第七章水泵及水泵站

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1、第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数给水泵是给水系统中的主要升压设备。城市给水工程多用离心泵，城市污水工程、雨水工程多用大流量、小扬程的轴流泵。1.1离心式水泵的工作原理：离心式水泵的工作原理： 离心力离心力 启动前泵壳及吸水管内充满水，驱动电机，使叶轮和水高启动前泵壳及吸水管内充满水，驱动电机，使叶轮和水高速旋转，水受到离心力的作用被甩出，由泵壳汇入压水管，速旋转，水受到离心力的作用被甩出，由泵壳汇入压水管，叶轮中心形成真空，吸水池的水在大气压作用下被吸入泵叶轮中心形成真空，吸水池的水在大气压作用下被吸入泵壳，又被甩出，如此形成连续的水流输送。壳，又被甩出，如此形成连续的水流输

2、送。能量传递和转换的过程能量传递和转换的过程, ,动能转化成压能动能转化成压能： 电能电能机械能机械能压能。压能。 第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.2水泵的构造:泵体（叶轮、泵壳、泵轴等）、电机、管路（吸水管、压水管）、附件（压力表、阀门等）第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数水泵的叶轮第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数水泵的配件第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数水泵安装图第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.3 1.3 贮水设备贮水设备1.3.1 1.3.1 贮水池贮水池1.1.作用作用调节和贮存生活和消防用

3、水量。调节和贮存生活和消防用水量。2.2.设置设置当室外管网的流量满足不了给水系统最大小时流量和当室外管网的流量满足不了给水系统最大小时流量和设计秒流量时，或当防火设计规范要求贮存一定水量设计秒流量时，或当防火设计规范要求贮存一定水量用于消防时，应设置贮水池。贮水池应分格，使其能用于消防时，应设置贮水池。贮水池应分格，使其能分别独立工作或分别泄空，以有利于清洗和检修。分别独立工作或分别泄空，以有利于清洗和检修。sfblbgVVTqqV)(3.有效容积tlblbTqTqq)(满足条件 贮水池是贮存和调节水量的构筑物，一般设置在建筑物的地下室或埋地设置在建筑物旁。 贮水池的有效容积可按下式计算 V

4、（Q1-Q2）T1+V3式中V贮水池有效容积， m3 ； Q1 水泵出水量， m3 /h ； Q2 贮水池进水量， m3 /h ； T1水泵连续运行时间，h ； V3消防贮备水量， m3 。1.3.2、水箱、水箱 水箱具有贮备水量、稳定水压、控制水泵工作和保证供水的作用。水箱一般用钢板或钢筋混凝土制作。其外形有圆形和矩形两种，圆形水箱结构上较为经济，矩形水箱便于布置。目前也有玻璃钢制作的成品形水箱。水箱的有效水深，一般在0.72.5m之间。1.水箱的配管水箱的配管*（1）进水管）进水管设于上部，距上缘设于上部，距上缘150200mm，设浮球阀。，设浮球阀。（2）出水管）出水管设于水箱下部，高出

5、下缘设于水箱下部，高出下缘150mm。出水管与进水管合用。出水管与进水管合用时，出水管上应设止回阀。时，出水管上应设止回阀。*（3）溢流管）溢流管设于水箱上部，控制最高水位，高于进水管并一般比进设于水箱上部，控制最高水位，高于进水管并一般比进水管大。溢流管上不设阀门。水管大。溢流管上不设阀门。（4）排水管）排水管设于水箱最底部，用以放空水箱、清洗时排水等。经阀设于水箱最底部，用以放空水箱、清洗时排水等。经阀门后可与溢流管相连合用一根排水。门后可与溢流管相连合用一根排水。1泄水管1-1剖面受水器浮球阀进水管出水管溢流管信号管1人孔防虫网仪表孔通气管 水箱配管、附件示意图水箱配管、附件示意图/止回

6、阀出水管水箱进水管水箱进、出管合用示意图水箱进、出管合用示意图 / （5）水位信号管）水位信号管观察水位。可不设。观察水位。可不设。（6）泄水管）泄水管排泄水箱壁的凝结水。排泄水箱壁的凝结水。2.2.水箱的容积水箱的容积根据调节流量、生活和消防储备水量等确定。根据调节流量、生活和消防储备水量等确定。 （1 1）水箱的调节容积）水箱的调节容积可以计算，也可根据生活日用水量的百分比确定。可以计算，也可根据生活日用水量的百分比确定。（2 2）消防贮水量）消防贮水量按储存按储存10min10min室内消防用水量计算。一般为室内消防用水量计算。一般为12m12m3 3或或18m18m3 3。消防水出水管

7、小孔进水管消防水位最高水位生活水出水管水箱内消防水水箱内消防水不被生活水动用示意图不被生活水动用示意图3.水箱的设置要求水箱的设置要求水箱的安装高度应满足建筑物内最不利水箱的安装高度应满足建筑物内最不利配水点所需的流出水头。配水点所需的流出水头。水箱应加盖，留气孔，检修孔。水箱应加盖，留气孔，检修孔。放水箱的房间应有良好的采光、通风，放水箱的房间应有良好的采光、通风，一定的室温。一定的室温。 水箱一般设在建筑物的顶层或天棚内，如建筑物是平屋顶，可在屋顶上设专用的水箱间。水箱间的净高不得低于2.2m，应有良好的采光、通风条件，室内温度不得低于5摄氏度，水箱间应有良好的防蚊纱窗。 1.3.3 变频

8、给水设备 在实际给水系统中，为提高供水的可靠性，用于增压的水泵都是根据管网最不利工况下的流量、扬程而选定的，但管网中高峰用水量时间不长，用水量在大多数时间里都小于最不利工况时的流量，其扬程将随流量的下降而上升，使水泵经常处于扬程过剩的情况下运行。势必会形成水泵能耗增高、效率降低的运行工况。为了解决供需不相吻合的矛盾，通过自动调节水泵的转速而达到供需平衡。 变频给水设备的优点：效率高、耗能低、运行稳定可靠、自动化程度高、设备紧凑、占地面积少、对管网系统中用水量变化适应能力强。 1.3.4 气压给水设备 气压给水设备是利用密闭贮罐内被水泵间接压缩的空气做媒介，向给水系统压送水量的一种给水装置，它既

9、可以调节水量，又可以保持系统所需水压，其作用相当于高位水箱或水塔。 1.水压给水装置的分类 变压式气压装置和定压式气压给水设备。 2.气压给水设备的特点 （1）灵活性大 （2）水质不易被污染 （3）便于实现自动控制 气压给水设备的缺点主要是调节容积小、贮水能力差，且为压力容器，故耗钢量大。3.气压给水罐容积的计算 气压给水罐总容积是选择气压给水设备的饿主要依据，总容积可按下试计算 Vx=C*qb/4nmax Vz= *VX/（1-db） 第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.3 水泵的基本性能参数1.流量Q：即水泵在单位时间内输送流体的量，单位是m3 /s、 m3 /h或L/s

10、。根据用水量而定。只有水泵时，供水量按设计秒流量确定，水泵-水箱，可采用最大小时供水量。2.扬程H：泵出口总压头与进口总压头之差，它反映了通过水泵的液体所获得的有效能量，单位是mH2o、Pa或kPa。直接从配水管中吸水的扬程：p=+-0p扬程，建筑物所需压力，泵站内管道阻力损失，0配水压力水泵 2 水池 3 不利点 水泵抽水示意图第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.3水泵的基本性能参数由贮水池中抽水的扬程：p=s+d+L+ s水泵轴到贮水池最低水面的距离，d泵轴到最不利出水点的垂直距离，它与前面所提到的高程差（引入管到最不利出水点的高差）L管道的总水头损失，最不利出水点的出水

11、压力（头） 第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.3水泵的基本性能参数（3）轴功率N。又称为输入功率，指原动机传递给泵轴的功率，单位是W或kW。 4）效率 。水泵的有效功率Nu与轴功率N之比值，表示轴功率被利用程度的一个物理量。（5）转速。即水泵叶轮每分钟的转动次数，单位是r/min。（6）允许吸上真空高度Hs及汽蚀余量。 允许吸上真空高度Hs指为避免水泵发生汽蚀所允许的最大吸上真空高度，用来反映离心水泵的吸水性能。汽蚀余量是为保证不发生汽蚀，在泵的入口处必须具有超过起汽化压力的静压水头，它反映了轴流泵、锅炉给水泵的吸水性能。第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1

12、.4 水泵 运行方式变频运行变频方式工作时，水泵电机以软启动方式启动后开始运转，由远传压力表检测供水管网实际压力，管网实际压力与设定压力经过比较后输出偏差信号，由偏差信号控制调整变频器输出的电源频率，改变水泵转速，使管网压力不断向设定压力趋近.这个闭环控制系统通过不断检测、不断调整的反复过程实现管网压力恒定，从而使水泵根据需水量自动调节供水量，达到节能节水的目的。第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.4 水泵 运行方式变频运行第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.5储水设备方形水箱1.5储水设备储水设备圆形水箱水箱的材料有：钢筋混凝土、普通钢板搪瓷钢板、不锈钢、

13、镀锌钢板复合钢板、玻璃钢等。第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.5储水设备水箱配管进水管：由水箱侧壁或顶部接入。由浮球阀或其它信号进水管：由水箱侧壁或顶部接入。由浮球阀或其它信号控制水的注入。控制水的注入。出水管：由水箱侧壁或底部接出，位置应高于池底出水管：由水箱侧壁或底部接出，位置应高于池底5050mmmm，以保证出水质量。以保证出水质量。溢流管：防止水箱水满，而溢出而设。（避免浮球阀损溢流管：防止水箱水满，而溢出而设。（避免浮球阀损坏时，水的浪费）坏时，水的浪费）设置注意事项设置注意事项a.a.管径比进水管大。管径比进水管大。b b管口比控制水面略高。管口比控制水面略高。

14、c c下端不得直接接入下水管道。下端不得直接接入下水管道。d d下端出口处应设滤网下端出口处应设滤网. .第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.5储水设备水箱配管第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数水箱配管泄水管：放空水箱中的水，用于清洗泄水管：放空水箱中的水，用于清洗水箱，维修水箱。由水箱最低处接出。水箱，维修水箱。由水箱最低处接出。管径大于管径大于5050mmmm。可与溢流管组合。可与溢流管组合。通气孔：保证水的呼吸，设置在水箱通气孔：保证水的呼吸，设置在水箱盖上，管口下弯并设滤网，管径盖上，管口下弯并设滤网，管径5050mmmm，水位计，信号管水位计，信号管

15、检修口检修口，第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.6 气压给水设备第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.6气压给水设备1.1.5储水设备第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.6气压给水设备第一节第一节 离心泵的构造及参数离心泵的构造及参数1.6气压给水设备 设置灵活、便于隐蔽、安装、拆卸；占地面积小、工期短、土建费用低； 调节容积小供水安全性差、水泵启闭频繁设备寿命短耗用钢材多，电耗大。 离心式水泵离心式水泵主要技术参数主要技术参数 (1)流量流量Q：单位时间内所输送液体的体积。单位时间内所输送液体的体积。m3/h;L/s(2)扬程扬程H：水泵

16、给予单位重量液体的能量。水泵给予单位重量液体的能量。mH2O;Pa(3)轴功率轴功率N：水泵从电机处获得的全部功率。水泵从电机处获得的全部功率。kW有效功率有效功率Nu：水泵工作时，由水泵传递给液体的功率。水泵工作时，由水泵传递给液体的功率。kW(4)总效率总效率：水泵的有效功率水泵的有效功率Nu与轴功率与轴功率N之比。之比。(5)转数转数n：水泵叶轮每分钟旋转的转数。转水泵叶轮每分钟旋转的转数。转/分；分；r/min(6)允许吸上真空高度允许吸上真空高度Hs：水泵在标准状态下水泵在标准状态下(水温水温20，表面压力，表面压力为为1标准大气压标准大气压)运转时，水泵所允许的最大吸上真空高度。运

17、转时，水泵所允许的最大吸上真空高度。mH2O第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点2.1 离心式离心式水泵的特性曲线水泵的特性曲线 在转速一定的情况下，用一组曲线来在转速一定的情况下，用一组曲线来表示水泵基本性能参数之间的关系。表示水泵基本性能参数之间的关系。Q-H、Q-N、Q-、Q-HsQ-Hs曲线。曲线。额定工况：当水泵的出流量达到设计额定工况：当水泵的出流量达到设计流量时，效率最高。此时工况即水泵流量时，效率最高。此时工况即水泵的设计工况，也称额定工况。水泵铭的设计工况，也称额定工况。水泵铭牌上所标注的即为额定工况时的参数。牌上所标注的即为额定工况时的参数。

18、 第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点1、水泵的铭牌 为了方便用户使用，每台水泵的泵壳上都钉有一个铭牌，简明列出该水泵在设计转速下，效率达到最高时对应的流量、扬程、轴功率、吸上真空度或汽蚀余量值。例如：12sh28A型单级双吸离心泵的铭牌为：离心式清水泵型号 12sh28A 转速 1450r/min扬程10m 效率78%流量684 m3 /h 轴功率 28kw允许吸上真空高度4.5m 重量660kg第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点2.2.水泵的选择水泵的选择 根据所需的根据所需的流量流量和相应于该流量下所需的和相应于该流量下所

19、需的扬程扬程来选择。来选择。 （1 1）水泵流量的确定）水泵流量的确定单设水泵的给水系统：单设水泵的给水系统：按设计秒流量取；按设计秒流量取；水泵、水箱联合供水的给水系统：水泵、水箱联合供水的给水系统：由于水箱的调节作用及由于水箱的调节作用及水泵可以自动启闭，水泵流量可以选小些，一般按最大小水泵可以自动启闭，水泵流量可以选小些，一般按最大小时用水量或平均小时用水量来计算。时用水量或平均小时用水量来计算。 第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点（2 2）水泵扬程的确定）水泵扬程的确定 实际工作中，选泵时应考虑水泵在转动过程中的磨损和实际工作中，选泵时应考虑水泵在转动

20、过程中的磨损和效率降低因素，一般所选水泵的额定流量和扬程稍大于效率降低因素，一般所选水泵的额定流量和扬程稍大于计算的流量和扬程计算的流量和扬程1010左右，并应使水泵在高效区工作。左右，并应使水泵在高效区工作。 0432HHHHZHb水泵直接从管网抽水0H资用水头。即引入管连接点处室外管网的最小水压。水泵从贮水池中抽水4221HHZZHb第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点2.2 2.2 管路的特性曲线管路的特性曲线 管路中的阻力损失和管道中的流量间的关系管路中的总水头损失（mH2O);S管路中的总阻力系数;Q管道中的流量(m3/s或L/s）。第二节离心泵的特性

21、曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点2SQHLLH2SQHwHHwHL2.3 2.3 水泵的工作点水泵的工作点实际工作中，选泵时应考虑水泵在转动过程中的磨损和实际工作中，选泵时应考虑水泵在转动过程中的磨损和效率降低因素，一般所选水泵的额定流量和扬程稍大于效率降低因素，一般所选水泵的额定流量和扬程稍大于计算的流量和扬程计算的流量和扬程1010左右，并应使水泵在高效区工作。左右，并应使水泵在高效区工作。 第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点水泵提供 水量和扬程必须要满足在同一个流量下管道中的静扬程加管路水头损失，即 ，才能正常工作。也即水泵的出水量Q与

22、扬程必须同时落在水泵的特性曲线上和管路的特性曲线上，此时水泵才能有稳定的出水量和稳定的扬程，同时水泵的功率和效率也有相应的稳定值。这个稳定的工作状态，就是两者的交点。这个点称之为水泵的工作点或工况点。2SQHw 2.3 2.3 水泵的工作点水泵的工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点工作点的改变水泵工作点的改变途径有几种，其原理如下：1. 提升高度HW的改变：反映在管路特性曲线上是它的截距HW变化了，形状不变。这时虽然水泵特性曲线末变，但交点已改变。因此水泵的出水量和扬程也就改变了。见下图（教材7-18）.2.3 2.3 水泵的工作点水泵的工作点第二节离心泵

23、的特性曲线和水泵工作点第二节离心泵的特性曲线和水泵工作点2. 管路阻力改变：管路阻力会因管路上的闸门开、关引起变化，使得管路特性曲线陡与缓的改变，这样也会造成水泵工作点的改变。见下图（教材7-19）。1.水泵的运行管理水泵的运行管理水泵启动前检查，开泵与停泵，运行中的水泵启动前检查，开泵与停泵，运行中的故障检查与排除等。故障检查与排除等。2.泵房要求泵房要求泵房净高不小于泵房净高不小于3.2m3.2m。房间干燥、光线充足、通风良好、不冰冻、房间干燥、光线充足、通风良好、不冰冻、设相应的排水措施。设相应的排水措施。水泵四周有足够的操作空间和行走通道。水泵四周有足够的操作空间和行走通道。 第三节水泵站第三节水泵站