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1、第第4章章水泵及水泵站水泵及水泵站4.1叶片式水泵叶片式水泵4.2给水泵站给水泵站4.3排水泵站排水泵站1n复习的三个层面：复习的三个层面：1.掌握基本概念掌握基本概念2.增强对问题正误的判断能力增强对问题正误的判断能力3.提高对需要运算的问题进行快速计算的能力提高对需要运算的问题进行快速计算的能力n参考资料参考资料：1.教材或大学教材水泵及水泵站（第四版）教材或大学教材水泵及水泵站（第四版）2.室外给水设计规范室外给水设计规范3.室外排水设计规范室外排水设计规范4.泵站设计规范泵站设计规范24.1叶片式水泵叶片式水泵n水泵：输送和提升液体的机器，它把原动机的水泵：输送和提升液体的机器，它把原
2、动机的机械能转化为被输送液体的能量，使液体获得机械能转化为被输送液体的能量，使液体获得动能或势能。动能或势能。n按作用原理的不同可把水泵分为三大类按作用原理的不同可把水泵分为三大类：叶片式水泵叶片式水泵 容积式水泵容积式水泵 其他类型水泵其他类型水泵3叶片式水泵叶片式水泵n依靠叶轮的高速旋转以完成其能量的转换依靠叶轮的高速旋转以完成其能量的转换n叶轮中叶片形状不同，旋转时水流受到的质量力不同，叶轮中叶片形状不同，旋转时水流受到的质量力不同，水流流出叶轮时的方向不同水流流出叶轮时的方向不同n根据叶轮出水的水流方向可将叶片式水泵分为径向流、根据叶轮出水的水流方向可将叶片式水泵分为径向流、轴向流和斜
3、向流轴向流和斜向流3种。即叶片式水泵可分为离心泵、混种。即叶片式水泵可分为离心泵、混流泵、轴流泵三类流泵、轴流泵三类n离心泵离心泵离心力作用，沿叶轮径向出水离心力作用，沿叶轮径向出水n混流泵混流泵离心力、轴向升力共同作用，斜向出水离心力、轴向升力共同作用，斜向出水n轴流泵轴流泵轴向升力作用，沿叶轮轴向出水轴向升力作用，沿叶轮轴向出水4 离心泵工作原理离心泵工作原理n教材教材n叶叶轮轮高高速速旋旋转转，液液体体受受离离心心力力作作用用，周周边边压压力出水，中心负压吸水力出水，中心负压吸水n叶叶轮轮的的转转动动机机械械能能液液体体的的能能量量（位位能能+压压能能+动能）动能）5灌水的作用灌水的作用
4、n离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水离心泵在启动之前，应先用水灌满泵壳和吸水管道，因为管道，因为:泵壳内液体离心力的大小与泵壳内液体的容重泵壳内液体离心力的大小与泵壳内液体的容重成正比：成正比：6n J转动叶轮中单位体积液体的离心力转动叶轮中单位体积液体的离心力(kN)nW液体体积，液体体积，W=1(m3)n液体容重液体容重(kN/m3)n r叶轮半径叶轮半径(m)n角速度角速度(s-1)水水约是约是空气空气的的800倍，倍，J水水也是也是J空气空气的的800倍，在倍，在叶轮进口形成的真空也是叶轮进口形成的真空也是800倍：倍：J水水约形成约形成600mmHg的真空的真空而而J空气空气只
5、形成只形成0.75mmHg的真空的真空离心泵在启动之前，应先灌泵离心泵在启动之前，应先灌泵7叶片泵的性能参数（共叶片泵的性能参数（共6个）个）1.流量（出水量）流量（出水量）Q(L/s或或m3/h)2.扬程（总扬程）扬程（总扬程）H(m)液体经过水泵所获得的能量，即液体经过水泵所获得的能量，即H=E=E2E1（液体比能的增值）液体比能的增值）E1、E2水泵进口、出口处液体的比能水泵进口、出口处液体的比能E单位重量液体所具有的位能、压能、动能之和单位重量液体所具有的位能、压能、动能之和8扬程的常用单位换算扬程的常用单位换算9HSTHsdHss水泵水泵运行时运行时扬程的计算扬程的计算n水泵进口处装
6、有真空表，读数水泵进口处装有真空表，读数Hvn出口处装有压力表，读数出口处装有压力表，读数Hdn水泵的扬程可近似表示为：水泵的扬程可近似表示为：HHd+Hvn精确计算水泵运行时扬程的方法：精确计算水泵运行时扬程的方法：Z水泵出口压力表所在位置与水泵进口真空表接点水泵出口压力表所在位置与水泵进口真空表接点的标高差的标高差10ZZ水泵出口压力表所在位置与水泵出口压力表所在位置与水泵进口真空表接点的标高差水泵进口真空表接点的标高差11题题9n在在实实际际工工程程应应用用中中，对对于于正正在在运运行行的的水水泵泵，水水泵泵装装置置总总扬扬程程可可以以通通过过以以下下公公式式进进行行估估算算：H=（D）
7、。）。(A)Hss+Hsd(B)Hs+Hsv(C)HST+Hsv(D)Hd+Hv明确各符号的含义明确各符号的含义12选泵时选泵时水泵扬程计算水泵扬程计算n能量守恒：能量守恒：液体的能量来源剩余能量过程中的液体的能量来源剩余能量过程中的能量消耗能量消耗得水泵装置的总扬程需满足：得水泵装置的总扬程需满足：HSTHsdHss13HSTHsdHssnH水泵装置的总扬程（水泵装置的总扬程（m），包括两部分：），包括两部分：1.HST水水泵泵装装置置的的静静扬扬程程，即即从从水水泵泵吸吸水水井井的的设设计计水水面面到到出出水水池池最最高高水水位位之之间间的的测测压压管管高差高差（m）(从吸水起点到送水终点
8、从吸水起点到送水终点)HST=Hss+Hsd Hss吸吸水水地地形形高高度度或或吸吸水水扬扬程程，在在泵泵站站设设计计中中又又称称水水泵泵的的安安装装高高度度，吸吸水水池池测测压压管管液液面到泵轴的高差面到泵轴的高差Hsd压压水水地地形形高高度度或或压压水水扬扬程程，泵泵轴轴到到出出水池测压管液面的高差水池测压管液面的高差14静扬程静扬程HSTn从水泵吸水井的设计水面到出水池最高水位之从水泵吸水井的设计水面到出水池最高水位之间的测压管高差间的测压管高差n封闭式水池要转化成敞开式（接测压管）进行封闭式水池要转化成敞开式（接测压管）进行计算计算nHST 0；HST0；HST0152.h水泵装置管路
9、中水头损失的总和水泵装置管路中水头损失的总和(m)(从吸水起点到送水终点从吸水起点到送水终点)h=hs+hd hs 吸水管路总水头损失吸水管路总水头损失（吸水喇叭口到水泵进口的沿程（吸水喇叭口到水泵进口的沿程+局部水头损失）局部水头损失）（逐一计算）（逐一计算）hd 压水管路总水头损失压水管路总水头损失（水泵出口到出水池的沿程（水泵出口到出水池的沿程+局部水头损失）局部水头损失）（压水管路局部损失按沿程损失的百分数计）（压水管路局部损失按沿程损失的百分数计）16题题8n水水泵泵装装置置总总扬扬程程包包括括两两部部分分：将将水水由由吸吸水水井井提提升升到到出出水水池池（或或水水塔塔）所所需需的的
10、(C)和和消消耗耗在在管路中的水头损失。管路中的水头损失。(A)总扬程总扬程(B)吸水扬程吸水扬程(C)静扬程静扬程(D)压水扬程压水扬程基本概念的区分基本概念的区分1718叶片泵的性能参数叶片泵的性能参数3.轴功率轴功率N或或(kW)输入水泵的功率输入水泵的功率19叶片泵的性能参数叶片泵的性能参数4.效率效率(%)：有有效效功功率率Nu(kW)单单位位时时间间内内流流过过水水泵泵的的液液体体从从水水泵泵得到的能量得到的能量Nu=QH（水泵输出功率）水泵输出功率）轴功率轴功率N中：中：1）N=Nu输出到液体输出到液体 2）(1-)N损失在水泵内部损失在水泵内部 反映水泵性能及动力的利用程度反映
11、水泵性能及动力的利用程度20（水泵、电机、传动装置的效率分别为（水泵、电机、传动装置的效率分别为、）电机电机传动传动水泵水泵Q、H 21泵站电耗计算泵站电耗计算n选泵及运行时，降低水泵的实际扬程选泵及运行时，降低水泵的实际扬程，使接，使接近管道系统所需的扬程；提高水泵及电机的效近管道系统所需的扬程；提高水泵及电机的效率，可降低电耗率，可降低电耗n注意各符号的单位，如送水时：注意各符号的单位，如送水时：22例例n某水泵机组流量为某水泵机组流量为10000m3/d，扬程为，扬程为29m，转速为，转速为1450r/min，效率为，效率为78%，电费为，电费为0.58元元/，则，则其每日的耗电费用为（
12、）元。其每日的耗电费用为（）元。（按全天均匀供水、电机效率和传动装置效率为（按全天均匀供水、电机效率和传动装置效率为1考虑）考虑）23例例n某泵站总供水量为某泵站总供水量为3150m3/d，水泵分，水泵分2级工作，级工作，520时时的的15小时内，供水量为小时内，供水量为150m3/h，扬程为，扬程为40m，水泵效，水泵效率为率为80%；205时的时的9小时内，供水量为小时内，供水量为100m3/h，扬，扬程为程为30m，水泵效率为，水泵效率为70%。1天的耗电量为（天的耗电量为（）。）。tQ02420510015024叶片泵的性能参数叶片泵的性能参数5.转速转速n(r/min或或rpm)6.
13、有额定转速与实际转速之分有额定转速与实际转速之分7.6.允许吸上真空高度允许吸上真空高度Hs（或气蚀余量或气蚀余量Hsv）(m)7.反映水泵吸水性能反映水泵吸水性能25Hsn离离心心泵泵的的允允许许吸吸上上真真空空高高度度(Hs)，是是指指水水泵泵在在标标准准状状况况下下（即即水水温温为为20，表表面面压压力力为为一一个个标标准准大大气气压压）运运转转时时，水水泵泵所所允允许许的的最最大大的的吸吸上上真真空高度，它反应离心泵的吸水性能空高度，它反应离心泵的吸水性能n离离心心泵泵的的允允许许吸吸上上真真空空高高度度(Hs)，即即水水泵泵进进口口真真空表的最大读数空表的最大读数nHs较大的泵吸水性
14、能较好较大的泵吸水性能较好26NPSH（4.1.13）n叶叶片片泵泵的的气气蚀蚀余余量量NPSH(Hsv)是是指指水水泵泵进进口口处处单单位位重重量量液液体体所所具具有有的的超超过过饱饱和和蒸蒸气气压压力力（或或汽汽化化压压力力）的的富裕能量富裕能量n目前叶片泵的吸水性能较多地使用目前叶片泵的吸水性能较多地使用NPSH描述描述n样本中为标况下的值，为必需样本中为标况下的值，为必需NPSHn实际运行时此能量差值为实际实际运行时此能量差值为实际NPSHn必需必需NPSH较小者吸水性能较好较小者吸水性能较好n运行中应使实际运行中应使实际NPSH必需必需NPSH27 离心泵基本方程式离心泵基本方程式n
15、复合运动：静坐标系复合运动：静坐标系泵壳泵壳动坐标系动坐标系作圆周运动的叶轮作圆周运动的叶轮n液体的速度：矢量合速度液体的速度：矢量合速度绝对速度绝对速度Cn绝对速度绝对速度C包括：牵连速度包括：牵连速度u相对速度相对速度W液体在叶轮内的流动分析液体在叶轮内的流动分析两个分速度两个分速度28速度三角形速度三角形n叶轮出口速度合成叶轮出口速度合成n绝对速度绝对速度C2的分解：切向分速度的分解：切向分速度C2u径向分速度径向分速度C2r2 叶轮出口处牵连速度的反向延长线与相对速度的夹角叶轮出口处牵连速度的反向延长线与相对速度的夹角u2C2W2222C2rC2u29水泵的出水角水泵的出水角2n2出水
16、角出水角n依据依据2的大小可将叶片分为后弯式、径向式、的大小可将叶片分为后弯式、径向式、前弯式前弯式后弯式后弯式前弯式前弯式径向式径向式30离心泵基本方程式离心泵基本方程式（叶片泵均适用）（叶片泵均适用）n三个假设条件：液流为恒定流、均匀流、理想液体三个假设条件：液流为恒定流、均匀流、理想液体n由动量矩定理推得，基本方程式由动量矩定理推得，基本方程式 HT理论扬程理论扬程u1、u2叶轮进、出口的牵连速度叶轮进、出口的牵连速度 C1u、C2u叶轮进、出口绝对速度的切向分速度叶轮进、出口绝对速度的切向分速度31n一般水泵的一般水泵的1为为90，C1u=0，由由式式可可知知，2越越小小，水水泵泵的的
17、理理论论扬扬程程越越大大。实实际际应应用用中中，水泵厂一般选用水泵厂一般选用2（615）左右。）左右。n水水泵泵叶叶轮轮叶叶片片出出水水角角的的大大小小反反映映了了叶叶片片的的弯弯度度，是是构构成成叶叶片片形形状状和和叶叶轮轮性性能能的的一一个个重重要要数数据据。一一般般离离心心泵泵中常用的出水角中常用的出水角2值在（值在（2030）之间。）之间。u2C2W22C2rC2u232nu2=nD2/60，C2u也随也随u2的增大而增大的增大而增大n转速越高、叶轮外径越大，则扬程越大转速越高、叶轮外径越大，则扬程越大(高速高速泵、大泵泵、大泵)n降低转速、切削叶轮，可以使水泵扬程降低降低转速、切削叶
18、轮，可以使水泵扬程降低（调速运行、换轮运行）（调速运行、换轮运行）n理论扬程与容重无关理论扬程与容重无关 u2C2W22C2rC2u233n水泵的扬程有两部分组成，即水泵的扬程有两部分组成，即HT=H1+H2 H1势扬程势扬程 H2动扬程动扬程 H2越小，内部损失越小，水泵效率越高越小，内部损失越小，水泵效率越高34HT=H1+H2n水水泵泵实实际际应应用用中中，因因为为（动动能能转转化化为为压压能能过过程程中中伴伴随随有有能能量量损损失失），所所以以动动扬扬程程H2在在水水泵总扬程中所占的百分比越小，水泵效率越高。泵总扬程中所占的百分比越小，水泵效率越高。n蜗蜗壳壳的的过过水水断断面面是是（
19、逐逐渐渐扩扩大大的的）的的，因因此此它它能能把把液液体体的的部部分分速速度度水水头头转转化化为为压压强强水水头头，目的在于减小动扬程提高水泵效率。目的在于减小动扬程提高水泵效率。35HT的修正的修正n恒定流基本满足恒定流基本满足n理想叶轮均匀流假设与水流的反旋现象修正：理想叶轮均匀流假设与水流的反旋现象修正：实际叶轮的理论扬程实际叶轮的理论扬程n理想液体假设与实际液体修正：理想液体假设与实际液体修正：抽升实际液体的扬程抽升实际液体的扬程h水力效率水力效率36题题2n叶叶轮轮内内液液体体的的运运动动是是一一种种复复合合圆圆周周运运动动，液液体体质点的速度是（质点的速度是（B）的合成。）的合成。(
20、A)相对速度和绝对速度相对速度和绝对速度(B)相对速度和牵连速度相对速度和牵连速度(C)绝对速度和牵连速度绝对速度和牵连速度 (D)圆周运动速度和牵连速度圆周运动速度和牵连速度37题题4n速速度度三三角角形形中中速速度度C2u表表示示叶叶轮轮出出口口液液体体质质点点速速度的度的(B)。(A)径向分速度径向分速度 (B)切向分速度切向分速度 (C)相对速度相对速度 (D)圆周运动速度圆周运动速度38n水水流流通通过过水水泵泵时时，比比能能增增值值HT与与圆圆周周速速度度u2有有关关，即即HT与与n、D2有有关关。提提高高转转速速n和和(加加大大叶叶轮直径轮直径D2)可以提高水泵扬程。可以提高水泵
21、扬程。u2=nD2/60题题639题题7n叶叶片片泵泵基基本本方方程程与与容容重重无无关关，适适用用于于各各种种理理想想液液体体，即即对对于于仅仅容容重重不不同同而而其其它它性性质质都都相相同同的的两种理想液体，水泵的（两种理想液体，水泵的（A）。）。(A)理论扬程相同理论扬程相同以以m为单位为单位(B)理论扬程不同理论扬程不同(C)轴功率相同轴功率相同 (D)实际扬程相同实际扬程相同404.1.3水泵性能曲线水泵性能曲线n定定义义水水泵泵的的特特性性曲曲线线是是在在水水泵泵的的(转转速速)一一定定的的情情况况下下，其其他他各各参参数数随随流流量量变变化化而而变变化化的曲线。的曲线。n6个性能
22、参数，个性能参数，4条性能曲线条性能曲线41水泵性能曲线水泵性能曲线（实测）（实测）42Q-H 特性曲线特性曲线n曲线的特点：下降的、高效区内近似于抛物线曲线的特点：下降的、高效区内近似于抛物线n拟和方程拟和方程用高效段的拟和方程代替整个曲线的方程：用高效段的拟和方程代替整个曲线的方程：H水泵在对应流量下能提供的实际扬程水泵在对应流量下能提供的实际扬程 Hx流量为流量为Q时泵体内的虚水头损失时泵体内的虚水头损失 Sx泵体内的虚阻耗系数泵体内的虚阻耗系数n高效段的意义：选泵时、运行时尽量使高效段的意义：选泵时、运行时尽量使Q、H在高效段内在高效段内n流量低于高效区下限，可安全运行，但效率低流量低
23、于高效区下限，可安全运行，但效率低n流量高于高效区上限，效率低且不安全：电机、水泵流量高于高效区上限，效率低且不安全：电机、水泵QH43Q-H 特性曲线特性曲线n曲线的含义：不同流量下，水泵所能提供的扬程曲线的含义：不同流量下，水泵所能提供的扬程QH44Q-N 特性曲线特性曲线n曲线的特点及应用：曲线的特点及应用：1.随流量增加而上升，随流量增加而上升，Q=0时，时，N最小最小离心泵要离心泵要“闭闸启动闭闸启动”2.Q=0时，时，N0闭闸时间不宜过长闭闸时间不宜过长QN45配套电机配套电机1.电机功率电机功率NpNp应选电机的配套功率应选电机的配套功率N水泵运行中可能出现的水泵运行中可能出现的
24、最大轴功率最大轴功率 传动装置的效率传动装置的效率k安全系数安全系数2.电机转速：低于水泵额定转速，不威胁运行安全；电机转速：低于水泵额定转速，不威胁运行安全；3.高于水泵额定转速，不能超过高于水泵额定转速，不能超过446n运行中最大轴功率运行中最大轴功率通常用高效区上限流通常用高效区上限流量对应值量对应值n要求运行时水泵的最大流量不要超过高效区要求运行时水泵的最大流量不要超过高效区上限对应值，超过则：上限对应值，超过则：n效率低，不经济效率低，不经济n电机超载，不安全电机超载，不安全n吸水性能降低，容易发生气蚀吸水性能降低，容易发生气蚀47题题13离离心心泵泵电电机机启启动动时时要要求求轻轻
25、载载启启动动，所所以以启启动动前前应处于（应处于（B）的状态。）的状态。(A)出水阀门全开出水阀门全开 (B)出水阀门全闭出水阀门全闭 (C)吸水阀门全闭吸水阀门全闭 (D)各阀门各阀门任意任意48题题12n离离心心泵泵采采用用闭闭闸闸启启动动是是因因为为出出水水量量为为零零时时水水泵泵的的轴轴功功率率为为额额定定功功率率的的(3040%)，符符合合电电机轻载启动的要求。机轻载启动的要求。n电动机的启动电流会在启动瞬间增加至正常值电动机的启动电流会在启动瞬间增加至正常值的（的（35）倍，若开闸启动容易使电动机过）倍，若开闸启动容易使电动机过载，甚至烧毁。载，甚至烧毁。49题题14n从从离离心心
26、泵泵QN曲曲线线上上可可看看出出，在在Q=0时时，N0，因因为为N=N水水+N机机损损，N水水=Nu=0，而而N机机损损0，这这部部分分功功率率将将消消耗耗在在水水泵泵的的机机械械损损失失中中，变变为为(热热能能)而而消消耗耗掉掉，其其结结果果将将使使泵泵壳壳内内水水温温上上升升，泵泵壳壳、轴轴承承会会发发热热，严严重重时时会会导导致致泵泵壳壳变变形。所以，启动后闸门不能关太久。形。所以，启动后闸门不能关太久。50题题10n每每台台水水泵泵都都有有其其特特定定的的特特性性曲曲线线，水水泵泵特特性性曲曲线反映了该水泵本身的（线反映了该水泵本身的（A）。）。(A)潜在工作能力潜在工作能力(B)基本
27、构造基本构造(C)基本特点基本特点(D)基本工作原理基本工作原理51Q 特性曲线特性曲线n曲线的特点：曲线的特点：n有极大值，运行流量偏离额定流量则效有极大值，运行流量偏离额定流量则效率下降率下降n过原点，即过原点，即Q0时，时，0Q52高效点：题高效点：题17n水水泵泵的的泵泵壳壳铭铭牌牌上上简简明明列列出出了了水水泵泵在在设设计计转转速速下下运运转转且且（D）时时的的流流量量、扬扬程程、轴轴功功率率及及允许吸上真空高度或气蚀余量值。允许吸上真空高度或气蚀余量值。(A)转速为最高转速为最高(B)流量为最大流量为最大(C)扬程为最高扬程为最高 (D)效率为最高效率为最高53 管道系统特性曲线管
28、道系统特性曲线n含义：不同流量下，管道系统所含义：不同流量下，管道系统所需要需要的扬程的扬程n曲线形状：上升的抛物线，截距为静扬程曲线形状：上升的抛物线，截距为静扬程HSTQHHST0Q-h54管道系统特性曲线管道系统特性曲线n曲线方程式：由曲线方程式：由得得H 水泵装置的总扬程（水泵装置的总扬程（m）HST水水泵泵装装置置的的静静扬扬程程，即即从从水水泵泵吸吸水水井井的的设设计计水水面面到到出出水水池池最最高高水水位位之之间间的的测测压压管管高高差差（m）(从从起起点点到到终点终点)HST=Hss+Hsdh水泵装置管路中水头损失总和水泵装置管路中水头损失总和(m)(从起点到终点从起点到终点)
29、S 管道系统的总摩阻系数（管道系统的总摩阻系数（s2/m5）Q Q 某时刻水泵的出水量（某时刻水泵的出水量（m3/s）55管道系统特性曲线管道系统特性曲线Q与与H之间的关系之间的关系水头损失特性曲线水头损失特性曲线Q与与h之间的关系之间的关系56题题18n反反映映流流量量与与管管道道系系统统所所需需能能量量之之间间关关系系的的曲曲线线方程，称为方程，称为(C)方程。方程。(A)流量与水头损失流量与水头损失(B)阻力系数与流量阻力系数与流量(C)管道系统特性曲线管道系统特性曲线(D)流量与管道局部阻力流量与管道局部阻力57例例n管路特性曲线是根据管路特性曲线是根据(D)方程画出的。方程画出的。(
30、A)SQ(B)HsQ(C)hSQ2 水头损失特性曲线水头损失特性曲线 (D)H=HST+SQ2管路系统特性曲线管路系统特性曲线58工况点工况点n系统工作时，实际工作状况在曲线上的对应点系统工作时，实际工作状况在曲线上的对应点n实际出水量、实际扬程实际出水量、实际扬程n反映工作过程中的稳定运行状况反映工作过程中的稳定运行状况n是是供、需能量平衡的点供、需能量平衡的点n水泵提供能量曲线与管路需要能量曲线的交点水泵提供能量曲线与管路需要能量曲线的交点59工况点工况点n离离心心泵泵装装置置的的工工况况就就是是工工作作装装置置的的状状况况。工工况况点点就就是是水水泵泵装装置置在在(B)瞬瞬时时的的流流量
31、量、扬扬程程、轴功率、效率以及允许吸上真空度等。轴功率、效率以及允许吸上真空度等。(A)出厂销售时出厂销售时(B)实际运行时实际运行时(C)启动时启动时(D)水泵设计时水泵设计时604.1.6水箱水箱出流工况点出流工况点K1Q1H1614.1.7定速运行工况定速运行工况1.图解法求离心泵装置的工况点图解法求离心泵装置的工况点162n图解法有图解法有2种种 1)绘制水泵性能曲线与管道系统特性曲线，两曲线的绘制水泵性能曲线与管道系统特性曲线，两曲线的交点，即为离心泵装置的工况点交点，即为离心泵装置的工况点此时此时M点就是水泵供水的总能量与管道所要求的总能点就是水泵供水的总能量与管道所要求的总能量相
32、等的那个点，称为水泵装置的（量相等的那个点，称为水泵装置的（平衡工况点平衡工况点），），水泵装置将稳定在这一点工作，其出水量就为水泵装置将稳定在这一点工作，其出水量就为QM，扬程为扬程为HM2)折引特性曲线法：在水泵特性曲线上对应流量下折折引特性曲线法：在水泵特性曲线上对应流量下折减水头损失，用来表示克服管道阻力之后所能提供的减水头损失，用来表示克服管道阻力之后所能提供的能量，该曲线与静扬程水平线的交点所对应的流量为能量，该曲线与静扬程水平线的交点所对应的流量为工况点流量，交点的扬程加水头损失为工况点扬程工况点流量，交点的扬程加水头损失为工况点扬程632.数解法求离心泵装置的工况点数解法求离心
33、泵装置的工况点水泵特性水泵特性曲线的方程式：曲线的方程式：管道系统特性曲线的方程式：管道系统特性曲线的方程式：算出公共解，即为工况点的流量和扬程算出公共解，即为工况点的流量和扬程(式式4-10)4-10)64数解法求工况点：例数解法求工况点：例n某泵性能为某泵性能为Q=100200L/s，H=5650m，管路系统特，管路系统特性曲线方程式为性曲线方程式为H=10+2.5 10-4Q2（H以以m计，计，Q以以L/s计），则该泵运行时工况点流量为（计），则该泵运行时工况点流量为（）L/s。设水泵特性曲线方程为设水泵特性曲线方程为与管路特性曲与管路特性曲线联立，得线联立，得将高效区数将高效区数值带入
34、，得值带入，得65工况点的改变工况点的改变1nHST变化：变化：出水池水位升高出水池水位升高吸水池水位降低吸水池水位降低n如如果果在在水水泵泵供供水水系系统统中中，管管道道系系统统不不变变时时，工工况点发生变化的主要因素是（静扬程变化况点发生变化的主要因素是（静扬程变化）。）。HST增大，工况点左移，出增大，工况点左移，出水量减小，出水压力升高水量减小，出水压力升高ABHQHSTQHQhHST66极限工况点极限工况点n从从图图解解法法求求得得的的离离心心泵泵装装置置的的工工况况点点来来看看，如如果果水水泵泵装装置置在在运运行行中中，管管道道上上所所有有闸闸门门全全开开，那那么么，水水泵泵的的特
35、特性性曲曲线线与与管管路路的的特特性性曲曲线线相相交交的的点点M就就称称为为该该装装置置的的（极极限限工况点工况点）67工况点的改变工况点的改变2：题：题23n节节流流调调节节：离离心心泵泵装装置置最最常常见见的的调调节节是是用用闸闸阀阀来来调调节节，也也就就是是通通过过改改变变水水泵泵出出水水阀阀门门的的开开启启度度进进行行调调节节。关关小小阀阀门门，管管道道局局部部阻阻力力值值加加大大，(A)，出出水量逐渐减小。水量逐渐减小。(A)管道特性曲线变陡管道特性曲线变陡(B)水泵特性曲线变陡水泵特性曲线变陡(C)相似抛物线变陡相似抛物线变陡(D)效率曲线变陡效率曲线变陡ABHQHSTQHQh68
36、例例n节流调节的调节范围如果闸阀全关，节流调节的调节范围如果闸阀全关，S值相当于无限大，值相当于无限大，此时管路特性曲线与此时管路特性曲线与H坐标重合，也就是说利用闸阀的坐标重合，也就是说利用闸阀的开启度，可使水泵的工况点在（开启度，可使水泵的工况点在（零到极限工况点零到极限工况点）之间变化。之间变化。n离心泵装置可以用阀门来调节，但要注意，关小闸阀离心泵装置可以用阀门来调节，但要注意，关小闸阀增加的扬程都消耗在（增加的扬程都消耗在（管路管路）上了，只是增加了损失，）上了，只是增加了损失，静扬程不能增加，因此在泵站设计时为避免能量浪费静扬程不能增加，因此在泵站设计时为避免能量浪费应尽量不采用这
37、种调节方式。应尽量不采用这种调节方式。69题题：在在泵泵站站的的运运行行管管理理中中，水水泵泵工工况况点点的的调调节节通通常常是是指指，以使水泵在高效区内运行。，以使水泵在高效区内运行。nA手动调节出水阀门的开启度手动调节出水阀门的开启度nB水泵自动改变自身出水流量水泵自动改变自身出水流量nC通过自动控制系统改变水泵的工作参数通过自动控制系统改变水泵的工作参数nD人为对工况点进行改变和控制人为对工况点进行改变和控制n对工况点的调节，是指为使水泵在高效段区内运行，对工况点的调节，是指为使水泵在高效段区内运行，而人为采取的对工况点进行改变和控制的措施，如而人为采取的对工况点进行改变和控制的措施，如
38、调节转速、改变叶片安装角、切削叶轮、改变阀门调节转速、改变叶片安装角、切削叶轮、改变阀门开启度等。开启度等。704.1.8调速运行调速运行n调速依据调速依据比例律比例律n比例律比例律为为=1时的叶轮相似定律时的叶轮相似定律71叶轮相似定律叶轮相似定律n叶轮相似条件叶轮相似条件1.几何相似条件几何相似条件两叶轮主要过流部分一切相对应的尺寸成一定两叶轮主要过流部分一切相对应的尺寸成一定比例，所有的对应角相等。比例，所有的对应角相等。722.运动相似条件运动相似条件两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。小互成比例。u2u2mC2mC2W2W2m7
39、3n两叶轮既满足几何相似条件，又满足运动相似两叶轮既满足几何相似条件，又满足运动相似条件，则两叶轮的条件，则两叶轮的工况相似工况相似，对应点符合叶轮，对应点符合叶轮相似定律：相似定律：第一相似定律第一相似定律第二相似定律第二相似定律第三相似定律第三相似定律74n叶轮相似定律也可写作：叶轮相似定律也可写作：第一相似定律第一相似定律第二相似定律第二相似定律第三相似定律第三相似定律75题题27n在在产产品品试试验验中中，一一台台模模型型离离心心泵泵尺尺寸寸为为实实际际泵泵的的1/4，在在转转速速n=730r/min时时进进行行试试验验，此此时时量量出出模模型型泵泵的的设设计计工工况况出出水水量量Q0
40、=11L/s，扬扬程程H0=0.8m。如如果果模模型型泵泵与与实实际际泵泵的的效效率率相相等等，则则实实际际水水泵泵在在n=960r/min时时的的设计工况流量和扬程为（设计工况流量和扬程为（Q=925L/s，H=22.1m）。）。n应用叶轮相似定律：应用叶轮相似定律：76比例律比例律n为为=1时的叶轮相似定律时的叶轮相似定律n若水泵在转速若水泵在转速n1和和n2时时相似工况点相似工况点的流量、扬的流量、扬程、轴功率分别为程、轴功率分别为Q1和和Q2、H1和和H2、N1和和N2，则对应工况点间则对应工况点间77离心泵装置调速运行离心泵装置调速运行n比例律的主要应用：已知水比例律的主要应用：已知
41、水泵在某转速时的水泵特性曲泵在某转速时的水泵特性曲线线QH，若所需的工况点，若所需的工况点并不在该特性曲线上，而在并不在该特性曲线上，而在管道系统特性曲线上的较小管道系统特性曲线上的较小流量点流量点B处，需利用比例律处，需利用比例律确定调整后的转速确定调整后的转速n工况相似的点均在相似工况工况相似的点均在相似工况抛物线（等效率曲线）上：抛物线（等效率曲线）上：H=kQ 2ABHQHSTQHQhQBQH78相似工况点的特性相似工况点的特性n工况相似的点都在一条相似工况抛物线上工况相似的点都在一条相似工况抛物线上 HkQ2n因为，由比例律可得因为，由比例律可得n所有所有工况相似的点的效率相等工况相
42、似的点的效率相等，所以，所以 HkQ2，也称为等效率曲线（相似工况抛物线），也称为等效率曲线（相似工况抛物线）79nB和和C为相似工况点，符合比例律为相似工况点，符合比例律ACBHQHSTQHQhH=kQ280离心泵的通用性能曲线离心泵的通用性能曲线QH1n6n2n3n4n5n1212334481题题33n已已知知：某某离离心心泵泵n1=960r/min时时(QH)l曲曲线线上上工工况况点点为为A1(Q1=42L/s、H1=38.2m)，转转速速由由nl调调整整到到n2后后，对对应应的的相相似似工工况况点点为为A2(Q2=31.5L/s、H2=21.5m)，则则n2=（）r/min。n由比例律
43、第一定律或第二定律：由比例律第一定律或第二定律：82题题34n已已知知：某某离离心心泵泵n1=950r/min时时(QH)l曲曲线线上上工工况况点点A(QA=42L/s、HA=38.2m)，转转速速调调整整后后，n2=720r/min，保保持持静静扬扬程程不不变变，工工况况点点B的的QB比比A点点流流量量下下降降33.3%，扬扬程程为为HB=23.1m，则则B点点在在曲曲线线(QH)l上上的的相相似似工工况点为况点为C点点(QC=37L/s、HC=40m)。nB和和C符合比例律（注意：不能在符合比例律（注意：不能在B和和A间用比例律）间用比例律）83nB和和C为相似工况点，符合比例律为相似工况
44、点，符合比例律n不能不能对对B和和A应用比例律应用比例律ACBHQHSTQHQhH=kQ284题题n同同一一台台水水泵泵，在在运运行行中中转转速速由由n1变变为为n2，则则其其比转数比转数ns值（值（C）。）。(A)随转速增加而增加随转速增加而增加(B)随转速减少而减少随转速减少而减少(C)不变不变(D)增加或减少增加或减少85题题水水泵泵在在调调速速时时应应注注意意：提提高高水水泵泵的的转转数数，将将会会增增加加水水泵泵叶叶轮轮中中的的离离心心应应力力，可可能能造造成成(C)，也也有有可可能能接接近近泵转子固有的振动频率，而引起强烈的振动现象。泵转子固有的振动频率，而引起强烈的振动现象。(A
45、)性能下降性能下降(B)运行不稳定运行不稳定(C)机械性损伤机械性损伤(D)电机超载电机超载86例例n选选择择离离心心泵泵叶叶轮轮材材料料既既要要考考虑虑离离心心力力作作用用下下的的机机械械强强度度，还还要要考考虑虑材材料料的的耐耐磨磨和和耐耐腐腐蚀蚀性性能能，目前叶轮多采用（目前叶轮多采用（B）。）。(A)不锈钢不锈钢(B)铸铁、铸钢和青铜铸铁、铸钢和青铜(C)玻璃钢玻璃钢(D)高强度塑料高强度塑料87切削律切削律(经验公式经验公式)n在一定条件下，水泵在切削前后对应工况点的在一定条件下，水泵在切削前后对应工况点的流量、扬程、轴功率分别为流量、扬程、轴功率分别为Q1和和Q2、H1和和H2、N
46、1和和N2，则则88应用条件应用条件n叶轮的切削量在一定的限度内叶轮的切削量在一定的限度内比转数比转数ns60120 200 300最大允许切削量（最大允许切削量（%）2015119效率下降最大值效率下降最大值2%2%3%3%可认为可认为切削前后效率不变切削前后效率不变89例例n根根据据切切削削律律可可知知，满满足足切切削削律律的的所所有有工工况况点点，都都分分布布在在H=kQ2这这条条抛抛物物线线上上，此此线线称称为为切切削削抛抛物物线线。实实践践证证明明在在切切削削限限度度内内，叶叶轮轮切切削削前前后后水水泵泵效效率率变变化化不不大大，因此切削抛物线也称为（因此切削抛物线也称为（A）。）。
47、(A)等效率曲线等效率曲线(B)管路特性曲线管路特性曲线(C)水泵效率曲线水泵效率曲线(D)叶轮变径曲线叶轮变径曲线904.1.4比转数（比转数（ns）n定义：在每一个相似泵群中，都可用一台模型泵定义：在每一个相似泵群中，都可用一台模型泵作代表，来反映该群相似泵的共同特性和叶轮构作代表，来反映该群相似泵的共同特性和叶轮构造。模型泵的转数，叫做与它相似的各实际泵的造。模型泵的转数，叫做与它相似的各实际泵的比转数比转数ns。模型泵的特点是：在最高效率下，当有效功率模型泵的特点是：在最高效率下，当有效功率Nu=1Hp时时，扬程，扬程Hm=1m，流量，流量Qm=0.075m3/s。91比转数的计算公式
48、比转数的计算公式n从相似定律获得计算通式：从相似定律获得计算通式：n某实际泵的比转数计算常用公式：某实际泵的比转数计算常用公式：n实际泵的额定转速实际泵的额定转速 Q实际泵在实际泵在最高效率时的单吸流量最高效率时的单吸流量 H实际泵在实际泵在最高效率时的单级扬程最高效率时的单级扬程n比转数在各国的差异：比转数在各国的差异：0.47ns日本日本，0.0706ns美国美国92题题28n某某一一单单级级单单吸吸泵泵，流流量量Q=45m3/h，扬扬程程H=33.5m，转转速速n=2900r/min，则则比比转转数数ns（）。）。93题题某某单单级级双双吸吸离离心心泵泵铭铭牌牌上上显显示示，流流量量Q7
49、90m3/h，扬扬程程H19m，转转速速n1450r/min，则则该该泵泵的的比比转转数数ns。n将水泵的额定转速将水泵的额定转速n1450r/minn水水泵泵效效率率最最高高时时的的单单吸吸流流量量Q0.11(m3/s)n水泵效率最高时的单级扬程水泵效率最高时的单级扬程H19mn带入比转数计算公式，可得带入比转数计算公式，可得94题题29n有有一一台台多多级级泵泵(级级数数为为8)，流流量量Q=45m3/h，H=160m，转转速速n=2900r/min，则则比比转转数数ns=（）。）。95比转数比转数的实用意义的实用意义n反映水泵性能：反映水泵性能：ns低，扬程高，流量小；低，扬程高，流量小
50、；ns高，扬程低，流量大高，扬程低，流量大n反映叶片形状：反映叶片形状：ns=50350，离心泵，叶轮扁，进口小，流道细长，离心泵，叶轮扁，进口小，流道细长;ns=350500，混流泵，混流泵;ns=5001200，轴流泵，叶轮厚，进口大，流道短而宽，轴流泵，叶轮厚，进口大，流道短而宽n反映特性曲线形状反映特性曲线形状96相对特性曲线相对特性曲线n以流量、扬程、轴功率、效率对于高效点额定值的比以流量、扬程、轴功率、效率对于高效点额定值的比值为坐标，绘制相对特性曲线值为坐标，绘制相对特性曲线n相对特性曲线的形状与实际泵的特性曲线形状相同相对特性曲线的形状与实际泵的特性曲线形状相同n比转数相同的水