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1、污水处理主要机械设备与仪表,污水厂的附属构筑物及附属设备,一、流量计,污水量是污水处理厂运行管理中最重要的一个基础数据，它的准确测量直接决定工艺控制效果。污水量的测量方法有很多种，如巴歇尔计量槽。管道内的流量测量常用超声波流量计、电磁流量计等直接读数的测量仪表。,巴歇尔计量槽,W,Q2.40H11.569W1.026式中：H1为计量槽上游水深（m）；W为计量槽的喉宽（m）。采用该公式的前提是计量槽保持自由流。自由流通常采用下面判别标准：W0.25m时，计量槽下游水深H2/上游水深H10.64为自由流；W0.302.5m时， H2/H190,例采用图示装置测定离心泵的性能。泵的吸入和排出管内径分
2、别为100mm和80mm，两测压口间垂直距离为0.5m，泵的转速为2900rpm,用20清水作为介质时测定，数据为：流量15l/s，泵出口处表压2.55105Pa，进口处真空度2.67104Pa，电机功率6.2kW(电机效率93%)。解：在转速为2900rpm下泵的流量：Q1510-3360054m3/h泵的压头：在真空表和压强表所在截面1-1与2-2间列柏努利方程，以单位重量流体为基准:其中：(z2-z1)0.5m， p22.55105Pa(表)，p1-2.67104Pa(表)， Hf0,轴功率：N=6.2.935.77 kW效率：故该泵主要性能为：Q=54m3h， H=29.5m, N=5
3、.77 kW，=75.2%, n=2900rpm,3、离心泵的性能参数,转速指泵轴每分钟旋转的次数。允许吸上真空高度或允许气蚀余量是表示离心泵气蚀性能的参数。离心泵通过旋转的叶轮对液体做功，使液体机械能增加，在随叶轮的流动过程中，液体的速度和压强是变化的。通常在叶轮入口处压强最低，压强愈低愈容易吸液。但是当该处压强小于或等于输送温度下液体的饱和蒸汽压时(ppv)液体将部分汽化，形成大量的蒸汽泡。这些气泡随液体进入叶轮后，由于压强的升高将受压破裂而急剧凝结，气泡消失产生的局部真空，使周围的液体以极高的速度涌向原气泡处，产生相当大的冲击力，致使金属表面腐蚀而受到破坏。由于气泡产生、凝结而使泵体、叶
4、轮腐蚀损坏加快的现象，称为气蚀。,3、离心泵的性能参数,气蚀现象发生时，将使泵体振动发出噪音；金属材料损坏加快，寿命缩短；泵的流量、压头等下降。严重时甚至出现断流，不能正常工作。为避免气蚀现象发生，必须在操作中保证泵入口处的压强大于输送条件下液体的饱和蒸汽压，这就要求泵的安装高度不能太高，应有一限制。,3、离心泵的性能参数,为防止气蚀现象的发生，应使叶片入口处最低压强大于输送温度下液体的饱和蒸汽压。但在实际操作中，不易测出最低压强的位置，而往往是测泵入口处的压强，然后在考虑一安全量，即为泵入口处允许的最低绝对压强，以p1表示。习惯上常把p1表示为真空度，并以被输送液体的液柱高度为计量单位，称为
5、允许吸上真空度，以HS表示。 HS是指压强为p1处可允许达到的最高真空度，表达式：式中：p1泵入口处允许的最低绝对压强，Pa； 被输送流体的密度，kg/m3。,由于HS使用起来不便，有时引入另一表示气蚀性能的参数，称为气蚀余量。以NSPH表示，其定义为：为防止气蚀发生，要求离心泵入口处静压头与动压头之和必须大于液体在输送温度下的饱和蒸汽压头的最小允许值，即：,说明NSPH通过实验测定，标示在泵样本、性能图或气蚀性能图中。实验条件为20清水，一般不用校正。,HS与泵的类型、结构、输送操作条件有关，通过实验测定，由制造厂提供，标示在泵样本或说明书中。实验条件：大气压10mH2O，温度20，清水为介
6、质。当操作条件和输送液体与实验条件不符时，须换算：,式中：HS实验条件下输送水时的允许吸上真空度，mH2O；(由泵样本表或性能图中查取)HS操作条件下输送液体时的允许吸上真空度，m液柱；Ha泵安装地区大气压，mH2O；Pv操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压，Pa；10实验条件下大气压强，mH2O；0.24实验条件下水的饱和蒸汽压， mH2O；1000实验温度下水的密度，kg/m3；操作温度下液体的密度， kg/m3 。,离心泵的流量调节当选好的泵在管路提供的流量不符要求或者生产任务变动时需进行流量调节，采取的方法有以下几种。改变阀门开度改变泵的转速改变泵的直径在实际生产中，当单台泵不能满足输送任
7、务要求的流量和压头时，可采用数台离心泵组合使用，组合方式为串联和并联。当单台泵达不到压头要求时，采用串联组合。两台完全相同的离心泵串联，从理论上讲，在同样的流量下，其提供的压头应为单泵的两倍。当单台泵达不到流量要求时，采用并联组合。两台相同的离心泵并联，理论上讲在同样的压头下，其提供的流量应为单泵的两倍。,4、离心泵的类型与选用,(1)离心泵的类型 离心泵的种类也很多，一般可按以下方式分类： 根据液体流入叶轮的形式分：单吸式与双吸式。单吸式泵，液体从一侧进入叶轮。双吸式泵叶轮两侧都有吸入口，流体从两侧进入叶轮，在相同条件下单吸式泵流量增加一倍；但由于叶轮两侧吸入液体，液体在叶轮出口处有冲击现象
8、，会产生噪声和振动。,4、离心泵的类型与选用,按叶轮数分：单级泵和多级泵。单级泵只有一个叶轮，扬程较低，构造简单，适用于工矿企业、城市给排水。 多级离心泵是清水泵，适用于工矿企业、城市给排水。泵的吸入口为水平方向，排出口为垂直向上。多级泵在同一根轴中串装两个以上叶轮，可以产生较高的扬程，但构造较复杂些。按工作压力分：低压泵，扬程低于20m水柱；中压泵，扬程在20-160m水柱；高压泵，扬程在160m水柱以上。按泵轴在空间的方位分：卧式泵和立式泵。按传送介质分：清水泵、杂质泵、油泵和耐腐蚀泵。,4、离心泵的类型与选用,清水泵：凡是输送清水及物理、化学性质类似于水的清洁液体，可选用清水泵。IS型清
9、水泵为单级单吸悬臂式水泵的代号，它的应用最为广泛。该泵泵壳和泵盖采用铸铁制成。扬程：898m，流量：4.5360m3/h。型号说明：IS100-80-125IS单级单吸离心水泵100泵的吸入管内径，mm80泵的排出管内径，mm125泵的叶轮直径，mm,若要求压头较高而流量并不太大时，可采用多级泵，其系列代号为“D”。多级泵在一根轴上串联多个叶轮，液体在力个叶轮中多次接受能量，故可达到较高的压头。该泵叶轮一般29个，多达12个。扬程：14351m，流量：10.8850m3/h。若输送液体流量较大而压头并不高时，可以选用双吸泵。双吸泵的代号为“Sh”。双吸泵叶轮厚度较大，具有两个吸入口，故输送流量
10、大。该泵扬程：9140m，流量：12012500m3/h。型号说明：6 Sh 96吸入口直径，inSh双吸式离心水泵9比转数被10除后的整数 水泵的比转数是由最佳工况下的转速、流量和扬程组成的一个有因次的相似特征数。,4、离心泵的类型与选用,4、离心泵的类型与选用,杂质泵用于输送悬浮液及稠厚的浆液等，代号为P，根据其具体用途又分为污水泵PW、砂泵PS、泥浆泵PN等。对其基本要求是不易堵塞、耐磨和拆修方便。特点：叶轮采用开式或半闭式，流道宽，叶片少，用耐磨材料制造等，在某些使用场合采用可移动式而不固定。,卧式离心泵,立式离心泵,4、离心泵的类型与选用,（2）离心泵的选用 根据被输送液体的性质确定
11、泵的类型 确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。 根据所需流量和压头确定泵的型号 A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管路所需相适应。 B、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，H也应以最大流量对应值查找。 C、若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H和Q都稍大一点的。,5、离心泵的类型与选用,D、若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的。 E、为保险，所选泵可以稍大；但若太大，工作点离最高效率点太远，则能量利用程度低。 F、若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。,5、离心泵的运
12、行管理,（1）离心泵启动前的准备工作 为了保证水泵的安全运行，水泵启动前应对机组作全面仔细检查，尤其对新安装的泵和大修后的泵，更要注意做好检查工作，以便发现问题及时处理。 主要检查内容如下： 1) 检查机组转子是否灵活轻便，泵内是否有金属磨擦声，如有应检查原因。这一检查常通过盘车，即用于转动机组的联轴器的方法进行。 2) 检查轴承中的润滑油是否正常，油质是否干净。 3) 检查出水管上的闸阀启闭是否灵活。,5、离心泵的运行管理,（1）离心泵启动前的准备工作 4) 检查水泵电机的地脚螺栓及其它连接螺栓是否有松动或脱落，如有应拧紧或补上。 5) 清除水泵进水口上的杂物，以防止开机后将杂物吸入后破坏叶
13、轮。 6) 检查电机和水泵的转向是否一致，供配电设备是否固定好；对于新安装的水泵或者大修后的水泵检查电机转向是一项必不可少的工作。 7) 检查控制系统是否正常，各仪表显示是否准确，有远程监控的还要检远程监控是否准确有效。,5、离心泵的运行管理,（2）离心泵启动 离心泵启动前必须引水 。一般小型离心泵大多采用灌水排气的方法，此时吸水管下端应装有底阀。引水的方法有用自来水灌水、高架箱灌水、呼水泵灌水等。大中型离心泵大多采用水环式真空泵抽气引水的方法。抽气时，当排气管中有水涌出时，就表示吸水管和泵内已充满水，可以启动水泵开始工作。对于水泵安装低于吸水池水平面的自灌式水泵，打开进水闸门，水就会自动充满
14、吸水管和泵内。离心水泵一般采用闭闸启动，启动时操作人员与机组不要靠得太近，待水泵转速稳定后，应立即打开进水管压力表上的阀，此时压力表上读数应上升至水泵零流量时的空转扬程，表示水泵已经上压。再逐渐打开出水管上的闸阀，此时真空表读数逐渐增加，压力表读数逐渐下降，配电盘上的电流表读数应逐渐增大。启动工作在闸阀全开时即告完成。水泵在闭闸的情况下，运行时间一般不应超过23min；如时间太长，泵内水流会因不断地在泵壳内循环流动而发热，致使水泵的某些零件发生损坏。如果电动机合闸后发现只有“嗡”声而不转动，应立即切断电源检查原因。如果水泵转动而不出水，应立即停泵检查原因。,5、离心泵的运行管理,（3）离心泵的
15、运行管理 1) 每台水泵机组投入运行后应及时填写运行日报表上有关记录项的，应将各台泵每日的运转情况数据输入计算机的存储系统。2) 注意机组有无不正常的响声和振动。水泵在正常运行时，机组应该平稳，声音应该正常连续而不间断。往往不正常的响声和振动是水泵故障发生的前兆，遇此情况，应立即停机检查。3) 注意机组轴承温度及油量的检查。轴承温升，一般不得超过环境温度3040，最高不超过75。在无温度计时，也可用手摸，凭经验判断，如感到很烫手时，应停机检查。4) 新机组使用润滑脂(黄油)的滚珠轴承，第一次换油时间在机组运行80h100h之后，以后约每隔2400h换油一次(使用二硫化钼润滑剂，时间可延长一倍)
16、。凡采用机械油润滑的轴承，每240h换油一次并应随时注意油面应在油标尺的两刻度之间，不足时应随时加注。,5、离心泵的运行管理,5) 填料盒正常滴水程度，一船只要控制到能分滴而下，不连续成线即可，即每分钟20150滴。滴水多少可通过松、紧填料压盖来控制。注意不能单边压紧，以防磨损轴套与压盖。6) 定期检查联轴器和机组上各地脚螺栓，如发现有偏移或松动，应及时纠正紧固。7) 注意仪表指针的变化。在运行正常的情况下，仪表指针的位置应基本上稳定在某个位置上。如仪表指针有剧烈变化和跳动，应立即查明原因。例如，真空表读数上升，可能是吸水管口被堵塞或水源水位下降；压力表读数上升，可能是压水管口被堵塞；压力表读
17、数下降，可能是吸水管路漏气而吸入了空气，或因转速降低，叶轮被堵塞等。对电动机，应注意电流表上读数是否超过电动机的额定电流，电流过大或过小都应及时停车检查。,5、离心泵的运行管理,8) 大型泵组如采用水冷却轴承的或者循环油冷却电机的，应保持水路及油路的通畅，如循环冷却系统出了故障，应立即停泵检修。9) 注意吸水井水位的变化，如吸水井水位低于最低设计水位，应适当关掉一两台机组，以免发生气蚀，损坏叶轮。一般来讲，城市污水一般从午夜零点到早晨八点这一段时间来水较少，应特别注意。10) 无保温措施的水泵机组，在冬季水泵不运行时，应从水泵底部螺纹管堵处放去存水，以防水泵冻裂。长时间不用水泵也应放去存水。,
18、5、离心泵的运行管理,（4）离心泵的停车 离心泵停车前，对离心泵应先关闭真空表和压力表阀，再慢慢关闭压力管上闸阀，实行闭闸停车。停车后，应注意把泵和电动机表面的水和油泥擦净。水泵较长时间不用或冬季停车后，应立即将泵壳内的水放净。对一些在运行中无法处理的问题，停车后应及时处理。对于有较高扬程的水泵，在停泵时应注意停泵水锤可能造成的破坏。一般来讲，水泵系统在设计中就已经考虑到停泵水锤的影响，对于操作者来说需要注意的是，要时刻保证水锤消除系统的完好与有效，以便在停泵或因故障突然停泵时有效地将水锤的影响最大限度地减小。,（三）往复泵,往复泵是一种典型的容积式输送机械。1、主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、
19、吸入阀和排出阀(均为单向阀)。活塞与阀门间的空间称为工作室。2、工作原理 活塞杆与传动机械相连，带动活塞在泵缸内作往复运动，由此改变泵缸内的容积和压强，交替地打开和关闭吸入阀、排出阀，达到输送液体的目的。由此可见，往复泵是通过活塞的往复运动直接以压强能的形式向液体提供能量的。,(三)往复泵,3、往复泵的类型 按照往复泵的动力来源可分类如下： 电动往复泵 电动往复泵由电动机驱动，是往复泵中最常见的一种。电动机通过减速箱和曲柄连杆机构与泵相连，把旋转运动变为往复运动。 汽动往复泵 汽动往复泵直接由蒸汽机驱动，泵的活塞和蒸汽机的活塞共同连在一根活塞杆上，构成一个总的机组。,(三)往复泵,3、往复泵的
20、类型按照作用方式可将往复泵分类如下：单动泵：活塞一侧装有吸入阀和排出阀活塞自左向右移动时，排出阀关闭，吸入阀打开，液体进入泵缸，直至活塞移至最右端。 活塞由右向左移动，吸入阀关闭而排出阀开启，将液体以高压排出。活塞移至左端，则排液完毕，完成了一个工作循环，周而复始实现了送液目的。因此往复泵是依靠其工作容积改变对液体进行做功。在一次工作循环中，吸液和排液各交替进行一次，其液体的输送是不连续的。活塞往复非等速，故流量有起伏。,双动泵：活塞两侧的泵缸内均装有吸入阀和排出阀的往复泵。 活塞自左向右移动时，工作室左侧吸入液体，右侧排除液体。活塞自右向左移动时，工作室右侧吸入液体，左侧排除液体。 即活塞无
21、论向那一方向移动，都能同时进行吸液和排液，流量连续，但仍有起伏。,为此采用三台双动泵并联工作，其送液量较均匀。每个泵连接曲柄角度相差120O。,(二)往复泵,往复泵的特点：（1）往复泵的流量只与泵缸的尺寸和冲程、活塞的往复次数有关，而与泵的压头、管路等无关。(2)往复泵的压头与泵的几何尺寸、流量无关，而由泵缸的机械强度和原动机的功率所决定。只要泵缸强度许可，理论上压头可达无限大，其特性曲线为QT常数。(3)由于往复泵的低压是靠工作室容积扩张造成的，因此启动时无需灌液，即往复泵具有自吸能力。往复泵的吸上真空度亦随外界大气压、液体输送条件而异，故其安装高度有一定限制。(4)流量调节不能用排出管路上的阀门，而应采用旁路调节或改变活塞的冲程和往复次数实现。,主要用于小流量，高压强的场合，输送高粘度液体时效果比离心泵好。不能用于腐蚀性流体及有固体粒子的悬浮液的输送。,(三)往复泵,4、往复泵的流量调节 用旁路阀调节流量。泵的送液量不变，只是让部分被压出的液体返回贮池，使主管中的流量发生变化。显然这种调节方法很不经济，只适用于流量变化幅度较小的经常性调节。 改变曲柄转速：因电动机是通过减速装置与往复泵相连的，所以改变减速装置的传动比可以很方便地改变曲柄转速，从而改变活塞自往复运动的频率，达到调节流量的目的。,