第二章 叶片式水泵.ppt
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《泵与泵站》02(第2章-叶片式泵)PPT课件
2021/7/22
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§2. 2 离心泵的主要零件
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离心泵基本结构
6
§2.2 离心泵的主要零件
叶轮
是离心泵的主要零件，其设计根据水力计算决定
常用材质：铸铁、钢、青铜（材质的性能决定了水泵
的使用寿命，价格）
叶轮的种类
按吸水方式分：单吸式
双吸式，吸水量较大
按叶轮盖板情况分：封闭式，输送较洁净的液体
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§2.2 离心泵的主要零件
泵壳
泵外面的蜗壳形外壳 2个特点：
①蜗壳形（保持良好的水力条件，沿蜗壳断 面的水流速度为常数）
②锥形渐扩管（降低水流速度，速度水头转 化为压力水头）
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§2.2 离心泵的主要零件
泵座
作用：固定泵体，连接水泵与基础
3个孔：
①测压螺孔：吸水管法兰上，安装真空表；
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§2.3 叶片泵的基本性能参数
轴功率 定义：泵轴得自原动机所传递来的功率 表示符号：N 单位：kW
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§2.3 叶片泵的基本性能参数
补充内容
➢ 有效功率：单位时间内流过泵的液体从泵那里得
到的能量，用 Nu 表示
式中：
ρ— 液体密度，kg/m3
Nu gQH g — 重力加速度，m/s2
u 1R 1 ， u 2R 2
C 2 u C 2co 2 ， C s1 u C 1co 1 s
1 HT g(u2C2uu1C1u)
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离心泵的基本方程式
50
§2.4.3 基本方程式的讨论
（1） 为提高水泵扬程和改善吸水性能，一般
泵与风机完整课件
混流式 往复式
容积式：回转式：叶 罗 罗氏 杆 茨风 风 风机 机 机
1.叶片式（动力式）
离心式 (小流量，高扬程)
7
轴流式 (大流量，低扬程)
混流式
(中流量，中扬程)
风机
轴流式静叶可调引风机
动叶
入口静叶 出口静叶
入口静叶调节机构
8
2、容积式
柱塞泵
9
（往复泵）
工作原理（活塞式）：活塞向左 移动→泵缸容积↑ →泵体压力 ↓，排出阀门关阀，吸入杆打开， 液体吸入； 活塞向右移动→泵缸容积↓ → 泵体压力↑ →排出阀门打开， 吸入杆关闭，液体排出。 特点：单动泵由于吸入阀和排出 阀均在活塞一侧，吸液时不能排 液，排液时不能吸液，所以泵排 液不连续，不均匀。优点是流量 小，压力高。
容积损失：由于泵的泄漏、液体 的倒流等所造成，使得部分获得 能量的高压液体返回去被重新作 功而使排出量减少浪费的能量。 容积损失用容积效率ηv表示。
h
24实 理际 论压 压头 头
100 %
He HT
100％
V
实际流量 理论流量
100 %
Qe QT
100％
24
1.机械损失和机械效率
• 机械损失主要包括轴端密封与轴承的摩擦损失及叶轮前后盖板外表面 与流体之间的圆盘摩擦损失两部分。
•旋转的叶轮发生摩擦而产生能量损失，约占轴功率的2
%~10%，是机械损失的主要部分。
25
Pm Pm1Pm2
m
P
Pm P
25
减小机械损失的一些措施 （1）合理地压紧填料压盖，对于泵采用机械密封。
（2）对给定的能头，增加转速，相应减小叶轮直径。
（3）试验表明，将铸铁壳腔内表面涂 漆后，效率可以提高2%～3%，叶轮盖板 和壳腔粗糙面用砂轮磨光后，效率可提高 2%～4% 。一般来说，风机的盖板和壳腔 较泵光滑，风机的效率要比水泵高。
水泵与水泵站第一课优秀课件PPT.
水泵与水泵站第一课
目录
第一章 绪论 第二章 叶片式水泵 第三章 其它水泵 第四章 给水泵站 第五章 排水泵站
第一章 绪 论
1.1 水泵及水泵站的作用和地位 1.2 水泵定义及分类
1.1 水泵及水泵站的作用和地位
水泵应用:采矿、冶金、电力、石油、化工、市 政以及农林等部门。 例：航天、火电厂
作业员要有效地生产良品，必须按作业标准进行。但是对作业员是否按设定之标准来进行，其他人根本不了解，唯一的判定方法就是 观察仪表的指针是否在设定的条件刻度之 内。但如果仪表表面脏污或指针损坏，或测定用具胡乱摆放，此时，作业员是否有效、正确
径为1.23m，出水法兰 执行作业，便有怀疑。通过5S活动来管理仪表的应有状态，即可消除此种疑虑，因为不进行正确的维持管理，是绝对不能执行正确的
扬程。 3、离心泵的特点界于两者之间。
水泵的发展趋势 1、大型化、大容量化 特别是取水水泵和排水水泵 2、高扬程、高转速 单级扬程已经达到1000m。 3、系列化、通用化和标准化 按照通用标准
SLOW900-900单级双吸
离心泵是专门为深圳自 4.6.4岗位事故预防措施，安全保活设施，个人防护用品的性能、作用和使用操作方法；
作业。由此看来，高难度的作业，也必须从5S开始。
最大外径为1.12m。
魁岐排涝站厂房内的3台斜置轴流大型水泵
水泵种类 型号举例
型号说明
备注
单级
IS -单级单吸离心泵 IS：
单吸 IS100-65- 100-吸入口直径，mm 国际 ２、期末账务处理的功能：包括月末结转损益； 离心 200 标准 商务舱与经济舱之间有很大的差异。商务舱的乘客用餐、阅读杂志和报纸等有多元化的选择：座椅的脚部可以抬高，位置宽敞，服务 离心泵 单双离泵泵级吸心 S500-59A 62S5m5A20-5009m单–-00--第排吸-水级-叶吸一出入泵单轮入次口口扬吸直口切直直程离径直削径径心，径，，泵m，mmmmm 34注人录282一④2685生分34（（ 部2遇都在(定 此..7、.....、.6八31117316：提、.责货随别_五2对.心是这团外负 公 2贯 认 ...2响 11品 1_）)竞 供 页 任 、 卖 叫 满 岗 _） 后 服 一 方 干，讨责司除彻真投应对统质_各争的码。款方随足位_备务样面部 病论本主了执贯督标文外计管_地性扫。要应到。生_人所的，候 人确站要履行彻导人件报方理_级磋描由承，产_员倡，麦选 在定的负行国执与修的表法与_市商（县担而工_要导不当人 等人安责本家行评改递的选_场5文或负由且艺_重的会劳入 待S选全人合和国审或交种定_部件复责于会流_点服由、选 过。监、同上家撤类的_、要印人其直程_培务于肯名 程竞测项之级有回目_人求）直包呼，_养还地德单中争、目外有关投的_事签件接装姓工_。具区基。 可上工负，关压标_部字均经或名作_有、和以岗具责未健力文_要、需手其。特_一人必通工、人经康容件_培盖加，防这点_致员胜过作仪、买、器的_养章盖其护些和_化的客医领器技方安的书_后的公他措服安_、变等院导、术事全管面_备地章人施务全_标化企的小设部先环理材_干方。员不在注_准而业商组备负书境规料_部必竞一完经意_化有做务根的责面管范，_，须争律善济事_、服得中据配人同理和应_以由性不而舱项_品务很心竞备培意的安按_备竞磋准引是：_质程出上岗、训，方全本_各争商经起享_化度色网人管的卖针技须_个性响手的受_的的。，员理主方、术知_市磋应货货不_特差收总工要不政操第_场商人、物到_点异发成作内应策作2_各3响须款锈的_。。电绩，容使、规条_级应按。蚀，_例为子、建用法程:的_人人上、因_如此邮德立本规。规_员的述损此_，，件才健合和定的法内坏商对要，表全同制密被定容和务于做从现设第度封撤代、丢舱银到而、备，和2职7表顺失的行遇掌专档对标.、1人序的票来心握条业案本记辞或和责价说服和款特，站。职委格任是，务监所长并员人托式。经上，控列等整工员代编济海就自举各理在进理制舱分需己的方规生行人竞的行要的任面范 产补按 争 、 对 工何1的，过充．要性北员作文因妥程，4求磋京工情件倍素善中后签商分进况和，进保的备字响行行。资这行管健干、应和培在料就充。康部盖文广训儿。是分、要章件州使童差酝安另；，分服病异酿全外竞并行务房化讨和登争按所品还的论环记性要提质设服,境集注磋求供一有务管体册商编的致比带理研，响制服化较来负究市应目务。矮的第确场 20Sh-6A Sh单级单吸离心泵 的、让小孩子可以打电话的座椅。这些良好的服务与规划使这家医院在竞争中脱颖而出。
目录
第一章 绪论 第二章 叶片式水泵 第三章 其它水泵 第四章 给水泵站 第五章 排水泵站
第一章 绪 论
1.1 水泵及水泵站的作用和地位 1.2 水泵定义及分类
1.1 水泵及水泵站的作用和地位
水泵应用:采矿、冶金、电力、石油、化工、市 政以及农林等部门。 例：航天、火电厂
作业员要有效地生产良品，必须按作业标准进行。但是对作业员是否按设定之标准来进行，其他人根本不了解，唯一的判定方法就是 观察仪表的指针是否在设定的条件刻度之 内。但如果仪表表面脏污或指针损坏，或测定用具胡乱摆放，此时，作业员是否有效、正确
径为1.23m，出水法兰 执行作业，便有怀疑。通过5S活动来管理仪表的应有状态，即可消除此种疑虑，因为不进行正确的维持管理，是绝对不能执行正确的
扬程。 3、离心泵的特点界于两者之间。
水泵的发展趋势 1、大型化、大容量化 特别是取水水泵和排水水泵 2、高扬程、高转速 单级扬程已经达到1000m。 3、系列化、通用化和标准化 按照通用标准
SLOW900-900单级双吸
离心泵是专门为深圳自 4.6.4岗位事故预防措施，安全保活设施，个人防护用品的性能、作用和使用操作方法；
作业。由此看来，高难度的作业，也必须从5S开始。
最大外径为1.12m。
魁岐排涝站厂房内的3台斜置轴流大型水泵
水泵种类 型号举例
型号说明
备注
单级
IS -单级单吸离心泵 IS：
单吸 IS100-65- 100-吸入口直径，mm 国际 ２、期末账务处理的功能：包括月末结转损益； 离心 200 标准 商务舱与经济舱之间有很大的差异。商务舱的乘客用餐、阅读杂志和报纸等有多元化的选择：座椅的脚部可以抬高，位置宽敞，服务 离心泵 单双离泵泵级吸心 S500-59A 62S5m5A20-5009m单–-00--第排吸-水级-叶吸一出入泵单轮入次口口扬吸直口切直直程离径直削径径心，径，，泵m，mmmmm 34注人录282一④2685生分34（（ 部2遇都在(定 此..7、.....、.6八31117316：提、.责货随别_五2对.心是这团外负 公 2贯 认 ...2响 11品 1_）)竞 供 页 任 、 卖 叫 满 岗 _） 后 服 一 方 干，讨责司除彻真投应对统质_各争的码。款方随足位_备务样面部 病论本主了执贯督标文外计管_地性扫。要应到。生_人所的，候 人确站要履行彻导人件报方理_级磋描由承，产_员倡，麦选 在定的负行国执与修的表法与_市商（县担而工_要导不当人 等人安责本家行评改递的选_场5文或负由且艺_重的会劳入 待S选全人合和国审或交种定_部件复责于会流_点服由、选 过。监、同上家撤类的_、要印人其直程_培务于肯名 程竞测项之级有回目_人求）直包呼，_养还地德单中争、目外有关投的_事签件接装姓工_。具区基。 可上工负，关压标_部字均经或名作_有、和以岗具责未健力文_要、需手其。特_一人必通工、人经康容件_培盖加，防这点_致员胜过作仪、买、器的_养章盖其护些和_化的客医领器技方安的书_后的公他措服安_、变等院导、术事全管面_备地章人施务全_标化企的小设部先环理材_干方。员不在注_准而业商组备负书境规料_部必竞一完经意_化有做务根的责面管范，_，须争律善济事_、服得中据配人同理和应_以由性不而舱项_品务很心竞备培意的安按_备竞磋准引是：_质程出上岗、训，方全本_各争商经起享_化度色网人管的卖针技须_个性响手的受_的的。，员理主方、术知_市磋应货货不_特差收总工要不政操第_场商人、物到_点异发成作内应策作2_各3响须款锈的_。。电绩，容使、规条_级应按。蚀，_例为子、建用法程:的_人人上、因_如此邮德立本规。规_员的述损此_，，件才健合和定的法内坏商对要，表全同制密被定容和务于做从现设第度封撤代、丢舱银到而、备，和2职7表顺失的行遇掌专档对标.、1人序的票来心握条业案本记辞或和责价说服和款特，站。职委格任是，务监所长并员人托式。经上，控列等整工员代编济海就自举各理在进理制舱分需己的方规生行人竞的行要的任面范 产补按 争 、 对 工何1的，过充．要性北员作文因妥程，4求磋京工情件倍素善中后签商分进况和，进保的备字响行行。资这行管健干、应和培在料就充。康部盖文广训儿。是分、要章件州使童差酝安另；，分服病异酿全外竞并行务房化讨和登争按所品还的论环记性要提质设服,境集注磋求供一有务管体册商编的致比带理研，响制服化较来负究市应目务。矮的第确场 20Sh-6A Sh单级单吸离心泵 的、让小孩子可以打电话的座椅。这些良好的服务与规划使这家医院在竞争中脱颖而出。
第二章 叶片式水泵(5-13节)
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泵体内的水力损失要消耗一部分功率，使水泵的总效率下降
另外在水泵工作过程中存在着回流和泄漏的问题，这也会导 致能量损失，成为容积损失。
除此以外还有机械损失，包括轴承内的摩擦损失，填料轴 封装置内的摩擦损失以及叶轮封盖板旋转时与水的摩擦损 失，这些机械性的摩擦损失也会消耗一部分功率，使水泵 的总效率下降。
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§2－7 离心泵装置定速运行工况
从离心泵的特性曲线上可以看出，每台水泵在一定 下，有自己的特性曲线，它反映了水泵的潜在工作能 力。在实际运行中，就表现为瞬时流量、扬程、轴功 率、和效率等。我们把这些值在特性曲线上的具体位 置，称为水泵装置的瞬时工况。它反映了水泵的实际工 作能力。
从实质上看，两种方法是一样的。都是利用能量的 供给与消耗平衡的原理，来求得工况点。
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21
三、图解法求离心泵装置的工况点
把泵特性曲线和装置特性曲线画在同一张图上，装 置特性曲线和泵特性曲线的交点(图中的M点)就是泵的运 转工况点。 如右图所示，假设工况 点不在M点，而在B点， 水泵所能提供的总比能 大于管道所消耗的总比 能，即供给>需要，富 裕了一部分能量，此富 裕能量将以动能的形式
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❖ 在Q-Hs曲线上，各点的纵坐标表示相应流量下水泵所允 许的最大真空高度，它并不代表水泵在某点工作时的实际 吸水真空值。水泵的实际吸水真空值必须小于曲线上的相 应值。否则将会产生气蚀现象。
从能量传递角度上看: 扬程表示：当流量为Q时，每1kg水通过水泵后能量的增值。 功率表示：当流量为Q时，泵轴所消耗的功率。
同理，也可以用折引曲线的方法来求解。
泵和泵站第二章 叶片式水泵1
⑴填料密封
压盖填料型填料盒
1轴封套；2填料（盘根）；3水封管；4水封环；5压盖（格兰）
(2)机械密封
DY101型系列机械密封
112型系列机械密封
平衡型机械密封：密封介质作用于动环上有效面积小于 动、静环接触面，可用于高压 非平衡型机械密封：密封介质作用于动环上有效面积大 于或等于动、静环接触面
e a
P
b
P
6
1
P
2
g
P
d
m ( C c o s RC c o s R ) M 2 2 2 1 1 1 d t
动量矩定理：单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化(流 出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差)等于作用于该 控制面内所有液体质点的外力矩之和。
P
3
f b
P
静压能。
3)泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在泵起动前用来 充水及排走泵壳内的空气。在泵壳的底部设有放水螺孔， 以便在泵停车检修时用来放空积水
4、泵座： 1）泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔。 2）泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在泵起动前充水及排 走泵壳内的空气。
3）在泵吸水和压水锥管的法兰上，开设有安装真空表和压力表
泵用机械密封主要泄漏点： （l）轴套与轴间的密封； （2）动环与轴套间的密封； （3）动、静环间密封； （4）对静环与静环座间的密封； （5）密封端盖与泵体间的密封。
6、减漏环(承磨环)
为什么要装减漏环？（减漏环作用） 减漏环位置：叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝处
（a）单环型；（b）双环型；（c）双环迷宫型 1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环；3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环
单级单吸卧式离心泵
建筑给排水水泵与泵站叶片式水泵1PPT54页
第二章 叶片式水泵
2.1 离心泵的工作原理与基本构造 2.2 离心泵的主要零件 2.3 叶片泵的基本性能参数 2.4 离心泵的基本方程式 2.5 离心泵装置的总扬程 2.6 离心泵的特性曲线 2.7 离心泵装置定速运行工况 2.8 离心泵装置调速运行工况 2.9 离心泵装置换轮运行工况 2.10 离心泵并联及串联运行工况 2.11 离心泵吸水性能 2.12 离心泵机组的使用及维护 2.13 轴流泵及混流泵 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵
1、对轮心取矩
QC2 cos2 R2 C1 cos1 R1 M
2、叶轮对流体所作功率
NT M Qu2C2 cos2 u1C1 cos1
2.1 离心泵的工作原理与基本构造
2.1.1两个例子
(1)在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转 的雨伞给水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如 图所示。
(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。
2.1.2 工作原理
离心泵基本构造及工作原理
(2)C与u的夹角α； C与W的夹角β
离心泵叶片形状
（a) 后弯式 (β２＜90°)
（b)径向式 (β２ ＝ 90°)
（b) 前弯式 (β２＞ 90°)
叶轮出口速度三角形
C2u C2 cos2 u2 C2r cot 2 C2r C2 sin 2
2.4.2 基本方程式的推导
三点假定： (1)液流是恒定流； (2)叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的 同名速度相等。 (3)液流为理想液体，也即无粘滞性。
Nu
N
W QH t(kwh) t：运行时间h 10212
η1：水泵的效率 η2：电机的效率
2.1 离心泵的工作原理与基本构造 2.2 离心泵的主要零件 2.3 叶片泵的基本性能参数 2.4 离心泵的基本方程式 2.5 离心泵装置的总扬程 2.6 离心泵的特性曲线 2.7 离心泵装置定速运行工况 2.8 离心泵装置调速运行工况 2.9 离心泵装置换轮运行工况 2.10 离心泵并联及串联运行工况 2.11 离心泵吸水性能 2.12 离心泵机组的使用及维护 2.13 轴流泵及混流泵 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵
1、对轮心取矩
QC2 cos2 R2 C1 cos1 R1 M
2、叶轮对流体所作功率
NT M Qu2C2 cos2 u1C1 cos1
2.1 离心泵的工作原理与基本构造
2.1.1两个例子
(1)在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转 的雨伞给水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如 图所示。
(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。
2.1.2 工作原理
离心泵基本构造及工作原理
(2)C与u的夹角α； C与W的夹角β
离心泵叶片形状
（a) 后弯式 (β２＜90°)
（b)径向式 (β２ ＝ 90°)
（b) 前弯式 (β２＞ 90°)
叶轮出口速度三角形
C2u C2 cos2 u2 C2r cot 2 C2r C2 sin 2
2.4.2 基本方程式的推导
三点假定： (1)液流是恒定流； (2)叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的 同名速度相等。 (3)液流为理想液体，也即无粘滞性。
Nu
N
W QH t(kwh) t：运行时间h 10212
η1：水泵的效率 η2：电机的效率
第二章叶片式水泵一.ppt
IS型单级单吸离心泵
单级双吸离心泵
单级双吸离心泵结构图 1泵体；2 泵盖；3叶轮；4泵轴；5密度封环；6轴套：7填料盒；8填料；9 水封环；10压盖；11轴套螺母：12轴承体；13固定螺钉；14轴承体压盖； 15滚动轴承；16联轴器；17轴承端；18挡水圈；19螺杆；20键
单 级 单 吸 卧 式 离 心 泵 基 本 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
三点假定： (1)液流是恒定流； (2)叶槽中，液流均匀一致，叶轮同半径处液流的 同名速度相等。
(3)液流为理想液体，也即无粘滞性。
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
dQ(r2 u2 r1 u1) r F
A2 r2 u2u2dA2 A1 r1 u1u1dA1 (r F)
p1 pa pv p2 pa pd
Hd
pd
Hv
pv
H
Hd
Hv
v22 v12 2g
Z
H Hd Hv
2.5.3水泵装置的设计扬程
（1）基本计算公式:
H HST h
HST：水泵的静扬程（mH2O） Σh：水泵装置管路中水头损失之
总和（mH2O）
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；13一轴承座 ；
构造 14一 压盖调节螺栓； 15一传动轮
立 式 轴 流 泵 结 构 图
轴流泵的基本组成
1、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推挤上升的。
2、轴流泵的组成：喇叭管、叶轮、导叶体、 出水管、泵轴、橡胶轴承、填料函。
流体力学-叶片式水泵课件
压力低处水开始发生汽化时，因为只有少量气泡，叶轮流道 堵塞不严重，对泵的正常工作没有明显影响，泵的外部性能也 没有明显变化。这种尚未影响道泵外部性能的汽蚀称为潜伏汽 蚀。
流体力学-叶片式水泵课件
容易发生 气蚀的K处
② 泵汽蚀时的特征 泵体振动、噪声大； 泵流量、压头、效率都显著下降。
③ 主要危害 造成叶片损坏、噪声和震动、性能下降 汽蚀时叶轮内缘叶片背面
流体力学-叶片式水泵课件
离心泵常见故障现象和检修 （1）振动
运行过程中，常常由于各种原因而引起振动，严重时甚至 威胁到泵的安全运转。但其振动原因是很复杂的，特别是 大型工程中，泵的振动问题尤为突出。 1）流体流动引起的振动 • 汽蚀引起振动 • 旋转失速引起振动 • 水力冲击引起振动 2）机械引起的振动 • 转子质量不平衡引起振动 • 转子中心不正引起振动 • 转子的临界转速引起振动 • 动、静部分之间的摩擦引起振动 • 平衡盘设计不良引起振动
有效汽蚀余量随流量的增加是一条下降的曲线，
而必需汽蚀余量随流量的增加是一条上升的曲
线。两条曲线的交点即为临界汽蚀状态点。
泵不发生汽蚀的条件为：
NPSHa ~ qV NPSHa = NPSHr
无汽蚀区
NPSHr~ qV
流体力学-叶片式水泵课件
NPSHa>NPSHr
NPSHa<NPSHr
汽蚀区
离心泵汽蚀曲线
流体力学-叶片式水泵课件
(6）水泵发热
原因：轴承损坏；滚动轴承或托架盖 间隙过小；泵轴弯曲或两轴不同心；缺 油或油质不好；平衡孔堵塞，叶轮失去 平衡；
解决方法：更换轴承；拆除后盖，在 托架和轴承座之间安装垫片；调整两轴 的同心度；加注干净黄油；清除平衡孔 内堵塞物。
流体力学-叶片式水泵课件
容易发生 气蚀的K处
② 泵汽蚀时的特征 泵体振动、噪声大； 泵流量、压头、效率都显著下降。
③ 主要危害 造成叶片损坏、噪声和震动、性能下降 汽蚀时叶轮内缘叶片背面
流体力学-叶片式水泵课件
离心泵常见故障现象和检修 （1）振动
运行过程中，常常由于各种原因而引起振动，严重时甚至 威胁到泵的安全运转。但其振动原因是很复杂的，特别是 大型工程中，泵的振动问题尤为突出。 1）流体流动引起的振动 • 汽蚀引起振动 • 旋转失速引起振动 • 水力冲击引起振动 2）机械引起的振动 • 转子质量不平衡引起振动 • 转子中心不正引起振动 • 转子的临界转速引起振动 • 动、静部分之间的摩擦引起振动 • 平衡盘设计不良引起振动
有效汽蚀余量随流量的增加是一条下降的曲线，
而必需汽蚀余量随流量的增加是一条上升的曲
线。两条曲线的交点即为临界汽蚀状态点。
泵不发生汽蚀的条件为：
NPSHa ~ qV NPSHa = NPSHr
无汽蚀区
NPSHr~ qV
流体力学-叶片式水泵课件
NPSHa>NPSHr
NPSHa<NPSHr
汽蚀区
离心泵汽蚀曲线
流体力学-叶片式水泵课件
(6）水泵发热
原因：轴承损坏；滚动轴承或托架盖 间隙过小；泵轴弯曲或两轴不同心；缺 油或油质不好；平衡孔堵塞，叶轮失去 平衡；
解决方法：更换轴承；拆除后盖，在 托架和轴承座之间安装垫片；调整两轴 的同心度；加注干净黄油；清除平衡孔 内堵塞物。
水泵站第二章
欧拉方程式推导过程。
解释：
应用动量矩定量推导，取控制体如虚线所示。
单位时间流出控制面的流体动量矩为 流入的动量矩为 L1qmCu1r1
L2 qmCu2r2
由于流动定常，控制面内的动量矩不变，因此，依动量矩定理有：
若不考虑叶轮内的水力损失：即叶片后流体的功率
qmgH thM
M q （ m u 2 r 2 u 1 r 1 ） ＝ q m ( u 2 c u 2 u 1 c u 1 )
H
Hth 1 p
h
2.5安装角对叶轮性能的影响
1.进口安放角 1
w1
Hth＝u2cu2gu1cu1
c 1
c1 c 1
w 1
w1
1
结论：随着进口安放角减小：
cu1
H th
cu1
u1
2.出口安放角
Hth＝u2cu2gu1cu1
结论：随着进口安放角增加：
cu2
H th
二、欧拉方程式 三、基本方程式的其它形式 四、基本方程式的讨论 五、叶片式流体机械设计理论概述
(一) 工作机的进出口速度三角形
从水头、扬程等定义看，要研究叶片与介质的能量交换，研究叶 片进出口的流动非常重要。以纯径向叶轮为例来研究。已知： n, qv。
1. 进口速度三角形
进口速度三角形计算步骤 2. 出口速度三角形
定于叶片相切，但在叶片数有限情况下，如何画呢？目前难以确 定，得求助于其他条件。
(二) 原动机的进出口速度三角形
以水轮机为例说明： 反击式水轮机：
进口速度三角形及出口速度三角形 冲击式水轮机：
进口速度三角形及出口速度三角形
反击型水轮机
进口速度三角形
解释：
应用动量矩定量推导，取控制体如虚线所示。
单位时间流出控制面的流体动量矩为 流入的动量矩为 L1qmCu1r1
L2 qmCu2r2
由于流动定常，控制面内的动量矩不变，因此，依动量矩定理有：
若不考虑叶轮内的水力损失：即叶片后流体的功率
qmgH thM
M q （ m u 2 r 2 u 1 r 1 ） ＝ q m ( u 2 c u 2 u 1 c u 1 )
H
Hth 1 p
h
2.5安装角对叶轮性能的影响
1.进口安放角 1
w1
Hth＝u2cu2gu1cu1
c 1
c1 c 1
w 1
w1
1
结论：随着进口安放角减小：
cu1
H th
cu1
u1
2.出口安放角
Hth＝u2cu2gu1cu1
结论：随着进口安放角增加：
cu2
H th
二、欧拉方程式 三、基本方程式的其它形式 四、基本方程式的讨论 五、叶片式流体机械设计理论概述
(一) 工作机的进出口速度三角形
从水头、扬程等定义看，要研究叶片与介质的能量交换，研究叶 片进出口的流动非常重要。以纯径向叶轮为例来研究。已知： n, qv。
1. 进口速度三角形
进口速度三角形计算步骤 2. 出口速度三角形
定于叶片相切，但在叶片数有限情况下，如何画呢？目前难以确 定，得求助于其他条件。
(二) 原动机的进出口速度三角形
以水轮机为例说明： 反击式水轮机：
进口速度三角形及出口速度三角形 冲击式水轮机：
进口速度三角形及出口速度三角形
反击型水轮机
进口速度三角形
水力学：第2章 叶片式泵和风机
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型图
单级双吸中开离心泵
便拆式管道离心泵
DL型立式多级离心泵
IS型单吸离心泵
叶轮
S型双吸离心泵
二、离心泵的主要零件，作用材料和组成
1．叶轮：了解叶轮作用，材料，组成，按吸入 口分类，按盖板情况分类
3、按叶轮进水方式分： 单侧进水式泵：又叫单吸泵，图2－2，即叶 轮上只有一个进水口 双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都 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。P101图2－93，图2－5。 4、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
1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环； 3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环
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、机械密封。
立 式 轴 流 泵 结 构 图
ZLB型立式轴流泵
叶轮 1、固定式 2、半调节
四、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
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型图
单级双吸中开离心泵
便拆式管道离心泵
DL型立式多级离心泵
IS型单吸离心泵
叶轮
S型双吸离心泵
二、离心泵的主要零件，作用材料和组成
1．叶轮：了解叶轮作用，材料，组成，按吸入 口分类，按盖板情况分类
3、按叶轮进水方式分： 单侧进水式泵：又叫单吸泵，图2－2，即叶 轮上只有一个进水口 双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都 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。P101图2－93，图2－5。 4、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
1、泵壳；2、镶在泵壳上的减漏环； 3、叶轮；4、镶在叶轮上的减漏环
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、机械密封。
立 式 轴 流 泵 结 构 图
ZLB型立式轴流泵
叶轮 1、固定式 2、半调节
四、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
第二章叶片式水泵(二)
A Q-H B
Q
37
2、应用切削律注意点
(1)切削限量，否则降低水泵效率 (1)对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方式。
38
(3)沿叶片弧面在一定的长度内铿掉一层，则可提高水 泵扬程、功率，改善叶轮的工作性能。
39
(4)叶轮切削使水泵的使用范围扩大。
水泵的高效率方框图 40
水泵厂在样本中通常将厂方生产的某种型号泵的高效率方 框图，成系列绘在同一张坐标纸上，称为性能曲线型谱图
2.7 离心泵装置定速运行工况
工况点:
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这些值 在水泵性能曲线上的具体位置，称为水泵的瞬时工况 点。
对应最高效率的点，称为设计工况点。 决定离心泵装置工况点的因素 （1）水泵本身型号； （2）水泵实际转速； 水泵各条性能曲线 （3）管路系统及边界条件——管道系统特性曲线。
15
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 相应点上水流的速度三角形相似。
C2 u2 nD2 n
C2m u2m nD2m
nm
在几何相似的前题下，运动相似就是工况相似。
16
叶轮相似定律有三个方面：
1、第一相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的
19
3、比例律应用的图解方法 两种常见问题的求解 (1)已知水泵转速为nl时的(Q—H)l曲线，但所需 的工况点，并不在该特性曲线上，而在坐标点 A2(Q2，H2)处。现问；如果需要水泵在A2点工作， 其转速n2应是多少?
(2)已知水泵nl时的(Q—H)l曲线，试用比例律翻 画转速为n2时的(Q—H)2 曲线。
20
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wK —— 点K水流的相对速度（m/s）；
w0 —— 点0断面水流的平均流速以相对流速表示（m/s）； u0、uK —— 点0与点K的圆周速度（m/s）；
h0K
—— 点0至点K的的水头损失（m）。
Z0 ZK , h0K 0，u0 uK
上式简化为： p0 w02 pK wK2 2g 2g
输水被破坏。
2.11.2 吸水管中压力的变化及计算
• 防止气蚀措施：
控制水泵叶轮内压力最低点的压力大于Pva。
• 水泵运行中的压力最低点
吸水池大气压与叶轮进口处的绝对压力差转化为位置 头、流速头，各项水头损失。
绝对压力随水流流动而减少，到进入叶轮后，在叶 片背面靠近吸水口的K点处压力达到最低值：PK=Pmin。
微小水锤会在局部产生200~300℃高温，产生热电偶，发 生电解氧化，进而产生化学腐蚀；水和蜂窝间歇接触， 蜂窝的侧壁与底之间产生电位差，引起电化学腐蚀。
气蚀:
由于某种原因，使水力机械低压侧的局部压强降低 到水流在该温度下的汽化压强（饱和蒸汽压强）以下， 引起汽泡（汽穴）的发生、发展及其溃灭，造成过流部 件损坏的全过程。
水流过K点之后，从高速旋转的叶轮获得能量，压 力迅速提高，在叶轮出口处达到最大。
K点压力PK值的推导（能量方程）
0点：水流即将进入叶片时的点。 0点前水流作绝对运动，0点后水流进入叶槽，对叶槽 作相对运动，所以能量方程分两步列出：
（1）列吸水池面与0点过水断面水流的能量方程：
0
pa
0
（3） 气蚀对不同类型的水泵影响不同
ns较低
ns较高
较低ns（如ns <100）（瘦长型）：因水泵叶片流槽狭长，很容易被气 泡所阻塞，在出现气蚀后，Q-H、Q-η曲线迅速降落。
较高ns（如ns >150）（矮胖型）：因流槽宽，不易被气泡阻塞，所以
Q-H、Q-η曲线先是逐渐地下降，过了一段时间后才开始锐落，正常
H SS
p0Leabharlann c02 2g hS
h10
（1）
pa 、p0 —— 吸水池水面某点的大气压力水头与断面计算点0的绝对
压强水头（m）；
H SS —— 水泵的吸水地形高度，也即安装高度（m）；
c0 —— 点0断面水流的平均流速（m/s）；
hS —— 吸水管口至水泵进口断面1-1间的水头损失（m）；
• 列吸水池面与0-0水泵进口安装真空表处 1-1断面的能量方程式：
pa
p1
H ss
v12 2g
hs
pa
p1
H ss
v12 2g
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 )
2g
吸水池水面上的压头 pa 和泵壳内最低压头 pk
之差值用来支付：
(1) 把液体提升高度：Hss
(2)克服吸水管中水头损失： hS
(3)流速水头：2v1g2
(4)产生流速水头差值： C02 v12
2g
(5)供应叶片背面K点压力下降值： W02
h10 —— 断面1-1至0点之间的水头损失（m），由于两点距离很 小，一般忽略。
（2）列0点断面与K点水流的相对运动能量方程：
Z0
p0
w02 2g
u02 2g
ZK
pK
wK2 2g
uK2 2g
h0K
p0 、pK
Z 0、ZK
—— 0点与K点的绝对压强水头（m）； —— 0点与K点到基准面的垂直高度（m）；
汽泡随水流被带入叶轮中压力升高的区域时，汽泡突 然被四周水压压破，水流因惯性以高速冲向汽泡中心，在 汽泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象，其瞬间的局部压 力，可以达到几十兆帕。此时，可以听到汽泡冲破时炸裂 的噪音，这种现象称为气穴现象。
3. 气蚀
气穴发生在水流当中，不会对叶轮有危害。
气穴发生在叶片壁面上，水击就会撞击叶片，每秒钟有 几万次的微小水锤的撞击使金属叶片表面发生塑性变形 和局部硬化，慢慢的金属就会疲劳、脆弱，发生剥蚀现 象，出现裂缝，在叶片表面渐渐演变成蜂窝状空洞，以 至叶片断裂，形成破坏。这种由于气穴现象导致的叶片 腐蚀称之为“气蚀”。
p0
pK
w02 2g
(
wK2 w02
1)
pK
w02 2g
（2）
式中：
wK2 w02
1
, 气穴系数（气蚀系数）
把式（2）代入式（1），得:
pa
pk
(H ss
v12 2g
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 2g
)
pa
pk
(H ss
v12 2g
2g
如果保证不发生气蚀，则：
pk
[ pa
(H ss
v12 2g
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 )]
2g
pva
2.11.3 水泵最大安装高度
1. 水泵安装高度HSS
——吸水池水面与水 泵基准面之间的高度差。
根据HSS及吸水池的 水面为可推算出水泵基准 面高程，即水泵安装高程。
会引起水泵工作流量和效率的大幅度下降，甚至不能工作。
2.11.1 气穴和气蚀
1. 水的饱和蒸汽压力
在一定温度下，防止水汽化的最小压力。 常用Pva(Pa)表示，也可用hva(m)表示。 水的饱和蒸汽压头：hva=Pva/γ
2.气穴现象
水泵运行中，如果泵内局部位置的压力低于该温度下 的饱和蒸汽压力时，水就大量汽化，同时，原先溶解在水 里的气体也自动逸出，出现“冷沸”现象，形成的汽泡中 充满蒸汽和逸出的气体。
（1）气蚀两个阶段： 第一阶段：轻微噪音、振动和水泵扬程、功率开始有些下降。 第二阶段：气穴区突然扩大，这时水泵的H、N、η就将到达临界
值而急剧下降，最终停止出水。
（2）气蚀的危害
1）水泵性能恶化甚至停止出水； 2）水泵过流部件发生破坏； 3）产生噪音和振动。
蚀坏的叶片图 （a）双吸泵叶片 （b）轴流泵叶片
第二章 叶片式水泵
2.11 离心泵吸水性能 2.12 离心泵机组的使用及维护 2.13 轴流泵及混流泵 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵
2.11 离心泵吸水性能
• 水泵正确的吸水条件： 抽水过程中，泵内不产生气蚀情况下的最大吸水高度。 吸水条件→离心泵安装高程→泵房内各部位高程
安装过低：增加泵房土建投资和施工的难度； 安装过高：