叶片式水泵讲义

叶片式水泵第一讲基本常识1 水泵及水泵站的作用水泵作为通用机械用途很广如采矿，冶金，电力，石化和农业，市政等。

泵站给排水工程的动力源泉。

2 水泵的定义及分类水泵定义: 把原动机的机械能转化为液体的能量,使其获得动能或位能的机械。

叶片泵定义: 依靠叶轮的高速旋转把原动机的机械能转化为液体能量的一种机械。

叶片泵分类:依据叶片的形状和叶轮出水方向的不同划分。

离心泵:径向出流,水流质点主要受离心力作用。

轴流泵:轴向出流,水流质点主要受轴向升力的作用。

混流泵:斜向出流,水流质点既受离心力又受轴向力的作用。

3 离心泵的工作原理离心泵起动前泵壳及进水管灌满水,起动后叶轮作高速旋转,水受到离心力的作用被甩出叶轮,由泵壳汇集流出出水管,而叶轮进口处由于水被甩出形成真空,吸水池的水在大气压的作用下进入吸水管流入叶轮,如此循环.如同雨伞旋转雨滴被甩出一样。

4 离心泵的主要部件及部位,作用(1) 最主要部件，给水体施加能量。

单吸式叶轮: 一边进水双吸式叶轮: 两边进水轮。

(2) 泵轴：带动叶轮旋转，传递能量。

(3) 泵壳: 蜗壳形,顶部有灌水孔,底部有放水孔.汇集水流，导流，将一部分动能转换为压力。

(4) 泵座：固定泵壳。

(5) 填料盒: 泵轴穿出泵壳地方安装,防止漏水漏气。

由轴封套,填料,水封管,水封环,压盖组成。

单吸离心泵填料盒主要作用防止漏水（安装在叶轮背面附近）；双吸离心泵填料盒主要作用防止漏气（安装在叶轮进口附近）(6) 减漏环: 叶轮进口与泵壳之间安装,防止高压水回流和承磨,可以更换。

(7) 轴承座(8) 联轴器：将电机轴与水泵轴连接。

5 水泵的性能参数(1) 流量Q:单位时间内通过泵出口的水体体积 m3/s。

O(2) 扬程H: 单位重量液体通过水泵后获得的能量 m H2(3) 轴功率：原动机传给泵轴上的功率KW有效功率： N＝γQHu/N＝γQH/N(4) 效率: H＝Nuγ－KN/m3 ，Q－m3/s ，H－m ，N－KW(5) 转速n: r/min(6) 允许吸上真空高度及允许气蚀余量第二讲水泵装置扬程与离心泵基本方程式一水泵装置扬程1. 水泵装置: 水泵及其配套的管路和附件构成的系统。

2. 水泵装置需要扬程: 对于水泵装置，单位重量水体从进水池到达出水池所需要的能量。

包括静扬程和管路水力损失。

＋hH＝Hst3. 水泵扬程测量计算公式: H ＝E 2－E 1H ＝Z 2－Z 1＋(P 2－P 1 )/γ＋(V 22－V 21 )/2g P2 —泵出口绝对压力 kg/cm 2 P 1—泵进口绝对压力 kg/cm 2P 2＝P a ＋P d P d —压力表读数 P 1＝P a ＋P v P v —真空表读数 H ＝Z 2－Z 1＋H d ＋H v ＋(V 22－V 21)/2gH ＝Z 2－Z 1＋H d －H v ＋(V 22－V 21)/2g (自灌式水泵装置)二 离心泵基本方程式水泵依靠叶轮旋转给液体施加能量, 所产生的扬程大小与叶轮转动有什么关系。

1. 叶轮中液体的运动A: 坐标系:静坐标:地球 动坐标:叶轮 B. 运动分解相对运动: 液体质点相对叶轮U 牵连运动: 叶轮对地球W绝对运动: 液体质点对地球C C. 运动与速度合成叶片进口速度三角形C 1＝W 1＋U 1 叶片出口速度三角形C 2＝W 2＋U 2β1—叶片进口液体质点相对速度角β2—叶片出口液体质点相对速度角 δ1 — 叶片进口安放角 δ2 —叶片出口安放角2、基本方程式: 反映通过水泵的液体所获得的能量与叶轮旋转运动之间的关系动量矩定理: 质点系对转轴的的动量矩对时间的变化率等于作用在质点系的外力对转轴的力矩之和。

三点假定: A: 液体是恒定流 B: 叶片无限多为均匀流 C: 理想液体,不可压缩,不计水力损失。

研究一个叶槽水体动量矩的变化，即dt 时间内流入流出水体dm 的动量矩变化. 利用动量矩定理则:dm/dt(C 2COSα2R 2－C 1COSα1R 1 )＝M 对整个叶轮积分并引入流量Q T dVρ/dt＝ρQ TρQ T (C 2COSα2R 2－C 1COSα1R 1)＝∑M 引入功率:两端同乘ωρQ T (C 2COSα2R 2ω—C 1COSα1R 1ω)＝N T 引入功率:N T ＝γQ T H T (水功率)ρQ T (C 2COSα2R 2ω－C 1COSα1R 1ω)＝γQ T H T (C 2COS α2R 2ω－C 1COS α1R 1ω)/g ＝H T 引入圆周速度U ＝R ω(C 2COS α2U 2－C 1COS α1U 1)/g ＝H T 引入轴面分速C U ＝C ×COS α H T ＝(U 2C 2U —U 1C 1U )/g基本方程讨论及修正1. 一般离心泵α1＝900, 以提高水泵的杨程, 改善吸水性能。

HT＝U2C2U/g α2＝60～802. 方程与液体种类无关3. 增大叶轮直径和提高转速可以提高扬程4. 基本方程适用于一切叶片泵（对轴流泵和混流泵均适用）5。

理论扬程只与叶轮进出口速度有关，与叶片形状无关6.修正:H＝ηT HT/(1＋P)ηT－－水力效率P－－修正叶片无限多离心泵基本方程推导采用动量矩定理。

第四讲离心泵的特性曲线与工作点确定一理论特性曲线离心泵理论扬程: HT ＝U2C2U/gC2U ＝U2－C2Rctgβ2，QT＝F2C2RHT ＝U2(U2－QTctgβ2/F2)＝A－BQT1、当β2<900 时叶片向后弯， HT～QT关系曲线为下降直线，NT～QT关系曲线平缓上升曲线。

修正 H＝ηH HT/(1＋P)水力损失及水力效率ηH ＝H/HT容积损失及容积效率ηV ＝Q/QT，叶轮出流一部分回流到进口以及一部分漏损造成容积损失.机械损失与机械损失效率ηM ＝NH/N，轴承内磨擦以及填料内摩擦损失,叶轮旋转造成轮盘损失,真正传给水体的功率为水功率NH ＝γQTHT。

水泵效率η＝γQH/N＝ηH ηVηM2、当β2>900时,叶片向前弯，NT～QT关系曲线为急剧上升曲线。

随着QT增大,扬程和功率也增大,而管网和用户需水量变化很大,则功率变化也会很大,这对电动机运行很不利。

为避免叶轮进口产生旋涡，若叶片向前弯,叶槽曲线复杂,水力损失增大，因此离心泵叶片一律向后弯的形式。

二实验特性曲线1. 定义与用途: 理论曲线很难计算,一般用实验测定有关参数并绘制实验特性曲线，用以反映它们之间的内在联系及变化规律。

它是合理选择水泵,使用水泵和分析解决水泵运行过程中实际问题的依据。

2、设计工况点（额定工作点,最高效率点）：设计水泵时采用的一组参数。

水泵铭牌上表明的参数是水泵额定参数，设计参数，最高效率点的参数。

水泵铭牌上表明的参数不是最大流量对应的参数。

3、高效区：在最高效率点两侧一个范围水泵的效率比较高,要求选泵和水泵运行工况在此范围内,两个端点的效率约为最高效率点的90%。

水泵选型和水泵实际运行时工况要求在此范围内。

4、离心泵关阀起动Q＝0时, N最小,符合电动机轻载起动要求,也容易很快把水压出去。

但只允许水泵短时运行,以免泵轴及泵内发热。

为什么离心泵要关阀起动？原因两个。

5、选配电动机 NP＝KNN—泵实际运行时可能出现的最大轴功率（单泵运行，水源水位最高时）。

K－根据水泵功率不同选用。

1.1～1.6选配电动机的主要依据是水泵实际运行时可能出现的最大轴功率。

三 水泵工作点确定 1.装置需要扬程曲线 H ＝H ST ＋SQ 2S ＝ΣAKL＋Σζ/(2×G(πD/4)2 ) S －s 2/m 5A －－比阻 钢管 K ＝K 1K 3K 1－－壁厚不等于10mm 时修正系数 K 3－－流速小于1.2m/s 时修正系数 铸铁管 K ＝K 32. 图解法确定水泵工作点装置需要扬程曲线与水泵扬程曲线的交点，水泵工作点的实质是供需能量平衡点。

3. 数解法确定水泵工作点H ＝H ST ＋SQ 2－－－－－－(1) H ＝H X －S X Q 2 －－－－－－(2)离心泵水泵高效区一段曲线用二次方程拟合。

高效区内选两点代入方程可求虚扬程和虚参。

S X ＝(H 1－H 2)/(Q 22－Q 21 )H X ＝H 1＋S X Q 21 (1),(2)式联立求解可得工作点(H A ,Q A )第五讲 叶轮相似定律和变速调节 水泵工作点调节方法1 装置扬程曲线发生改变：如闸阀调节，水源水位改变，出水池水位变化(自动调节)；画图，提问2 水泵性能曲线改变如变速调节,变径调节,变角调节。

3 工况调节的目的:满足水压水量的变化要求,使水泵在高效区运行，节能 叶轮相似律 ：反映两台工况相似水泵工作参数与几何尺寸之间的变化规律。

相似条件:几何相似：两台水泵叶轮对应点尺寸线性成比例 B 2/B 2M ＝D 2/D 2M ＝－－－＝λ δ1＝δ1M δ2＝δ2M －－－运动相似:两个叶轮对应点水流速度大小成比例,角度相等 C 2/C 2M ＝U 2/U 2M ＝nD 2/n M D 2M ＝－－－＝λn/n M β1＝β1M －－－工况相似: 两台水泵如果满足几何相似且运动相似，那么称两台泵工况相似1、第一相似律Q ＝ηV F 2C 2R ， F 2＝πD 2B 2ψ2Q/Q M ＝ηV F 2C 2R /ηVM F 2M C 2RM ＝n/n M ×(D 2/D 2M )3×ηV /ηVM 2、 第二相似律H ＝ηH H T ＝ηH /1＋P×U 2C 2U /gH/H M ＝ηH U 2C 2U /ηHM U 2M C 2UM ＝（n/n M ）2 ×(D 2/D 2M )2×ηH /ηHM 3、 第三相似律N ＝γQH/η ， η＝ηV ηH ηM n/n M ＝(n/n M )3×(D 2/D 2M )5×ηMM /ηM两台工况相似的水泵 如果尺寸相差不大(不超过三倍),近似认为效率相等则Q/Q M ＝n/n M ×(D 2/D 2M )3H/H M ＝(n/n M )2×(D 2/D 2M )2n/n M ＝(n/n M )3×(D 2/D 2M )5比例律: 同一台水泵当转速改变前后,工况相似点的参数满足以下规律 Q 1/Q 2＝n 1/n 2 ， H 1/H 2＝(n 1/n 2)2， N 1/N 2＝(n 1/n 2)3变速调节 1 图解法已知原工作点A(Q A ,H A ), 转速为n , 现在所需流量Q B ，问水泵转速调节至多少? 解：（1）求调速后水泵工况点BH B ＝Hst ＋SQ B 2（2） 通过B 点作一条相似工况抛物线H ＝KQ 2， K ＝H B /Q B 2;与转速为n 时的扬程曲线交于点(Q C ,H C )。