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水泵选型技术文章 20125月版

2012-05-10
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一、水泵的分类

    水泵一般多以泵的结构和作用原理来分类,有时根据需要也按使用部门、用途、动力类型和泵的水力性能等进行分类。

    (1)按使用部门分 有农业用泵(农用泵)、工作用泵(工业泵)和特殊用泵等。

    (2)按用途分 有水泵、砂泵、泥浆泵、污水泵、污物泵、井用泵、潜水电泵、喷灌泵、家用泵、消防泵等。

    (3)按动力类型分 有手动泵、畜力泵、脚踏泵、风力泵、太阳能水泵、电动泵、机动泵、水轮泵、内燃水泵、水锤泵等。

    (4)按工作原理分 有离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、射流泵、容积泵(螺杆泵、活塞泵、隔膜泵)、链条泵、电磁泵、液环泵、脉冲泵等。

   

 

二、水泵的工作原理

 

()离心泵的工作原理及特点

     1、离心泵的工作原理

     水泵开动前,先将泵和进水管灌满水,水泵运转后,在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下,叶轮流道里的水被甩相四周,压入蜗壳,叶轮入口形成真空,水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见,若离心泵叶轮不断旋转,则可连续吸水、压水,水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。综上所述,离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下,将水提相高处的,故称离心泵。

    2、离心泵的一般特点

    (1)水沿离心泵的流经方向是沿叶轮的轴向吸入,垂直于轴向流出,即进出水流方向互成90°。

    (2)由于离心泵靠叶轮进口形成真空吸水,因此在起动前必须相泵内和吸水管内灌注引水,或用真空泵抽气,以排出空气形成真空,而且泵壳和吸水管路必须严格密封,不得漏气,否则形不成真空,也就吸不上水来。

    (3)由于叶轮进口不可能形成绝对真空,因此离心泵吸水高度不能超过10米,加上水流经吸水管路带来的沿程损失,实际允许安装高度(水泵轴线距吸入水面的高度)远小于10米。如安装过高,则不吸水;此外,由于山区比平原大气压力低,因此同一台水泵在山区,特别是在高山区安装时,其安装高度应降低,否则也不能吸上水来。

   

 

()轴流泵的工作原理及特点

    1、轴流泵的工作原理

    轴流泵与离心泵的工作原理不同,它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力,可把水从下方推到上方。

    轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。由于叶轮高速旋转,在叶片产生的升力作用下,连续不断的将水向上推压,使水沿出水管流出。叶轮不断的旋转,水也就被连续压送到高处。

    2、轴流泵的一般特点

    (1)水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴相吸入、轴相流出,因此称轴流泵。

    (2)扬程低(113)、流量大、效益高,适于平原、湖区、河网区排灌。

    (3)起动前不需灌水,操作简单。

  

 

()混流泵的工作原理及特点

    1、混流泵的工作原理

    由于混流泵的叶轮形状介于离心泵叶轮和轴流泵叶轮之间,因此,混流泵的工作原理既有离心力又有升力,靠两者的综合作用,水则以与轴组成一定角度流出叶轮,通过蜗壳室和管路把水提向高处。

    2、混流泵的一般特点

    (1)混流泵与离心泵相比,扬程较低,流量较大,与轴流泵相比,扬程较高,流量较低。适用于平原、湖区排灌。

    (2)水沿混流泵的流经方向与叶轮轴成一定角度而吸入和流出的,故又称斜流泵。

   

 

三、常用的农用泵

    ()离心泵

    离心泵型号、品种规格及其变型产品在农用泵中是最多的。根据水流入叶轮的方式、叶轮多少、泵本身能否自吸以及配套动力大小和动力品种等,离心泵有单级单吸离心泵、单级双吸离心泵、多级离心泵、自吸离心泵、电动机泵和柴油机泵等。

   1、单级单级离心泵

    老的泵型号有BAB型单级单吸离心泵,80年代,我国根据国际标准和排灌机械实际情况,对离心泵产品进行更新换代研制工作,并生产IB型、IQ型单级离心泵系列产品,已列为国家专业标准和行业标准。

    单级单吸离心泵,水由轴向单面进入叶轮,叶轮只有一个,因此称为单级单吸离心泵。其特点是,与混流泵、轴流泵相比,扬程较高,流量较小,结构简单,使用方便。

    IQ型单级单吸离心泵(又称轻小型离心泵)是针对我国国情并满足用户提出结构简单、重量轻、价格低、性能好和配套方便的要求而设计的,共有84种产品,分3个派生系列,413个规格型号。

    (1)性能范围 泵口径50200毫米,流量12.5400立方米/时,扬程8125米,配套动力有柴油机直联、皮带传动,电动机直联,功率1.1110千瓦,转速14502900/分。

    (2)结构型式 轻小型离心泵为轴向吸入单级单吸悬架式离心泵,泵体后开门,出口位于中心向上,后盖为压嵌式,轴承体与泵体直接联结,泵脚位于泵体下方,轴承用黄油润滑,轴封分为软填料、机械密封、橡胶油封三种。叶轮均为闭式,传动分为联轴器传动和皮带传动两种。泵叶轮转向:从泵进口方向看,叶轮转向为顺时针,当泵与柴油机直联传动时,为逆时针。泵出口可装置手动泵,可去掉底阀,减少水力损失,并能使泵自吸。

    2、单级双吸离心泵

    它是从叶轮两面进水的单级双吸离心泵,因泵盖和泵体是采用水平接缝进行装配的,又称为水平中开式离心泵。与单级单吸离心泵相比,效率高、流量大、扬程较高。但体积大,比较笨重,一般用于固定作业。适用于丘陵、高原中等面积的灌区,也适用于工厂、矿山、城市给排水等方面。

    单级双吸离心泵有S型、Sh型、SA型、SLA型几种型号,S型与Sh型的区别是,从驱动端看,S型泵为顺时针方向旋转,Sh型为逆时针方向旋转。SLA型为立式单级双吸离心泵。

    S型泵性能范围流量16018000立方米/时,扬程12125米,进水口直径1501400毫米,转速29501450970730585485360/分。

    3、多级离心泵

    多级与单级泵相比,其区别在于多级泵有两个以上的叶轮,能分段地多级次地吸水和压水,从而将水扬到很高的位置,扬程可根据需要而增减水泵叶轮的级数。多级泵主要用于矿山排水、城市及工厂供水,农业灌溉用的很少,仅适用于高扬程、小流量的高山区提水来解决人畜饮水的困难。多级高心泵有立式和卧式两种型式,主要型号有D型、DL型多级离心泵,DWDWL型小型多级离心泵。

    (1)D型泵性能范围 流量6.3720立方米/时,扬程16600米,进水口径:5075100125150200毫米,其中50125毫米泵型为高转速2950/分,150200毫米泵型转速为1480/分。

    (2)结构型式 D型多级离心泵为卧式多级(212),叶轮为单吸,泵体为分段式。当首级叶轮为双吸时,用DS表示,当同时规定有两种转速时,低速用DA表示,用于锅炉给水的多级离心泵,用DG表示。

    4、自吸离心泵

    自吸泵是靠泵自身的特殊结构而产生自吸作用的单级单吸离心泵,称为自吸离心泵。和普通离心泵相比,在泵体结构上有显著差别:一是泵进口位置提高,有时还装上吸入阀;二是在出水侧设置了一个气水分离室。

    泵外自吸泵,是在泵外加有自吸装置,如带有旋涡泵、水环真空泵、射流泵以及手动泵等。

    自吸泵与普通离心泵相比,具有结构紧凑、使用操作简单,不但省去了起动前灌大量引水的麻烦,也省去了进水管低阀,减少了进水阻力,增加泵的出水量,但与同规格的普通离心泵的效率相比要低3%5%。自吸泵较多的是应用在轻小型喷灌机组和管道灌机组上。

    自吸离心泵品种规格较多,有ZX型、TC型、BPZ型和ZB型等。

    (1)ZB型性能范围 流量22003/时,扬程8100米,配套功率0.2545千瓦。

    (2)结构型式特点 按泵的配套动力机类型分为电动机配套自吸泵和柴油机配套自吸泵。按实现自吸功能的结构与工作特点可分为内滑式、外滑式、水环轮式和其他型式。传动方式有直联传动(包括内轴)和皮带传动。进口直径25200毫米,共10个口径,54个规格。

    5、管道输水灌溉机组

    由动力机、农用泵、管路等组成的可移动输水灌溉机组称为轻小型管道输水灌溉机组(简成为灌溉机)。它是近年来灌溉方法上新兴的一种灌溉机械,有G型轻小型管道输水机组和CB型轻小型柴油机-泵直联机组。

    (1)G型管道输水灌溉机组 动力:柴油机、电动机(2.211.03千瓦);移动方式:手抬式、手推车式、拖拉机拖动式;配套管道:主管道内径65125毫米,总长度100250米。配套水彭:流量201003/时,扬程1931米。

    (2)CB型柴油机-泵直联机组   该机组主要由柴油机和泵组成,按配套泵类型分为自吸式机组和非自吸式机组;按机组移动方式分为手抬式机组和手推式机组。泵与柴油机安装在同一机架上,动力传动方式为直联传动或同轴。泵的叶轮旋转方向,从泵的进口看为逆时针旋转。

    其性能范围如下:流量81703/时,扬程760米,配套功率(柴油机)2.2111.03千瓦。

    生产离心泵、自吸泵的主要工厂有:上海舜隆泵业(离心泵、自吸离心泵、多级离心泵)等。

    ()混流泵

    混流泵有我市混流泵、立式混流泵和导叶式混流泵等产品。农用上常用的是卧式混流泵。

    卧式混流泵为单级、单吸悬臂式窝壳泵,具有结构简单、使用可靠、安装维修方便、效益高、体积小、重量轻等特点。适用于输送温度不超过50°C的清水或其他类似介质,主要用于农田排灌、工业和城市给排水等。其产品有HB型和HW型两个系列产品,HW型是在HB型基础上研制的节能型产品。

    (1)HW型性能范围 流量9036003/时,扬程312.5米,转速有58073097014502900/分多种,配套动力可用电动机,也可用柴油机直联或皮带传动。泵可以通过转速的调整来满足使用要求,调速范围为其规定转速的±20%。进水口径100700毫米,共10个型号、33个规格。

    (2)结构特点 混流泵由泵体、泵盖、叶轮、泵轴和轴承体等构成。泵盖端面与叶轮之间应留有规定的轴向端面间隙,并可用增减纸垫的方法进行调整。密封装置由填料环、填料压盖和铅粉(或油浸)石棉盘根组成,它的作用是防止起动时空气进入泵内及运行介质大量渗出。轴套代替运转的轴与填料直接摩擦。若轴套磨损过多时应及时更换。轴承内应有适量的油脂,轴承上的防水圈可防止水进入轴承体内。

    生产混流泵的主要工厂有;上海舜隆泵业等。

    ()轴流泵

    轴流泵为单级叶轮,水沿泵轴轴线流动。叶轮象螺旋桨,故又成螺桨式水泵。轴流泵安装可分为:立式、斜式、卧式三种。叶轮叶片有固定、半调节和全调节三种型式,改变叶片的安装角可调节水泵的出水量和扬程。工作时,叶轮须浸在水中进行,输送液体温度不超过50°。起动时无须加水,不可关闸起动。轴流泵分为小型、大型、特大型轴流泵几种。

    1、中小型轴流泵

    中小型轴流泵广泛应用于农田排灌,也可作为城市排水、热电站输送循环水、船坞升降水位或其它水利工程等方面。其产品有ZLB型、ZLD型、ZXB型、ZWB型等多种,叶轮直径不大于1米的轴流泵称为中小型轴流泵。

   (1)性能范围 流量503740/秒,扬程1.0213.8米。

   (2)结构特点 轴流泵主要有导叶体、叶轮外壳、叶片泵轴等部件组成。导叶体、叶轮外壳、叶片用铸铁或铸钢制成,泵轴由碳素钢制成。如输送有腐蚀性的介质,上述零件可换用铜或不锈钢等材质制造,以满足用户之需。

    轴流泵的配套动力根据泵型之不同,可选用相应的立式或卧室电机采用直联或与皮带转动等传送型式。

    2、大型、特大型轴流泵

   大型轴流泵指叶轮直径大于1米,小于1.6米的轴流泵。有ZLQ型、ZLB型、GWB型、ZGQ型等多种立式轴流泵、贯流式轴流泵。

  特大型轴流泵是叶轮直径1.6以上,叶片可全调节或半调节的立式、卧式、斜式轴流泵。主要用于大面积农田排灌和跨流域调水,特别是低洼地区和湖区的排水。机组运行期间,可根据需要用液压或机械系统调节叶片角度,充分发挥水泵的效能,使其在泵的高效区运行。其性能范围如下:流量5603/时,扬程1.39米,功率3006000千瓦。

   生产轴流泵的主要工厂有;上海舜隆泵业(轴流泵、特大型轴流泵)、上海水泵厂(轴流泵、特大型轴流泵)等。

    ()长轴深井泵

    长轴深井泵是一种单吸多级立式长轴离心泵,可供城市工矿企业给排水及农田灌溉从深井中提水之用。

    长轴深井泵的动力(通常为立式三相电机)位于地面,通过长轴驱动水泵,故使用可靠、维修也比较方便。在无电地区,也可采用柴油机驱动(需在泵轴上加装皮带轮或通过齿轮箱传动)

    长轴深井泵有JC型、JC/Q(浅井用)JC/SJC/K型等系列产品。下面重点介绍JC型长轴深井离心泵。

    (1)使用条件 水泵第一级叶轮必须在动水位以下13米,一般以23米为宜;井水应不含油类,含砂量不大于0.01%,水质中性,不含过量的腐蚀性矿物质;深井井壁应正、直。

    (2)性能范围 流量515003/时,扬程20235米,适用井径100750毫米,叶轮为闭式叶轮。

     JC/K型长轴深井泵叶轮为半开式叶轮。

    (3)结构特点 水泵传动方式分为直接传动与间接传动两种型式。直接传动是采用TLB2系列深井泵用立式三相异步电动机直接联接;间接传动是通过传动装置(皮带轮、齿轮箱)将泵与动力(柴油机)间接连结。水泵机组有带有滤水管的泵体部分、装有传动轴的扬水管部分、泵座与电动机或间接传动装置三部分组成。前两部分位于井下,后一部分位于井上。泵体部分主要包括滤水管、叶轮、进水节、导流壳、上导流壳、叶轮轴、锥形套、橡胶轴承等零部件。扬水管部分包括扬水管、传动轴、轴承、轴承支架、联管器及联轴器等。泵座部分包括泵座、进水法兰、填料压盖和填料衬套等,并用四个地脚螺栓桨泵座固定与水泥基础上。电动机或间接传动装置安装在泵座上。水由泵座之间的弯管输出。生产长轴深井泵的主要工厂有:上海深井泵厂、上海舜隆泵业机械有限公司等。

    ()井用潜水电泵

     井用潜水电泵是将水泵和电机做成一体一同置于井水中,在地面通过电缆使电机与电源接通,驱动水泵叶轮旋转。它结构简单、体积小、重量轻、安装维修方便、运行安全可靠、性能良好,是一种效益高、投资少的新型扬水机具,可广泛用于工矿企业给排水、城市供水、农田灌溉和缺水地区人畜饮水等。

     井用潜水电泵目前有QJ系列、QJ(R)系列(引进国外技术)QFB型压力充油式系列、QJC系列及RS系列产品。

    (1)QJ型性能范围 流量25003/时,扬程14 336米,配套功率0.55160千瓦,适用井径100400毫米,共8种,有83YQS型潜水异步电动机的规格,组成QJ型潜水电泵系列共338个系列型号。

    (2)使用条件 电源为50赫兹、380伏的三相交流电源;水温不超过20°C;井水含砂量9重量比)不超过0.01%;井水酸碱PH值为6.58.5;电机和泵应全部浸入水中运行。

    (3)结构特点 水泵位于电泵上端,为离心式或混流式,采用水润滑轴承,与电机轴用联轴器刚性联接。上端设有逆止阀体,以放水泵停机时倒流引起的超速反转。电机位于电泵下端,为密封式充水湿式结构。定子绕组采用耐水的聚乙烯绝缘的尼龙护套多层结构电磁线。电机导轴承几推力轴承为水润滑轴承。电机内部充满清水,用以冷却机体和轴承,并装有橡胶调压摸以调整电机温升引起的机体内部清水的胀缩压差。在电机的上端装有防砂机构,防止砂泥进入电机内部。

     生产井用潜水电泵的主要工厂有:沈阳潜水电泵厂、舜隆泵业等。

     ()小型潜水电泵

     小型潜水电泵是一种机泵一体化的泵型。具有体积小、重量轻、安装使用方便、运行安全可靠,用途很广泛(又称作业面潜水电泵),使用于从机井、浅井、河流湖泊、水库及水渠中提水灌溉,也可用于工厂、矿山给排水和农村人畜饮水等方面。

     该泵可是用三相和单相交流电源,水泵有离心泵、混流泵、轴流泵,以及螺杆泵、双流道泵、旋流泵等,根据电机结构及泵的配置方式不同,可分为单相赶式下泵型(QDX)、干式下泵型(QX)、干式上泵型(Q)、充油上泵型(QY)、充水上泵型(QS)等。

     1、单相潜水电泵

    单相潜水电泵分为QDX干式下泵型和QDS湿式下泵型两种,具有结构简单、体积小、重量轻、移动方便等优点。QDX型泵装有自动保护装置,能确保电机安全运行。

    (1)使用条件 电泵潜入水下深度为0.55米;水温不超过40°C;水中所含固体杂质的体积不超过0.1%PH6.58;电源为50赫兹、220伏单相交流电源。

    (2)使用范围 流量3253/时;扬程330米;电动功率0.180.75千瓦。

    (3)结构特点 QDX型单相潜水电泵有电动机、水泵、密封三部分组成。电动机位于水泵上端,干式结构。内装热保护开关,当电动机过载或温升过高时能自动切断电源,以避免电机损坏(QDS型电机为湿式结构)。水泵位于电泵下方,叶轮为半开式或闭式。叶轮及泵体材料为铸铁或铝合金。采用单端面或双端面机械密封,其主要作用是防止水进入电机内部。

     2、充油上泵型潜水电泵

    QY型潜水电泵广泛使用于农业灌溉、排涝和塔供水等场合。他最显著的优点是在严重失压或过载、特别是在二相电压下电机不易被烧毁。

   (1)使用条件 潜水电泵应完全潜入水中运行,深度不小于0.5米;环境温度不超过40°C;工作介质为无腐蚀性的清水,含砂量不大于0.024%PH59;电源为50赫兹、380伏三相交流电源。

   (2)使用范围 流量81803/时;扬程350米;功率2.23千瓦。

   (3)结构特点 QY型潜水电泵由电动机、水泵和密封三部分组成。电动机位于电泵下端,为三相鼠笼型立式异步电动机。在电动机的定、转子及所有空隙中都充满5号机械油,便于电动机绕组散热。从而,克服了因电网电压泼动过大和电缆过长、接头过多引起的电压严重降低、导致电动机过热乃至烧毁的现象。同时也解决了轴承的润滑及电动机内部防腐蚀的问题。为使油和不耐油的电缆线隔绝,在电动机出线和盖的接头处加以密封。水泵有离心式、混流式及轴流式三种,位于电泵上端。电泵密封分静密封和动密封,静密封是在潜水泵各零件(主要是电动机部分)的止口配合处一般用“O”形橡胶密封环进行密封。动密封是在电动机的出轴带动水泵叶轮转动部分装有整体式密封盒(双端面轴机械密封)

     3、充水上泵型潜水电泵

     QS型潜水电泵电动机为湿式三相异步电动机,与水泵一起潜入水中工作。维修方便,运转可靠。用于农田排灌、浅井提水、喷灌、工矿排水及生活饮水等。

    (1)使用条件 电泵应完全潜入水中运行,潜入深度不小于0.5米;水温不高于20°C;工作介质为无腐蚀性的清水,含砂量不大于0.024%PH6.57.5

    (2)适用范围 流量102503/时;扬程565米;电动机功率37.5千瓦。

  (3)结构特点 QS型潜水电泵由电动机、水泵、扬水管和起动保护器等组成。电动机位于电泵下端,为密封充水湿式结构。定子绕组用耐水电磁线制成。采用水润滑轴承。电动机上部装有骨架油封和防砂环组成的防砂机构,防砂性较好。电动机上下两端各有一轴承室,装有滚动轴承和机械密封装置。电动机外壳设有两排进出水孔,使电动机工作时内部充满清水,确保电动机正常运行。水泵有叶轮、泵壳、进水段组成,有离心式、混流式、轴流式三种。原材料均为铸铁。水泵位于电动机外伸轴上端。

     4、干式下泵型潜水电泵

    QX型干式下泵型潜水电泵设计新颖,外型美观,密封可靠。电动机内装有热保护开关和电子自动保护器。水泵位于整机下端,故可将积水吸干。广泛应用于灌溉和工矿企业、建筑工地的地下水道排水作业等。

   (1)使用条件 电泵潜入水下深度为0.55米;水温和环境温度均不超过40°C;水所含固体杂质的体积比小于0.1%PH6.58;电源为50赫兹、380伏三相交流电。

   (2)适用范围 流量31003/时;扬程655米;电动机功率0.557.5千瓦。

  (3)结构特点 QX型电泵结构分为电动机、机械密封、水泵三部分。电动机位于电泵上端,干式结构,内装热保护器。为使电动机工作时散热良好,应将其全部浸入水中。水泵位于电泵下端,叶轮有半开式、闭式离心型或混流型。采用单端面或双端面机械密封。其内部充满5号机油,用以动、静块间的润滑。静块用陶瓷制成,动块材质为不锈钢,使用寿命较长。

    5、干式上泵型潜水电泵

    Q型潜水电泵是由干式三相异步电动机和水泵同轴加机械密封、电器保护装置组成的潜水电泵,水泵部分置于电动机上方,具有机组效率高、价格便宜、使用方便等特点,适用农田排灌、浅井提水和其它排水作业。其性能范围如下:流量6250立方米/时,扬程340米,配套动力1.57.5千瓦。

    6、污水污物型潜水电泵

    该泵是输送含纤维、纸屑、粪便、泥浆及其它固态悬浮物等超一般清水含义的常温介质。适用于城市、矿山输送废水、污水等,以及水利建筑工地排水等场合,也可以用在农业上的污水排灌。具有泵与电动机装成整体结构,潜入在介质中工作的特点。与其它潜水电泵相比,主要区别在泵的结构形式和材质不同。污水泵多采用开式叶轮、单流道或双流道叶轮,污物泵采用旋流式叶轮。

    (1)WQ型污物潜水电泵

    1)使用条件和结构特点 该产品由水泵和干式三相异步电动机组成,下吸式结构,可抽吸污物含量小于4%、不溶性固体颗粒直径小于9毫米的污水。采用了优质密封磨块,电动机内设有热保护器,超载、过热时能自动停机,使寿命较长。

    2)性能范围 流量250立方米/时;扬程520米,配套功率0.123千瓦。

    (2)QWD型潜水式无堵塞泵

    1)使用条件 介质温度不超过40℃,比重不超过1.24pH69;介质颗粒及纤维长度与出水口径有关;电动机不得露出液面工作,但潜入最大深度不超过5米。

    2)性能范围 流量18200立方米/时,扬程1035米,配套功率2.237千瓦,出水口径65150毫米,允许通过异物球状直径65150毫米,纤维长度4501000毫米。

    上述潜水电泵主要生产厂有:上海舜隆泵业机械厂、湘南电机厂等。

    ()大型潜水电泵

    大型潜水电泵是正在兴起的、有发展前途的、机泵一体化并潜入水中工作的提水机械。它是泵叶轮直接装在电动机的轴伸端,机泵一体,也称为同轴潜水电泵。其特点是:结构紧凑,安装方便,不需泵房,占地面积小,可实现远距离操作或自动控制,安全可靠,维修简便,节省泵站建设投资,并能解决泵站的防洪等优点。可用于可田排灌和城市矿山的供水、排水等方面。

    该泵是一种新产品,在农业、工业都已开始使用,但时间不长,实践经验已证明,采用这种泵型可降低泵房水工建筑投资的40%50%,虽然目前机电设备投资增加30%50%,整个工程投资(包括机电设备)可节省40%左右。

    QSHQSZ型潜水电泵:QSZ型轴流式潜水电泵及QSH型混流式潜水电泵主要用于平原地区,扬程38米,流量8001400立方米/时,排灌面积在1000亩左右的中小型机电排灌站上。

    (1)使用条件 电源为频率50赫兹、电压380伏三相交流电源;水温不高于40°C;水的pH值应在5.58.5范围内;电泵须完全潜入水中,淹没深度不得少于0.8米。

    (2)性能范围 流量4501250立方米/时,扬程38米,配套功率1130千瓦。

    主要生产厂有上海舜隆水泵厂。

    ()水轮泵

    水轮泵是以水轮机转轮和水泵叶轮为核心部件,两者同轴或非同轴联成一体潜没在水中工作,转轮是水轮泵的动力部件,在一定水头作用下,它能将水的势能转变为驱动水泵叶轮转动的动能,将水由低处扬至高处。如果在水轮泵顶部接出输出轴,则可驱动发电机发电或驱动其它机械如农副产品加工机械等。

   水轮泵结构简单,管理方便,是一种利用自然水利资源为动力的成本低廉的提水机械。水轮泵的型式按水轮机和水泵主轴联结方式可分为同轴和非同轴两种;按转轮类型有轴流型和混流型两种;按工作所需水分为低水头、中水头和高水头;按使用要求分为提水型和动力输出型。

   选用水轮泵应根据建站地区的水文和地质资料确定建站地点、可能取用的水头和过水流量;由机械灌区的地理分布求出经济合理的几何扬程;根据作物种类和土质及其它水源情况定出灌区的需水量,再确定合适的机型。

   水轮泵的主要零件有转轮、主轴、导水座、叶轮、泵体、泵盖、导轴承、滚动轴承等。转轮为四叶片定桨式,由铸铁制成。主轴材料为优质碳素钢,其一端固定转轮,另一端固定叶轮,叶轮由铸铁制成。导水管、泵体、泵盖的材料均为铸铁。在靠近转轮的橡胶导轴承内表面有浸润的沟槽,导轴承直接安装在泵体的轴承座内,磨损后可以现场更换。装在泵盖内的滚动轴承为两个单列相心球轴承。

   生产水轮泵的主要工厂有上海舜隆泵业机械厂,福建尤溪水轮泵厂。

    ()手动泵

    以人力为动力驱动的活塞泵、隔膜泵及螺杆泵等提水工具,统称手动泵。手动泵分为浅井动泵和深井手动泵。

    浅井活塞泵的流量为0.344.214立方米/时,适应吸程27米。深井活塞泵的流量为0.0560.601立方米/时,扬程1540米。隔膜泵的流量为0.86.01立方米/时,螺杆泵的流量为0.0560.671立方米/时。

    ()水泵的易损件

    1、泵壳一般都是铸铁件,它受机械力或热应力的作用易出现裂纹。当泵在工作中因受汽蚀作用的冲击或在冬季没有放掉泵壳内积水而受冰冻时也易破裂,如损坏较重不能修理时应更换新泵壳。

    2、泵轴一般为碳钢件,但由于制造质量、使用或安装等原因也易损坏。泵轴可能出现裂纹、弯曲、轴颈磨损、螺纹损坏等,也可能出现断裂事故。如损坏严重不能修理时,应更换新轴。

    3、叶轮是水泵的重要工作部件,为铸铁制成。由于制造质量和使用等原因也易损坏。叶轮可能会出现裂纹,因汽蚀作用表面形成窝眼或穿孔,长期被冲磨使叶片变薄或偏磨,甚至被杂物击碎。有些缺陷可以修复;有些缺陷不能修复,即应更换新叶轮。

    4、滑动轴承的轴瓦是铜氏锡合金铸成的,耐磨性很差,是最易磨损和烧坏的易损件之一,轴瓦一般都可以修复,也可更换新件。滚动轴承一般平均使用寿命为5000小时,但安装不当,使用时间长或保养不良,也易磨损或毁坏。滚动轴承除其中的个别零件可以调换新的外,一般均要更换整体件。

    5、口环也称减漏或减磨环,它是水泵中最容易磨损的零件之一。磨损后可以修理也可以更换新的。当更换新减漏环时,其内径应按叶轮入口外径来配置。如叶轮进水口外径磨损,可进行车削加工,以消除沟痕和椭圆,然后再配置内径缩小的减漏环,叶轮进水口外径一般可车削三次。

    6、填料用久后会变硬而失去弹性,会使水泵漏气、漏水,一般应更换新填料。

    7、油封是橡胶制品,易磨损和老化,一般都要更换新件。

  

 

五、水泵的参数及性能

   (1)水泵的主要参数

   水泵参数是指泵工作性能的主要技术数据,包括流量、扬程、转速、效率和比转数等。

    1、流量(Q)

    泵的流量是指单位时间内所排出的液体的数量。通常泵的流量用体积计算,以Q表示,单位为米3/(m3/h)、米3/(m3/s)、升/(1/s),也可用重量计,以G表示,单位为吨/(t/h)、吨/(t/s)、千克/(kg/s)

    GQ的关系:

    G=r×Q r-液体重度(千克/3)

    因水的重量近似1000千克/3,故

    1/=3.63/=3.6/

    2、扬程(H)

    泵的扬程是指单位重量的液体通过泵所增加的能量。以H表示,实质上就是水泵能够扬水的高度,又叫总扬程或全扬程。单位为米液柱高度,习惯上省去“液柱”,以米(m)表示。

    泵的总扬程由吸水扬程与出水扬程两部分组成,因此

                            总扬程=吸水扬程=出水扬程

    但由于水流经过管路时受到各种阻力而减少了泵的吸水扬程和出水扬程,因此

                        吸水扬程=实际吸水扬程+吸水损失扬程

                        出水扬程=实际出水扬程+出水损失扬程

                        损失扬程=吸水损失扬程+出水损失扬程

                        总扬程=实际扬程+损失扬程

    由于水泵铭牌上标明的扬程是上述水泵的总扬程,因此不能误认为铭牌上的扬程是实际扬程数值,水泵的实际扬程都比水泵铭牌上的扬程数值小。因此在确定水泵扬程时,这一点要特别注意。否则,如果只按实际扬程来确定水泵的扬程,订购来的水泵扬程就低了,那可能会降低水泵的效率,甚至打不上水来。损失扬程与管路上的水管和附件种类(低阀、闸阀、逆止阀、直管、弯管)、数量、水管内径、管长、水管内壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切关系,这一点在管路设计和选配水管和附件时也应注意。

    3、允许吸上真空高度(Hs)

    允许吸上真空高度是指真空表读数吸水扬程,也就是泵的吸水扬程(简称泵的吸程),包括实际吸水扬程与吸水损失扬程之和。以Hs表示,单位为米(m)

    允许吸上真空高度是安装水泵高度的重要参数,安装水泵时,应使水泵的吸水扬程小于允许吸上真空高度值,否则安装过高,就吸不上水或生产气蚀现象。如生产气蚀,不仅水泵性能变坏,而且也可能使叶轮损坏。

    4、转速(n)

    转速是指泵叶轮每分钟的转数,以n表示,单位为转/(r/min)。每台泵都有一定的转速,不能随意提高或降低,这个固定的转素称为额定转速,水泵铭牌上标定的转速即为额定转速。如泵运转超过额定转速,不但会引起动力机超载或转不动,而且泵的零部件也容易损坏;转速降低,泵的效率就会降低,影响水泵的正常工作。

    5、比转数(ns)

    在前述水泵型号中,有些型号的组成部分有比转数这个参数。比转数与转速是两个概念,水泵的比转数,简称比速,常用符号为ns。水泵的比转数是指一个假想的所谓标准水泵叶轮的转数,这个假想的水泵与真实水泵的叶轮各部分都几何相似,而在消耗功率为0.735千瓦、扬程为1米、流量为0.075立方米/秒时所具有的转数。叶轮形状相同或相似的水泵比转数相同,叶轮形状不相同或不相似的水泵比转数不相同。如轴流泵比转数比混流泵大,混流泵比转数也是反映水泵特性的综合性指标。此外,要注意比转数大的水泵,其转速不一定高;比转数小的,转速不一定低。大流量、低扬程的水泵,比转数大,反之则小。一般比转数较低的离心泵,其流量小、扬程高;而比转数较高的轴流泵,其流量大、扬程低。

    6、功率

    功率是指机组在单位时间内作功的大小。水泵功率可分为有效功率、轴功率和配套功率三种。

    (1)有效功率 它是除掉水泵内部分损失功率后,纯用于扬水所消耗的功率,因此又称为净功率、输出功率或水马力。常用符号为N效,单位为千瓦(或马力)。有效功率值可用水泵的流量和扬程计算得出:

                                    流量(千克/)×总扬程()

                有效功率率(千瓦)=————————————————

                                              102

    (2)轴功率 它是动力机传给水泵轴上的功率,因此称为轴功率或输入功率。常用符号为N轴。它是水泵有效功率与水泵损失功率之和。水泵的损失功率主要包括泵体内轴承的摩擦、水泵轴与填料的摩擦、水与叶轮、泵壳间的摩擦,以及泵内高压水的回漏等所消耗的功率。

    (3)配套功率 它是指水泵应选配的动力机的功率,因此又称用功率。常用符号为N配,它比轴功率大。这是因为动力机把动力传递给水泵的过程中,有传动损失;同时还要考虑水泵工作时,流量及扬程有波动而可能出现动力机超载,因此动力机需有比水泵轴功率大的功率储备。配套功率可按下式求得:

                           动力安全系数×(千克/)×扬程()

         配套功率(千瓦)=—————————————————————

                                102×水泵效率×传动效率

    动力安全系数(或称备用系数)可根据水泵轴功率大小确定,轴功率小时取大值。

    传动交率要根据传动类型和传动方式确定。采用联轴器直接传动时,取0.99。采用皮带传动时,开口式传动取0.98,交叉传动取0.9,半交叉传动取0.920.94;三角带传动取0.96

    7、效率(n)

    效率是指有效功率与轴功率的比值,因此它是反映泵对动力所给予的功率利用程度的技术经济指标。常用符号为n,其大小用百分数表示。可用下式表达:

                               有效效率

                     水泵效率=——————×100%

                                 轴功率

    由于有效功率小于轴功率,因此水泵效率永远小于1。但水泵效率值越大说明有效功率越大,泵内损失功率越小。我们选择水泵时,应尽量选择效率高的水泵。铭牌上的效率是指水泵可能达到的最高效率,一般农用水泵的最高效率为60%80%,有些大型水泵超过了80%

    ()水泵性能参数之间关系

    水泵的参数较多,但它们都不是孤立存在而是相互关联相互影响的。掌握它们之间的关系,对正确选购和使用水泵具有一定的指导意义。

    1、水泵转速一定时,流量与扬程、功率、效率的关系,即其扬程、功率和效率均随流量变化而按一定规律变化。

    以离心泵和轴流泵为例,它们的变化规律是不相同的。这两种泵的扬程虽然都随流量的增大而降低,随流量的减少而增高,但轴流泵变化更为显著。而且当流量为零时(相当于出水管闸阀关闭),它的扬程比正常值升高很多。而离心泵扬程升高并不显著。

    两种水泵的功率与流量间的关系,其变化规律是相反的。离心泵的功率随流量的减小而降低(或者说随扬程的增大而降低),当离心泵的流量为零时,功率为最小。因此离心泵在起动和停车前应关闭闸阀,以降低起动功率和稳定停车。而轴流泵则相反,其功率是随流量的减小而增高,流量为零时功率最大。因此不能关闭闸阀起动,正是这个原因,所以轴流泵的出水管上并不安装闸阀。

    两种水泵的效率与流量间的关系,其变化规律也不相同。离心泵的效率在流量变化时,其变化较小,也就是说,流量在较大的范围内改变时,仍能保持较高的效率。由于离心泵高效率范围较宽,因此水泵在运行中可以调节流量的扬程。但轴流泵则相反,流量稍有改变,效率变化较大。因此水泵在运行中不宜调节流量和扬程。

    2、水泵转速改变时,流量与扬程、功率、效率的关系。

  

 

六、水泵的管路及附件

    水泵为了完成抽水工作,不仅必须配备动务机,而且还要配备管路及其附件。管路的种类规格较多,附件也较多。以离心泵抽水站与套的管路及其附件为例,有底阀、滤阀、进水管、弯管、真空表、压力表、出水管、逆止阀、闸阀及相应的连接法兰、垫片、螺钉、螺母等。

    水管可分为进水管和出水管(又称吸水管路和压水管路或扬水管)。根据管路配套型式和水管材质的不同,可分为橡胶管、铸铁管、无缝钢管、焊接钢管(薄壁钢管)、混凝土管、塑料管(硬塑料管)和涂塑软管等。水管(指出水管)在机泵配套中占有较大的比重,选用管路时,既要考虑适用性又要考虑经济性。小型移动式抽水机组,有电地区多数选用小型潜水电泵,无电池区选用柴油机水泵机组。小型潜水电泵抽水无须选用进水管和底阀滤网,扬程较高时,出水管选用焊接钢管或塑料管;扬程较低时,选用橡胶管、塑料管或涂塑软管,也可以几种管路串联。柴油机水泵机组(指离心泵和混流泵机组)进水管选用橡胶管和相应配套底阀滤网,自吸离心泵可不用底阀,进水管必须承受一定压力而不变形,否则吸不上水或影响水泵性能。扬程较高时也水管选用薄壁钢管、铝合金管或塑料管,扬程较低时,可用塑料或涂塑软管。管路长度视其浇灌田块环境的具体情况而定。

    大中型提水机组(固定式排灌站)在确定机泵之前,首先要进行灌溉排水系统的规划设计,选定了机泵之后,要进行水利工程施工,高扬程抽水泵站的进出水管选用焊接钢管,低扬程提水泵站,出水管可因地制宜选用混凝土管。

    管路的连接,钢管主要用法兰盘或螺纹连接,100毫米以下的薄壁钢管、铝合金管也可用球形、半球形的快速接头连接,涂塑软管用旋转式快速接头连接。

    弯管、底阀滤网、阀门、闸门、真空泵、真空表、压力表等管道附件,都有各自的标准和定型产品,有户根据配套需要,按照规格型号可向有关工厂订货或到市场有关部门选购。

   

 

七、水泵的选型配套

    水泵的选型和配套在我们经营部门的购货、销售、技术服务等项工作中是经常遇到的问题,它应包括水泵的选型、动力机的配套、传动装置的选择、管路及附件的选配等四个内容。

    ()水泵的选型

    影响水泵的选型的因素虽然很多,但主要是看流量的扬程是否能达到要求。因此选型的步骤一般首先是根据“需要”来确定所需的流量的扬程。

    1、水泵流量的确定

    灌溉用水泵的流量是由农田的需水量决定的,农田的需水量与灌区面积的大小、每亩地灌水量、农作物的种类及生长阶段、土壤性质、地下水深度、气温等因素都有密切关系。排水用水泵的流量与降雨量、河网的调蓄能力、提防渗透、附近地势、水旱田面积、农作物耐淹程度等有密切关系。对灌溉及排水的水泵流量的计算是比较细致、复杂的工作。

    灌溉所需的流量,可按下列公式计算:

                                     mS

                                Q = ——

                                     tTn

    式中:Q—灌溉所需的流量(3/)

          m—每一亩一次灌水量(3/)

          S—灌溉面积,即实际受益面积(),按水田、旱田分别统计;

          t—每天(每昼夜)灌溉时数(小时/),即水泵每天抽水时间,通常每天工作15             22小时,拖动水泵的内燃机每天最多工作20小时,电动机为22小时,究竟工作多长              时间视具体情况而定;

          T—轮灌天数,系指农田每一次灌水所延续的天数,视农作物生长要求、老力安排、水             利条件而定。

          n—灌区渠系水力利用系数。

    农田期水量根据田间作业品种的不同而不同,例如水稻田,刚开始灌水时,田间土壤干燥,须经耕翻、耕平,再灌水,使土壤含水量饱和并保持一定水层深度,才能插秧,此后作物生长期用水量较少。因此对水稻田灌水量最多的是泡田期,所以一般用泡田灌水量作为计算所需流量的依据。泡田灌水量与土壤性质、地下水深度有关。水稻生育期灌水量与田间蒸发、渗漏有关,一般每昼夜耗水610毫米,出穗开花期每昼夜耗水1015毫米,旱田作物一般播前和生育期灌水量分别为50603/亩和25503/亩。

    2、所需水泵扬程的确定

    如前所述,水泵的扬程系指总扬程,即实际扬程加上损失扬程。

    所需实际扬程,可通过各种方法实地测量出来。

    所需损失扬程,可通过以下步骤确定:

   (1)根据前述计算出的所需流量,查水泵性能表,选定所需水泵的口径,并根据水泵的口径选定水泵进、出管直径。

   (2)水泵型号的确定

    当所需的流量和扬程确定之后,即可根据水泵性能表选定水泵的型号。在查水泵性能表时,先查找出与所需流量和扬程相接近的水泵,然后再确定型号。

    上面介绍了水泵选型的步骤和计算方法,虽然比较麻烦,但比较准确,这样可以选到既可靠又经济的水泵。我们经营部门应该掌握这些内容,在订货、销售中应为用户服务,当好用户的参谋,提高经营水平。

   ()动力机的配套

    1、动力机类型选择

    拖动水泵的动力机械,目前主要是电动机、柴油机和汽油机,其中主要是前两种。电力排灌的优点是:使用成本较底,操作容易,运转稳定可靠,可直接连接水泵,维护保养简单,管理方便,在电力充足的地区使用可接省燃油能源,适于大面积排灌,但受电源限制,排灌基本建设投资多;柴油机和汽油机不受电源限制,基本建设投资少,特别是小型柴油机和汽油机在分散的小面积和移动性排灌情况下,具有很明显的实用性和机动灵活性。但它们的使用成本高,操作技术要求较严,运转不够稳定,维护保养比较复杂,一般需间接连接水泵。柴油机与汽油机相比较,柴油机与水泵配套较多。究竟选择哪种动力机械,要视具体情况而定,在水泵说明书上对动力机配套一般都有规定。

    2、动力机功率及转速的确定

    动力机类型确定之后,主要是确定动力机的功率及转速。

    一台水泵需要多大功率的动力机配套,一般在水泵铭牌、水泵性能表及使用说明书中均有规定,但要注意虽然动力机的功率要大于水泵轴功率,然而不能把动力机功率选的太大,大机拖小泵,经济上不合算;也不要把功率选小了,小机拖大泵,这样不仅动力机超载甚至使动力机损坏,而且可能会使水泵流量减小。

    动力机与水泵的转速配套,就是动力机在他自己额定转速下工作时,被拖动的水泵也要在它自己的额定转速下工作,若两者额定转速相等、转向也相同时,转速配套就算解决了。但如果转速不等或转向不同时,就要用改变转速或转向的传动装置来使两者达到相配合的目的。当两者转速不等时,一般可用改变皮带轮直径的办法来调节。皮带轮直径与转速有如下关系式。

                            (1.011.05)×水泵转速×水泵皮带轮直径

            动力机皮带轮直径=————————————————————

                                           动力机转速

                               动力机转速×动力机皮带轮直径

              水泵皮带轮直径=————————————————

                                (1.011.05)×水泵转速

    实际上对已选定的水泵和动力机的转速,都可以分别从它们各自的铭牌上或性能表上查出,水泵和动力机其中只要有一个皮带轮的直径可以查出或测量出来,另一个就可按上式计算出来,式中的1.011.05是考虑皮带在皮带轮上打滑而会降低转速,所取得的打滑系数。一般情况下,三角皮带取1.011.02,平皮带取1.021.05

   ()传动装置的选择

    动力机与水泵之间的传动方式可分为直接传动和间接传动两种。

    1、直接传动

    直接传动就是把水泵与动力机的传动轴通常用联轴器直接连接起来。联轴器有刚性和弹性连接两种,为了补偿两轴线不对中的偏差,减少运转中的振动,传动平稳和便于安装,一般常采用弹性联轴器。当水泵与动力机转速相同或接近(相差不大于2%),且轴线在同一直线上,转向有一致时,最好采用联轴器直接传动。这种传动方式的优点是:结构紧凑,运转平稳可靠,传动效率高。目前用电动机拖动水泵的机组,大都采用联轴器直接传动。

    2、间接传动

    间接传动就是水泵与动力机的传动轴不能直联,而是通过中间传动装置直联接并传递动力。这种中间传动装置主要是用皮带传动和齿轮传动。齿轮传动虽然传动效益高,但制造成本高、价格贵,仅在大型排灌站使用。当水泵与动力机转速不同,轴线不在同一直线上(垂直或平行),转向不一致时,一般均采用皮带间接传动。皮带间接传动的优点是:对转速、转向、线轴位置不同的适应性广,传动较平稳,过载时皮带可打滑,不致损坏机件,结构简单,使用维修方便。但传动效益低,需经常调节皮带长度和更换皮带。目前用内燃机拖动水泵的机组大都采用皮带间接传动。皮带传动按所用皮带的种类不同可分为平皮带和三角胶带两种,此外近年来还出现齿带。

    平皮带在内燃机拖动水泵机组上应用较多,它的适用范围较广,传动方向可以多变,但传动比较小,皮带易打滑,传动损失大,效率较低。平皮带的传动方式有开口式传动、交叉传动和半交叉传动三种,开口式传动适用于水泵与电机两轴平行,转向相同、转速不同也可相同的传动;交叉传动适用与两轴平行、转向相反、转速不同也可相同的传动上;半交叉传动适用于两轴相互垂直、转速不同也可相同的传动上。

    三角胶带具有梯形断面,装在皮带轮的梯形槽中。由于三角胶带是胶带的两个侧面与轮槽两侧紧密接触,摩擦力比平皮带大,所以传动比较大,在实际使用中传动效率比平皮带略高,结构紧凑,使用安全平稳。

    ()管路及附件的选配

    1、管路的选配

    管路选配主要是选用合适的管路直径,采用合理的布置方案,以减少管路地扬程损失,节省功率。

    为了减慢水在管路中的流速,减少管路的扬程损失,管路直径都比水泵口径略大些。一般进水管直径应比水泵进口直径大50毫米(2英寸),出口管直径也应适当加大,至少等于水泵出口管直径。管路直径扩大后,就应在水泵进、出口连接处配装渐变接管,采用大小头接管(锥形短管)。水泵进口处的大小头接管是渐细接管,它的特点是具有偏心的接管,安装时,偏心(长半径)朝下,以使上面为水平状态,这一点在订货、保管和发货时要注意,不要搞错。水泵出口处大小头接管是渐扩管,可以是同心接管。

    2、管路附件的选配

    管路附件的选配应贯彻既安全又经济的原则。也就是说,既能保证机组的正常运行,又要选配最简单的管路附件,以减少扬程损失。如滤网,在水源清洁无杂物的情况下,可不设置。底阀,在用真空能够抽气充水或用其它方法充水时,也可不用。出水管路上如能用拍门代替逆止阀,就尽量用拍门。除离心泵和混流泵采用闸阀外,进水管路和轴流泵出水管路都不应安装闸阀。此外进、出水管路都要尽量减少弯管。对一个排灌站来说,究竟应设置哪些管路附件,应根据具体情况选配。

 

 

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