导叶体联接。测量叶片外元与转轮室内球面之间的间隙，要求间隙均匀，无碰擦现象。将进水喇叭与转轮室联接7、电机安装应参看电机说明进行。启动和停机1、启动前的准备。检查进水流道及拦污栅、清除杂物。开启进水闸门。导轴承供给润滑水， 不得在无润滑水的情况下开机启动。润滑水中不得含有油类。调节前各润滑部位加润滑油和冷却水。2、启动运转。按电机使用说明书启动。达正常转速后把叶片调至所需角度。运行过程中应注意观察有无噪声不正常,机组振动等异常现象，如发生应立即停机检查并排除。做好机组运转值班记录。水泵试运行后应检查各联接部位有无松动现象。填料压盖应逐渐压紧，以有水滴出为宜。3、停机时应注意拍门是否动作，以防机组反转损坏机件。冬季停机后应抽除泵内积水以防结冰损坏机件。6.6新材料、新工艺、新技术为保证北潭湖泵站主水泵的性能和质量，我公司在设计和生产过程中将采用一些新技术、新材料、新工艺，具体内容如下：1.泵轴填料密封采用聚四氟乙烯新型密封材料制作,具有密封严密、耐磨性好，启动前可不需加润滑水等特点，使用寿命大于10000小时。2.叶片与轮毂孔之间配合处轴承采用GS-2材料制作，GS-2是以特殊配方的高密度铜合金为基体，中间烧结多孔青铜层，表面轧制PTFE（聚四氟乙烯）和Pb的混合物。用GS-2材料制作的导轴承具有较好的自润滑、耐磨损、低摩擦等特点，保证了在轮毂腔无油或缺油的情况下，叶片能正常转动而不产生损坏现象。3.对有关铸件采用树脂砂造型工艺进行铸造，确保铸件内、外在质量。4.对毛坯、原材料进行理化分析，分析出材料的金相组织、化学成分，确保其化学成分符合有关标准要求。对材料进行力学性能测试，确保材料机械性能达标。5.采用超声波探伤技术检测泵轴、叶片等重要受力件的内部缺陷，保证这些件无内部缺陷。6.对焊接件焊缝采用磁性探伤技术，检测焊缝质量，确保焊缝无缺陷。7.采用适当的热处理工艺，提高零件的机械性能。8.采用先进的振动时效处理工艺，有效消除特大型零件的内应力。9.采用喷丸处理工艺，保证零件表面质量，并提高油漆附着力。10.采用数控加工工艺，对叶轮叶片表面进行精加工，确保叶片表面几何形状符合图纸要求，有效提高水力性能。11.采用大型精密量具及检测仪器，保证大型零件的测量精度、性能和质量。本项目中应用的大型水泵在结构上与我公司以前生产过的有很多相似之处，对其主关件采取的特殊工艺措施概述如下：1.叶片：叶片是水泵的心脏件，其优劣直接影响到水泵的性能和效率。叶片用不锈钢材质ZG1Cr18Ni9，增强其防锈抗汽蚀性能。叶片表面打磨光滑后进行超声波探伤，确认无缺陷后，测量其模型各点尺寸，按其各点划出其两端中心孔位置线；以两端中心孔为基准，对其柄部进行加工；以柄部为基准，读出该零件模型各点上的实际尺寸，划定定位孔线，并加工完成；上夹具以该定位孔定位，用数控机床对叶片工作面、背面、进出水边进行数控加工；对叶片进行各点检测是否符合图形尺寸；叶片上夹具对其外径进行粗加工后，对其进行秤重配套，必须符合图纸要求。经过以上工序，保证了叶片表面几何形状及表面粗糙度。2.转子体：转子体是水泵重要的水力元件。转子体粗加工后进行探伤检查，确认无缺陷后，对其基准面进行精加工，以此基准上夹具，用坐标镗床对各叶片安装孔进行分度加工。与压环等其它零件组合后，以基准面上夹具进行球面加工，球体加工在6.3m立车上进行数控加工，无需靠模，确保外形加工精度及表面粗糙度。保证各叶片安装孔与球面在同一平面上，符合图纸尺寸，并对转子体进行静平衡检查，去除不平衡重量至满足要求。3.转子体部件：选用重量相近的叶片装在同一个转子体上，用夹具确定调整好叶片的零位线，利用专用工具对叶片角度进行调节试验，保证符合设计要求。用专用装置对其进行固定，对叶片外圆进行球体加工达图纸要求，保证叶片运行过程中各点的间隙都能保持一致。校静平衡，保证达设计要求。最后按规定的压力作油压试验，保证无渗漏、冒汗等现象。4.转轮室：转轮室为铸钢件，精加工之前进行的，为了精加工尺寸稳定性及消除内应力，除对铸件毛坯进行退火处理外，在精加工之前还进行振动时效处理。5.预装配：为保证水泵各零部件在泵站顺利安装，我公司在水泵出厂前进行预装配。如转子体部件与转轮室装配检测间隙。转轮室、导轴承等预装配，检测止口之间的配合情况、螺栓孔之间的对准情况等。