INFORE|3泵與泵站第一頁，共五十八頁。目錄泵的定義及分類離心泵的設計選型排水泵站的節能及SCADA系統污水泵站工藝設計第二頁，共五十八頁。1泵的定義及分類1.1泵的定義1.2泵的分類1.3幾種常見的離心泵第三頁，共五十八頁。1.1泵的定義把機器的機械能轉化為被輸送流體的能量，使其獲得相對于機器本身的動能和勢能。抽取液體并輸送和提升液體的機器第四頁，共五十八頁。類

別作用原理代表泵葉片式泵裝有葉片的葉輪高速旋轉離心泵（離心力）軸流泵（軸向升力）混流泵（離心力+軸向升力）容積式泵工作室容積的改變往復泵（往復運動改變容積）轉子泵（旋轉運動改變容積）其他類型泵以上2種以外的

螺旋泵（螺旋推進原理）射流泵（高速液流或氣流）水錘泵、水輪泵、氣升泵1.2泵的分類第五頁，共五十八頁。離心泵特

點：高揚程，流量較小工作原理：離心泵是利用葉輪旋轉而使水產生的離心力來工作的。泵軸帶動葉輪和水做高速旋轉運動，水在離心力的作用下，被甩向葉輪外緣，經蝸形泵殼的流道流入水泵的壓水管路。葉輪中心處，水在離心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力的作用下被壓進泵殼內。軸流泵特

點：中、大流量，中底揚程，揚程一般4-15m工作原理：將機翼形的槳葉固定在轉軸上，形成螺旋槳，并使之不能沿軸向移動，則當轉軸高速旋轉時，翼面（螺旋槳下側）因負壓而有吸流作用，翼背因正壓而有排流作用，如此一吸一排造成了液體的流動。壓水管外輪葉片吸水口內輪蝸殼吸水管聯軸器飲水管出水彎管泵軸導葉葉片喇叭管第六頁，共五十八頁。往復泵（活塞泵）特點：適用于高壓、小流量的場合。吸入性能好，能抽吸各種不同介質、不同粘度的液體。原

理：活塞往復運動，在泵缸中造成容積的變化并形成負壓和正壓，完成一次吸入和排出。隔膜泵特點：無軸封、無泄漏、流道寬敞,輸送含顆粒，高粘度，易揮發和腐蝕性介質時，不會造成環境污染和危害人身安全。原

理：容積泵中較為特殊的一種形式。依靠夾緊在泵缸之間的平隔膜和筒形隔膜，在柱塞通過液壓油的推動下使泵缸工作容積交替發生變化，并通過排出閥和吸入閥的啟閉來輸送液體的。泵缸排出口吸入口活塞活塞桿活柱隔膜氣缸閥門第七頁，共五十八頁。螺桿泵特點：流量平穩、壓力脈動小、有自吸能力、噪聲低、效率高、壽命長、工作可靠；而其突出的優點是輸送介質時不形成渦流、對介質的粘性不敏感，可輸送高粘度介質。工作原理：螺桿泵是容積式轉子泵，它是依靠由螺桿和襯套形成的密封腔的容積變化來吸入和排出液體的。吸入室軸封件軸承傳動軸軸承體排出體定子轉子萬向節中間軸第八頁，共五十八頁。IS系列單級單吸式離心泵適合輸送清水及物理化學性質相類似的其它液體，主要用于工業和城市給水、排水，亦可用于農業排灌，互換性強、高效節能。其特點是：性能分布合理（流量：6.3～400m3/h，揚程5～125m）；其次是標準化程度較高，泵的效率較高。1.3幾種常見的離心泵Sh(SA)系列單級雙吸式離心泵在城鎮給水、工礦企業的循環用水、農田排灌、防洪排澇等方面應用十分廣泛，是給水排水工程中最常用的一種水泵。目前，常見的流量為90-20000m3/h，揚程為10～l00m。按泵軸的安裝位置不同，有臥式和立式兩種。D(DA)系列分段多級式離心泵:這類泵揚程在100～650m高范圍內，流量在5～720m3/h范圍內。第九頁，共五十八頁。污水泵、雜質泵它與清水泵的不同處在于:葉輪葉片少，流道寬，便于輸送帶有纖維或其它懸浮雜質的污水。另外，在泵體的外殼上開設有檢查、清掃孔，便于在停車后清除泵殼內部的污濁雜質。潛水泵潛水泵的特點是機泵一體化，潛水給水泵常用的型號為QXG，其流量范圍為200-400m3/h，揚程范圍為6.5-60mH2O，功率范圍為11-150kW。按葉輪形式分，離心式、軸流式及混流式潛水泵等。第十頁，共五十八頁。立式管道泵管道泵也稱為管道離心泵，其基本構造與離心泵一樣，可以直接安裝在管路上。常用于民用,工業設施的暖通空調系統及給水管道局部加壓和家用熱水循環系統。一般適宜輸送溫度低于80℃/無腐蝕性的清水或類似液體揚程在4～20m，流量在2.5～25m3/h.不銹鋼離心泵隨著管道直飲水工程的發展，輸送直飲水的泵一般采用不銹鋼離心泵，其型號既有臥式的也有立式的，既有單級的也有多級的。一般其揚程在0～70m，流量在0～30m3/h.第十一頁，共五十八頁。JD(J)系列深井泵深井泵是用來抽升深井地下水的，主要由三部分組成：⑴包括濾網在內泵的工作部分⑵包括泵座和傳動軸在內的揚水管部分⑶帶電動機的傳動裝置部分等。這類泵實際上是一種立式單吸分段式多級離心水泵。第十二頁，共五十八頁。2離心泵的設計選型2.1離心泵裝置的總揚程2.2離心泵特征曲線2.3離心泵運行工況2.4并聯及串聯運行工況2.5離心吸水性能第十三頁，共五十八頁。離心泵參數3.軸功率——泵軸得自所傳遞來的功率稱為軸功率，以N表示。有效功率——單位時間內流過水泵的液體從水泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母Nu表示泵的有效功率為水泵的6個性能參數：1.流量(抽水量)——水泵在單位時間內所輸送的液體數量。2.揚程(總揚程)——水泵對單位重量(1kg)液體所作功，也即單位重量液體通過水泵后其能量的增值。第十四頁，共五十八頁。4.效率——水泵的有效功率與軸功率之比值，以η表示。5.轉速——水泵葉輪的轉動速度，通常以每分鐘轉動的次數來表示，以字母n表示常用單位為r／min。6.允許吸上真空高度(Hs)及氣蝕余量(Hsv)允許吸上真空高度(Hs)——指水泵在標準狀況下運轉時，水泵所允許的最大的吸上真空高度(即水泵吸入口的最大真空度)。氣蝕余量(Hsv)——指水泵進口處，單位重量液體所具有超過飽和蒸氣壓力的富裕能量。水泵廠一般常用氣蝕余量來反映軸流泵、鍋爐給水泵等的吸水性能。水泵的6個性能參數：第十五頁，共五十八頁。水泵配上管路及一切附件后的“系統”稱為裝置。水泵的總揚程基本計算方法：2.1離心泵裝置的總揚程基本計算公式Hd——以水柱高度表示的壓力表讀數（m）Hv——以水柱高度表示的真空表讀數（m）進出口壓力表表示（實際泵站讀取揚程）水泵裝置的工作揚程1221?z第十六頁，共五十八頁?；居嬎愎?HST——水泵的靜揚程（mH2O）Σh——水泵裝置管路中水頭損失之總和（mH2O）用提升液體高度和水頭損失表示水泵裝置的設計揚程2.1離心泵裝置的總揚程HST3300第十七頁，共五十八頁。Q(L/s)801602403204004800H(m)80204060Q-Hη(%)0100252575Q-ηHb(m)08Q-HsQ-N0N(kW)400200特性曲線：在一定轉速下，離心泵的揚程、功率、效率等隨流量的變化關系稱為特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規律，可做為選泵和用泵的依據。各種型號離心泵的特性曲線不同，但都有共同的變化趨勢。離心泵的特性曲線是根據給定的n值，按η最高的要求來進行設計的。14SA-10n=1450r/min2.2離心泵的實測性能曲線討論第十八頁，共五十八頁。2.2實測特性曲線討論14SA-10離心泵的特性曲線⑶軸功率隨流量增大而增大，流量為零時軸功率最小。這符合電動機輕載啟動的要求，所以離心泵在啟動時都采用“閉閘啟動”，即啟動前先關閉閘閥，待水泵壓力表達到空轉揚程時逐漸大卡閘閥，使泵正常運行。⑴揚程H是隨流量Q的增大而下降，它將有利于泵站中電動機的選擇和與管網聯合工作時工況的自動調節。⑵水泵的高效段：在一定轉速下，離心泵存在一最高效率點，稱為設計點。該水泵設計點左右的一定范圍內(一般不低于最高效率點的10％左右)都是屬于效率較高的區段，第十九頁，共五十八頁。⑹水泵所輸送液體的粘度越大，泵體內部的能量損失愈大，水泵的揚程(H)和流量(Q)都要減小，效率要下降，而軸功率卻增大，也即水泵特性曲線將發生改變。⑸水泵的實際吸水真空值必須小于Q—HS曲線上的相應值，否則，水泵將會產生氣蝕現象。⑷在Q—N曲線上各點的縱坐標，表示水泵在各不同流量Q時的軸功率值。配套電機功率選擇應比水泵軸率稍大。

η”——傳動效率，（撓性聯軸器大于95%，皮帶傳動在90～95%之間）ｋ——可能超載的安全系數，功率越大，安全系數越小。

2.2實測特性曲線討論第二十頁，共五十八頁。水泵瞬時工況點：水泵運行時，某一瞬時的出水流量、揚程、軸功率、效率及吸上真空高度等稱水泵瞬時工況,把這些值在水泵特性曲線上的位置稱為工況點。決定離心泵裝置工況點的因素⑴水泵本身型號；⑵水泵實際轉速；⑶管路系統及邊界條件。工況點2.3定速運行工況第二十一頁，共五十八頁。對于管道系統布置已經確定的管路，其管長l、管徑D、比阻A、以及局部阻力系數ξ都相應確定，具體計算時可查閱給排水設計手冊。比阻A是單位流量通過單位長度管道所需水頭管路總水頭損失2.3管路系統的特性曲線第二十二頁，共五十八頁。管路水頭損失特性曲線0Q∑hAhAQA2.3管路系統的特性曲線管道系統特性曲線0QHAHSTQA水泵的揚程公式此時H表示流量為QA時將單位質量的水提升到HA所需要的能量。第二十三頁，共五十八頁。⑴直接法K1ΣHMKDHSTQQMHQ-ΣHQ-HHMHSTQMHSTQHQ-ΣhQ-HM1HMMQ’’-H’’⑵折引法2.3圖解法求離心泵裝置的工況點第二十四頁，共五十八頁。2.3離心泵裝置工況點的改變閘閥調節優點：調節流量，簡便易行，可連續變化缺點：關小閥門時增大了流動阻力，額外消耗了部分能量，經濟上不夠合理。改變閥門開度AHQQABCQBQC0泵的工作點由兩條特性曲線所決定，因而改變其中之一或者同時改變即可實現流量的調節。⑴自動調節⑵人工調節：調節閥門；調節轉速；調節葉輪。第二十五頁，共五十八頁。葉輪相似定律幾何相似：兩個葉輪主要過流部分一切相對應的尺寸成一定比例，所有的對應角相等。b2、b2m——實際泵與模型泵葉輪的出口寬度；D2、D2m——實際泵與模型泵葉輪的外徑；λ——線性比例常數泵葉輪的相似定律是基于幾何相似和運動相似的基礎上的，凡是兩臺泵能滿足幾何相似和運動相似的條件，稱為工況相似泵。2.3離心泵裝置調速運行工況第二十六頁，共五十八頁。C2W2C2rU2U2mC2rmW2mC2m相似工況下兩葉輪出口速度三角形在幾何相似的前題下，運動相似就是工況相似。葉輪相似定律:運動相似：兩葉輪對應點上水流的同名速度方向一致，大小互成比例。也即在相應點上水流的速度三角形相似。U2W2C2D2第二十七頁，共五十八頁。葉輪相似定律有三個方面：1.第一相似定律——確定兩臺在相似工況下運行水泵的流量之間的關系。2.第二相似定律——確定兩臺在相似工況下運行水泵的揚程之間的關系。3.第三相似定律——確定兩臺在相似工況下運行水泵的軸功率之間的關系。備注：ηv、ηh、ηm和ηvm、ηhm、ηmm分別是實際泵和模型泵的容積效率，水力效率和機械效率。實用中，如實際泵和模型泵的尺寸相差不大，且工況相似時，可近似認為三種局部效率都不隨尺寸改變。第二十八頁，共五十八頁。把相似定律應用于以不同轉速運行的同一臺葉片泵，則可得到比例律：相似定律的特例——比例律第二十九頁，共五十八頁。比例律應用的圖解方法(1)已知水泵轉速為nl時的(Q—H)l曲線，但所需的工況點，并不在該特性曲線上，而在坐標點A2(Q2，H2)處。現問；如果需要水泵在A2點工作，其轉速n2應是多少?(2)已知水泵nl時的(Q—H)l曲線，試用比例律翻畫轉速為n2時的(Q—H)2

曲線。問題⑴：求調速運行時的n2我們采用相似工況拋物線法求解。等效率曲線A1QHQ-HA2第三十頁，共五十八頁。⑵在(Q—H)l線上任取a、b、c、d、e、f點；利用比例律求(Q—H)2上的a′、b′、c′

、d′、e′、f′……作(Q—H)2曲線。同理可求(Q—N)2曲線。QHQ-HA2abdcef（Q-H）2第三十一頁，共五十八頁。求(Q—η)2曲線。在利用比例律時，認為相似工況下對應點的效率是相等的，將已知圖中a、b、b、d等點的效率點平移即可。0H=kQ2A1(Q1,H1)n1,(Q—H)1A2(Q2,H2)n2,(Q—H)2(Q—η)1(Q—η)2HQa’b’c’d’e’abcdeηb第三十二頁，共五十八頁。定速運行與調速運行比較：泵站調速運行的優點表現于(1)省電耗(即N’B2＜NB2)。(2)保持管網等壓供水(即HST基本不變)HSTHST’0QA2QNNB20n2n1A1A2A’2A2HB’2n1n2N’B2QA1第三十三頁，共五十八頁。2.在確定水泵調速范圍時，應注意如下幾點：⑴調速水泵安全運行的前提是調速后的轉速不能與其臨界轉速重合、接近或成倍數。⑵水泵的調速一般不輕易地調高轉速。⑶合理配置調速泵與定速泵臺數的比例。⑷水泵調速的合理范圍應使調速泵與定速泵均能運行于各自的高效段內。調速途徑及調速范圍1.調速途徑⑴電機轉速不變，通過中間偶合器以達到改變轉速的目的。⑵電機本身的轉速可變。第三十四頁，共五十八頁。切削律是建于大量感性試驗資料的基礎上。如果葉輪的切削量控制在一定限度內時，則切削前后水泵相應的效率可視為不變。切削律2.3調輪運行工況第三十五頁，共五十八頁。1.同型號的兩臺(或多臺)泵并聯后的總和流量，將等于某場程下各臺泵流量之和。HQ0等揚程流量疊加2.4并聯工作的圖解法第三十六頁，共五十八頁。2.同型號、同水位的兩臺水泵的并聯工作1100SQ(Q-H)1,2HQ-ΣHMQ1+2Q1,2NHN1,2N’H’Q’(Q-H)1+2第三十七頁，共五十八頁。如果選泵時是著眼于各泵經常并聯運行的，則應注意到，各泵單獨運行時，相應的流量將會增大，軸功率也會增大。N′＞N1、2，因此，在選配電動機時，要根據單條單獨工作的功率來配套。Q′＞Q1、2，2Q′＞Q1+2，即兩臺泵并聯工作時，其流量不能比單泵工作時成倍增加。如果所選的水泵是以經常單獨運行為主的，那么，并聯工作時，要考慮到各單泵的流量會減少，揚程會提高。注意第三十八頁，共五十八頁。3.不同型號的2臺水泵在相同水位下的并聯工作QΣHH(Q-H)Ⅰ’Q-ΣHABQⅡHⅡQⅠ(Q-H)'Ⅰ+ⅡQ-ΣHBDE(Q-H)Ⅱ’(Q-N)Ⅰ(Q-N)Ⅱ(Q-H)Ⅰ(Q-H)ⅡQ-ΣHBC1100BDACⅠⅡ第三十九頁，共五十八頁。各水泵串聯工作時，其總和（Q-H）性能曲線等于同一流量下揚程的疊加。（等流量揚程疊加）QMQ-ΣHMHSTQH(Q-H)ⅠQ-H(Q-H)ⅡQMHSTHMⅠⅡ2.4水泵串聯工作第四十頁，共五十八頁。2.5離心泵吸水性能吸水管中壓力變化及計算相對壓力零線絕對壓力零線Pa葉片背面葉片正面11吸水管泵殼葉輪K第四十一頁，共五十八頁。氣穴現象：當葉輪進口低壓區的壓力Pk≤Pva時，水就大量汽化，同時，原先溶解在水里的氣體也自動逸出，出現“冷沸”現象，形成的汽泡中充滿蒸汽和逸出的氣體。氣穴和氣蝕氣蝕現象：一般氣穴區域發生在葉片進口的壁面，金屬表面承受著局部水錘作用，經過一段時期后，金屬就產生疲勞，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之，應力更加集中，葉片出現裂縫和剝落。在這同時，由于水和蜂窩表面間歇接觸之下，蜂窩的側壁與底之間產生電位差，引起電化腐蝕，使裂縫加寬，最后，幾條裂縫互相貫穿，達到完全蝕壞的程度。第四十二頁，共五十八頁。相對壓力零線絕對壓力零線11Hv1H′s——修正后采用的允許吸上真空高度(m)HS——水泵廠給定的允許吸上真空高度(m)ha——安裝地點的大氣壓(即)(mH20)；hav——實際水溫下的飽和蒸汽壓力。(1)水泵最大安裝高度(2)水泵廠所給定的Hs值修正第四十三頁，共五十八頁。氣蝕余量即水泵進口處單位重量的水所具有的超過汽化壓力的余裕能量加上。其大小通常換算到泵軸基準面上,下式為氣蝕基本方程：氣蝕余量(NPSH)1P1表示泵進口安裝真空表處斷面的絕對壓力；V1表示泵進口安裝真空表處斷面水流的速度；Pk表示葉片背水面靠近吸水口的斷面k點處的

絕對壓力；C0是液體質點相對于泵殼的絕對速度；W0是液體質點相對于葉片的相對速度；λ稱為繞流系數。第四十四頁，共五十八頁。（NPSH）r

和（NPSH）a

發生氣蝕時Pk=Pva，上式可寫成Pva泵氣蝕余量：NPSHr裝置氣蝕余量：NPSHa=第四十五頁，共五十八頁。（NPSH）r和（NPSH）a

(1)必要氣蝕余量（NPSH）r

樣本中所提供的氣蝕余量：由Δh和避免氣蝕的余裕量0.3mH20左右)兩部分所組成。(2)裝置氣蝕余量（NPSH）a

由氣蝕余量公式計算出的是該水泵裝置的實際的氣蝕余量。在工程中（NPSH）a=（NPSH）r+(0.4～0.6mH20)第四十六頁，共五十八頁。3、污水泵站工藝設計3.2泵站的設計揚程3.4水泵的配置3.5污水泵站輔助設備3.3水池3.1泵的流量第四十七頁，共五十八頁。泵站設計流量的確定：污水泵站的流量應按泵站進水總管的最高日最高時流量計算確定。合流制污水泵站設計流量的確定b泵站后設污水截流裝置a泵站前設污水截流裝置3.1泵的流量Q=Qd+Qm+Qs=Qdr+Qs式中：Q—設計流量(L/s)；Qd—設計綜合生活污水量(L/s)；Qm—設計工業廢水量(L/s)；Qs—雨水設計流量(L/s)；Qdr—截流井以前的旱流污水量(L/s)雨水部分：Qp=Qs-n0Qdr式子中Qp—泵站設計流量（m3/s）Qs—雨水設計流量（m3/s）Qdr—旱流污水設計流量（m3/s）n0—截流倍數污水部分：Qp=（n0+1）Qdr第四十八頁，共五十八頁。Hss=集水池與受納水體平均水位差

+出水水渠水頭損失

+水泵管路系統的水頭損失

HST33003.2泵站的設計揚程第四十九頁，共五十八頁。集水池的容積，應根據設計流量、水泵能力和水泵工作情況等因素確定，并應復核一下要求：污水泵還在那集水池的溶解，不應小于最大一臺泵5min的出水量（如輸泵機組為自動控制，每小時開動水泵不得超過6次）。合流污水泵站集水池的容積，不應小于最大一臺泵30s的出水量。3.3水

池第五十頁，共五十八頁。2污水泵房和合流污水泵房應設置備用泵，當工作泵臺數不大于4臺式，備用泵宜為1臺。工作泵臺數不小于