单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2013/5/18,,‹#›,,注册公用设备工程师考试,,2013,年给水排水专业,,基础课,—,泵及泵站,,,北京工业大学市政学科部,马长明,2013.4,考试大纲,,,4,．,1,,叶片式水泵,离心泵工作原理,离心泵的基本方程式,,性能曲线,,比转数（,n,s,）,,管道系统特性曲线,,水箱出流工况点,,定速运行工况,,调速运行,并联运行,,串联运行,,吸水管中压力变化,,气穴和气蚀,气蚀余量,,安装高度,混流泵,,2024/11/26,2,2013,给水排水专业基础课复习,4. 1. 1,,离心泵工作原理,,水泵,：,是一种能量转化机械它将机械能转化为液体的动能和势能，达到输送和提高液体高程的目的1,、按作用原理水泵分类,,叶片式水泵,——,离心泵、轴流泵、混流泵,,容积式水泵,——,活（柱）塞式往复泵、旋片泵、水环泵其它类型水泵,——,射流泵、气升泵、螺旋泵等2024/11/26,3,2013,给水排水专业基础课复习,,叶片式水泵,：高速旋转的叶轮通过叶片进行能量转化，实现对液体的压送按工作原理可分为：,离心泵,、,轴流泵,和,混流泵,。
容积式水泵,：,,通过泵体工作室容积的改变实现对液体的压送其它类型的水泵,：除叶片式水泵和容积式水泵之外的特殊泵2024/11/26,4,2013,给水排水专业基础课复习,2,、叶片式水泵的工作原理,2024/11/26,5,2013,给水排水专业基础课复习,离心泵,的工作原理,轴流泵,的工作原理,混流泵,,,,,,离心泵,,2024/11/26,6,2013,给水排水专业基础课复习,,,2024/11/26,7,2013,给水排水专业基础课复习,,轴流泵,混流泵,混流泵的性能介于离心泵和轴流泵之间，混流泵可根据其压水室的不同分为蜗壳式和导叶式两种蜗壳式混流泵,的外形与性能均与单吸式离心泵接近，,导叶式混流泵,则与立式轴流泵接近2024/11/26,8,2013,给水排水专业基础课复习,,,3,、离心泵的工作过程,,2024/11/26,9,2013,给水排水专业基础课复习,4,、离心泵的主要零件,2024/11/26,10,2013,给水排水专业基础课复习,,,叶轮,,,泵壳与泵座,,,,转动部件,,联轴器,,泵轴,,轴承座,,轴向力平衡措施,,交接部件,,减漏环,,轴封装置,叶轮,：叶轮是离心泵将旋转机械能转化为水能的主要零件。
2024/11/26,11,2013,给水排水专业基础课复习,,2024/11/26,12,2013,给水排水专业基础课复习,1,）按叶轮进水口分：单吸和双吸两种形式双吸式叶轮,,2024/11/26,13,2013,给水排水专业基础课复习,2,）按盖板情况分为：封闭式叶轮，,,开敞式叶轮，半开敞式叶轮开敞式叶轮,半开敞式叶轮,,2024/11/26,14,2013,给水排水专业基础课复习,泵壳：,1,）通,过吸水室（吸水锥管、环形吸水实、半螺旋吸水室）将水引入叶轮；,2,）通过螺旋线涡壳及压水锥管将叶轮出水与压水管路相联接泵座：,1,）将泵与底板或基础固定；,2,）承受泵的动、静荷载且将其传至底板或基础2024/11/26,15,2013,给水排水专业基础课复习,1,）联轴器（靠背轮）,作用,：将电机轴（主动轴）功率传递给泵轴（被动轴）类型,：,刚性联轴器；挠性联轴器2024/11/26,16,2013,给水排水专业基础课复习,2,）泵轴,：旋转叶轮3,）轴套,：防磨、定位4,）键,：,轴与叶轮的传动5,）轴承与轴承座：,,滚动轴承又分为滚珠轴承和滚柱轴承2024/11/26,17,2013,给水排水专业基础课复习,轴向力平衡措施,1,）轴向力的产生原因,：,叶轮两侧水压力不等。
2,）轴向力的平衡措施,平衡孔（单级泵）,；,平衡鼓（多级泵）；,平衡盘（多级泵）,2024/11/26,18,2013,给水排水专业基础课复习,轴向力平衡措施,——,平衡孔（单级泵）,,2024/11/26,19,2013,给水排水专业基础课复习,轴向力平衡措施,——,平衡鼓（多级泵）,,2024/11/26,20,2013,给水排水专业基础课复习,轴向力平衡措施,——,平衡盘（多级泵）,,2024/11/26,21,2013,给水排水专业基础课复习,交接部件,泵的转动部件与固定部件存在交接部，为减小泄漏或回流所设计的部件称为交接部件，如减漏环、轴封装置作用,：减少回流泄漏；保护泵壳和叶轮两种减漏途径,：,1,）减小接触间隙（小,0.1~0.5mm,）；,2,）增加泄漏通道的阻力1),减漏环,2024/11/26,22,2013,给水排水专业基础课复习,(2),轴封装置,常用的密封装置,：填料密封；机械密封填料密封,机械密封,,4,－,1,水泵的作用是使液体获得（,,）A,．动能,,B,．压能,,C,．势能,,D.,动能或势能,,D,2024/11/26,23,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,2,离心泵的转动部件包括（,,）。
A,．叶轮、泵轴和轴承,,B,．叶轮、泵轴和减漏环,C,．叶轮、泵轴和轴封装置,D,．叶轮、泵壳和轴封装置,A,2024/11/26,24,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,3,水泵可以按作用原理分为（,,）三大类A,．离心泵、混流泵、轴流泵,,B.,叶片泵、容积泵、其他泵,C.,调速泵、定速泵、半可调泵,,D.,固定式、半可调式、全可调式,,B,2024/11/26,25,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,6,离心泵起动前需将泵壳和吸水管路灌满水，灌水的作用是（,,）A,． 防止水泵发生气蚀,,B.,,增大叶轮进口真空值,C.,,降低水泵起动功率,,D,．降低电耗,,B,2024/11/26,26,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,61,轴流泵的工作是以空气动力学中机翼的（,,）为基础的，其叶片与机翼具有相似形状的截面A,．应用条件,,B,．适用范围,,C.,断面形状,,D,．升力理论,,D,2024/11/26,27,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,64,混流泵是利用叶轮旋转时液体受（,,）双重作用来工作的A,．速度与压力变化,,B,．作用力与反作用力,C.,离心力与轴向升力,,D,．流动速度和流动方向的变化,,C,2024/11/26,28,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,65,混流泵按结构形式分为（,,）两种。
A,．立式与卧式,,B,．正向进水与侧向进水,C,．全调节与半调节,,D,．蜗壳式和导叶式,,D,2024/11/26,29,2013,给水排水专业基础课复习,2024/11/26,30,2013,给水排水专业基础课复习,4. 1. 2,叶片泵的基本性能参数,（,1,）流量,,（,2,）扬程,（,3,）,轴功率,,（,4,）,效率,（,5,）转速,,（,6,）,允许吸上真空高度（或气余量）,扬程,H,：,水泵对单位重量的液体所作的功，即单位重量的液体流过水泵后其能量的增值数学表示：以水泵出口的单位重量能量（比能）,E,2,与水泵入口单位重量的能量,E,1,之差表示：,其中单位重量液体的能量（比能）：,水泵的理论扬程,H,T,与实际扬程,H,水泵名牌参数,2024/11/26,31,2013,给水排水专业基础课复习,,水泵铭牌,上所,列是在,给定转速,n,下，,最高效率点,η,所对应的,H、Q、N,、,及,H,S,或,H,sv,的值，也称为,设计工况点,离心式清水泵,,型号：,12Sh-28A,转速：,1450r/min,扬程：,10m,效率：,78%,流量：,684m,3,/h,轴功率：,28W,允许吸上真空高度：,4.5m,重量：,660kg,,常见水泵型号：,1,）双吸离心泵：,Sh,，,S,，,Sa,；,,,2,）国际标准离心泵：,IS,；,3,）多级泵：,D,，,Da,；,,,4,）潜水泵：,QG,（,W,），,QXG,5,）轴流泵：,ZLB,；,,,6,）混流泵：,HW,，,HD,7,）深井多级泵：,JD,；,,,8,）螺旋泵：,LXB,水泵轴功率,N,：,泵轴得自原动机所传递的功率。
2024/11/26,32,2013,给水排水专业基础课复习,水泵有效功率,N,u,：,水泵输入液体的功率,M,：,水泵轴传输力矩，,ω,：水泵轴转动角速度功率单位,,1 W,（瓦特）,= N· m/s;,1 kW =1000 W = 102 kgf · m/s = 1.36 HP;,1 HP,（马力）,= 75 kgf · m/s = 735 W,,水泵水功率,N,h,：,叶轮传递给液体的全部功率N,h,=,ρgQ,T,H,T,,2024/11/26,33,2013,给水排水专业基础课复习,,水泵效率,η,：,水泵有效功率与轴功率之比值,水泵的总效率：,,1,）,水力效率,η,h,,：,实际扬程,H,与理论扬程,H,T,之比值,2,）,机械效率,η,m,,：,水功率与水泵轴功率之比值,3,）,容积效率：,实际流量与理论流量之比值,η,V,= Q,／,Q,T,,,2024/11/26,34,2013,给水排水专业基础课复习,1,）水泵轴功率的计算：,2,）水泵运行所需电能量：,原动机为电机时：,,η,P,,：电机效率；,η’,：传动效率；,N,P,：,电机输入功率2024/11/26,35,2013,给水排水专业基础课复习,1,）允许吸上真空高度,H,S,定义,：指水泵在标准状况下（水温：,20°C,，当地压强,1 atm,）运转时，水泵吸入口测压孔处所允许的最大真空高度。
要求,：,H,V,≤ H,S,,其中：,H,V,—,入口真空表读数H,s,数值,： 依据气蚀实验确定 单位：,m H,2,O,特点,：对不同的海拔高程和水温需要修正用途,：保证水泵在正常运行时不发生气蚀；用以计算、确,,定水泵的安装高程2024/11/26,36,2013,给水排水专业基础课复习,,2,）气蚀余量,H,SV,,定义,：指水泵进口处，单位重量的液体所具有的超过饱和蒸,,汽压力的富裕能量要求,：,泵,实际运行的值应,满足,数值,：依据气蚀实验确定；,单位,：,m H,2,O,特点,：仅与水泵自身的结构特性、水力特性有关用途,：保证水泵在正常运行时不发生气蚀；用以计算、确,,定水泵的安装高程4,－,4,水泵的扬程即（,,）,A,．水泵出口与水泵进口液体的压能差,B.,,水泵出口与水泵进口液体的比能差,C.,,叶轮出口,与,叶轮进口液体的压能差,D.,,叶轮出口与叶轮进口液体的比能差,,B,2024/11/26,37,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,20,离心泵的允许吸上真空高度,H,s,，是指水泵在标准状况（即水温为,20,℃，表面压力为一个标准大气压）下运转时，水泵所允许的最大的吸上真空高度，它反应（,,）。
A.,离心泵的吸水性能,,B.,离心泵的吸水地形高度,C.,离心泵的进水口位置,,D,．叶轮的进水口位置,,A,2024/11/26,38,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,21,水泵的泵壳铭牌上简明列出了水泵在设计转速下运转且（,,）时的流量、扬程、轴功率及允许吸上真空高度或气蚀余量值A,．转速为最高,,B,．流量为最大,,C.,扬程为最高,,D.,效率为最高,,D,2024/11/26,39,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,22,某泵供水量,Q,＝,86 400m,3,/d,，扬程,H,＝,30m,，水泵及电机的效率均为,70,％，传动装置效率为,100,％，则该水泵工作,10h,的耗电量为（,,）,kW,·,h,A,．,600 B. 6000 C. 60 000 D. 6 000 000,,B,2024/11/26,40,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,66,下列水泵型号中，不属于叶片式水泵的是（,,）A,．,ISL65,－,50,－,160,B. 300S32A,C,．,200QW360,－,6,－,11,D. LXB,z,800,－,3,,D,2024/11/26,41,2013,给水排水专业基础课复习,4. 1. 3,离心泵的基本方程式,2024/11/26,42,2013,给水排水专业基础课复习,1,、叶轮内液体速度表示,——,速度合成三角形,绝对运动速度,：C；,,相对运动速度：,W；,,牵连运动速度：,U,由速度合成关系，叶轮内任意一点的速度,2024/11/26,43,2013,给水排水专业基础课复习,2,、按叶片出口安放角，将叶片分为：,,后,弯,式,径向式,前,弯式,当,β,2A,=90,°时，水泵效率仅有30%~50%,2024/11/26,44,2013,给水排水专业基础课复习,3,、基本方程的推证的基本假设,1）理想流体假设,2）恒定流动假设,3）叶轮叶片无穷多、无限薄假设,无粘性、不可压；所以流动分析不计水力损失。
① 在叶轮外，绝对运动是恒定流；,,②,在叶轮内，相对运动是恒定流,①,β=β,A,（,相对运动沿叶片骨线运动）；,② 叶轮同半径处的同名流速相等；,③ 叶轮中每个叶槽内的液体流动是均匀一致的2024/11/26,45,2013,给水排水专业基础课复习,4,、叶片泵的基本方程,,,基本方程：水泵理论扬程与泵的转速、叶轮直径和叶片进、,,出口绝对水流角及绝对流速之间的关系在设计工况下：,,α,1,=90,°，,C,1u,=0,,5,、基本方程的讨论,2024/11/26,46,2013,给水排水专业基础课复习,1）,H,T,与出口水流角,α,2,在设计工况下，,α,1,=90,°，,C,1u,=0,∴ α,2,越小，,H,T,越大,（一般,α,2,= 6° ~ 15°）,2,）,H,T,与转速,n,和叶轮外径,D,2,的关系,3,）密度,ρ（,或容重）的影响：,H,T,与,ρ,无关即： 泵在输送不同,ρ,的液体时，其理论扬程相同；,但泵所消耗的功率是不同的2024/11/26,47,2013,给水排水专业基础课复习,6,、,对基本方程假设的讨论,1）恒定流动假设,——,合适（当,Q,T,= const）。
2,）叶轮叶片无穷多、无限薄假设对有限叶片数不合适，需修正3）理想流体假设,认为液体无粘性，流经叶轮时无能量损失不适合,——,流过叶轮时有冲击损失、摩阻损失等4,－,5,,叶轮内液体的运动是一种复合圆周运动，液体质点的速度是（,,）的合成A,．相对速度和绝对速度,,B,．相对速度和牵连速度,C,．绝对速度和牵连速度,,D.,,,圆周运动速度和牵连速度,,B,2024/11/26,48,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,7,当水泵叶轮出水角，β,2,小于,90,°时，叶片为（,,）A,．径向式,B,．前弯式,,C.,后弯式,D.,水平式C,2024/11/26,49,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,8,速度三角形中,C,2u,表示叶轮出口液体质点速度的（,,）A,．径向分速度,,B,．切向分速度,,C,．相对速度,,D.,,圆周运动速度,,B,2024/11/26,50,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,9,叶片泵的基本方程式为：,H,T,=,（,,）A. B.,,C. D,．,,,A,2024/11/26,51,2013,给水排水专业基础课复习,,4,－,10,水流通过水泵时，比能增值,H,T,与圆周运动速度值有关，因此，提高转速,n,和（,,）可以提高水泵扬程。
A,．减小叶轮直径,D,2,,B,．增大叶轮直径,D,2,C,．切削叶轮直径,,D,2,D,．固定叶轮直径,,D,2,,B,2024/11/26,52,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,11,叶片泵基本方程式的形式与液体密度无关，适用于各种理想液体，因此，水泵分别输送密度不同而其他性质相同的两种理想液体时，水泵的（,,）相同A,．扬程,B.,出口压力,,C.,轴功率,D.,有效功率,,A,2024/11/26,53,2013,给水排水专业基础课复习,4.,,1.,,4,水泵,性能曲线,2024/11/26,54,2013,给水排水专业基础课复习,1、水泵特性（性能）曲线含义,当转速,n,,=,,const,,下，以流量,Q,为自变量，绘制的水泵扬程,H、,水泵效率,η、,水泵轴功率,N、,以及水泵允许吸上真空高度,H,S,（或气蚀余量,H,SV,）随流量变化的关系曲线对,n = const,下，给出：,,2、水泵特性曲线的确定,由水泵性能实验或气蚀实验获得2024/11/26,55,2013,给水排水专业基础课复习,3,、水泵理论特性曲线,——,基本方程确定的,H,T,与,Q,T,的关系,在,α,1,=90,°下，有：,（1）,H,T,与,Q,T,呈线性关系；,（2）,曲线随,u,2,和,β,2,的变化：,（3）前弯式叶轮（,β,2,＞90°）：,,1）在供水系统运行中水泵电机易过载；,,2）,H,T,随,Q,T,而增大，扬程的增加主要是由,动能部分产生,，故水泵效率低。
1,）,β,2,增大，直线斜率,B,由“负”到“正”；,2,）,u,2,增大，,A,点上移4,、水泵实测特性曲线的讨论,2024/11/26,56,2013,给水排水专业基础课复习,（,1,）离心泵的特性曲线,以“14,SA—10”,型水泵的特性曲线为例，说明水泵特性曲线,Q － H、Q － N、Q － η,及,Q － H,s,的特点1,）各曲线形状特点,①,,H,随,Q,的增加而降低；,②,N,随,Q,的增加而增加；,③,效率,曲线有极值点，,该点对应与泵的设计工况点④,H,S,随,Q,增大而减小2024/11/26,57,2013,给水排水专业基础课复习,2,）特性曲线所反映的离心泵的运行特点,①,,Q,－,H,运行特性,随,Q,增大,H,减小的特性适宜电机配套，且水泵在系统中运行时工况可自动调节② 离心泵的“闭闸起动”,离心泵的轴功率,N,在,Q=0,时值最小（约为设计值的30% ~ 40%），用“闭闸起动”方式适合电机起动特性要求但应注意：只允许作短时间的闭闸运行，能量转化为热能而损耗③ 配套电机功率,N,P,的确定,其中：,N,——,,水泵装置在运行中可能达到的最大轴功率；,,k,——,,安全系数；,η″,——,,传动效率；,,皮带传动,η″= 90% ~ 95%；,挠性联轴器,η″,≥95%。
2024/11/26,58,2013,给水排水专业基础课复习,④ 特性曲线上的高效区段,设计工况点，不低于最高效率值的10%的区段在满足水泵站的供水要求下，应使泵在高效区段内运行⑤,Q－H,S,曲线,反映不同流量下的允许最大吸上真空高度，它并不表示水泵在（,Q ，H）,工况点的实际吸上真空值⑥ 输送不同液体时特性曲线的应用问题,特性曲线是对一定液体（一般为水）所作试验得到的，当输送液体的,ρg,与试验介质不同时，,Q－N,曲线需换算；当输送液体的粘性不同时，泵的特性曲线需经过专门换算，不能直接套用输水的特性曲线2024/11/26,59,2013,给水排水专业基础课复习,（,2,）轴流泵的特性曲线,1）扬程随流量减小而剧烈增加，一般空转扬程为设计扬程的1.5 ~ 2倍，,Q~H,曲线有拐点（,H,0,= (1.5 ~ 2.0)H,d,）；,2）,Q ~ N,曲线呈陡降曲线，关闸轴功率,N,0,为设计工况轴功率的1.2 ~ 2.4 倍（,N,0,= (1.2 ~ 2.4)N,d,）所以,轴流泵采用开闸启动,3）,Q ~ η,曲线高效区很窄4,）不能进行叶轮切割，变速调节难以实现，一般选用变角调节方式以适应工况调节。
变角调节方式有,：叶片全调式和叶片半调式两种5,）要求的气蚀余量大，一般情况下吸水地形高度,H,SS,为负值2024/11/26,60,2013,给水排水专业基础课复习,变角调节方式：叶片全调式和叶片半调式,,4,－,14,每台水泵都有其特定的特性曲线，水泵的,Q,－,H,特性曲线反映了该水泵本身的（,,）A.,潜在工作能力,B.,基本构造,,C.,工作环境,,D.,基本工作原理,,A,2024/11/26,61,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,15,水泵的特性曲线是在水泵的（,,）一定的情况下，各性能参数随流量变化而变化的曲线A.,轴功率,B,．扬程,,C,．转速,D,．效率,,C,2024/11/26,62,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,16,离心泵采用闭闸起动的原因是，出水量为零时水泵的轴功率约为额定功率的（,,），符合电机轻载起动的要求A. 80,％,B. 60,％,,C. 30,％,D. 10,％,,C,2024/11/26,63,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,17,电动机起动时要求轻载起动，所以离心泵起动前应处于（,,）的状态A,．出水阀门全开,,B,．出水阀门全闭,C,．吸水阀门全闭,,D,．吸水阀门或出水阀门全闭,,B,2024/11/26,64,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,18,从离心泵,Q,－,N,曲线上可看出，在,Q,＝,0,时，,N,≠,0,，这部分功率将消耗在水泵的机械损失中，变为（,,）而消耗掉，其结果将使泵壳内水温上升，泵壳、轴承会发热，而严重时会导致泵壳变形。
所以，起动后出水阀门不能关太久A,．扬程,B,．热能,,C,．动能,D.,势能,,B,2024/11/26,65,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,19,叶片泵,Q,－ η曲线是一条,具,有极大值的曲线，它从最高效率点向两侧下降，离心泵的,Q,－η曲线比轴流泵的,Q,－η曲线（,,），尤其在最高效率点两侧最为显著A.,变化较陡,,B,．数值更大,,C.,变化较平缓,,D,．数值更小,,C,2024/11/26,66,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,60,离心泵起动前一般应进行盘车、灌泵或引水排气、（,,），然后才能打开水泵A,．测试水温,,B,．检查仪表和闭闸,C.,检查轴温,,D,．量测安装高度,,B,2024/11/26,67,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,62,按调节叶片角度的可能性，可将轴流泵分为（,,）三种类型A,．固定式、半调节式和全调节式,B,．立式、卧式和斜式,C,．封闭式、半敞开式和全敞开式,,D,．全角、半角和固定角,,A,2024/11/26,68,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,63,与离心泵相比，轴流泵的扬程特性曲线,Q,－,H,是（,,）型的。
A,．直线,B,．抛物线,,C.,平缓,D,．陡降,,D,2024/11/26,69,2013,给水排水专业基础课复习,2024/11/26,70,2013,给水排水专业基础课复习,4.,,1.,,5,水泵装置（管道）特性,曲线,1、水泵装置,,由水泵与其配置的管路及一切附件所构成的系统2、水泵装置总扬程,（1）水泵装置总扬程的概念,对给定的水泵装置，在某种上、下游水池水位条件下，输送流量为,Q,时水泵应具有的扬程值,H2024/11/26,71,2013,给水排水专业基础课复习,（3）装置总扬程的量定（估算）,由扬程定义：,整理可得：,2024/11/26,72,2013,给水排水专业基础课复习,1）水泵出口压力表读数,P,d,与,压出水柱高度,H,d,2,）水泵吸入口真空表度数,P,v,与,吸上真空水柱高度,H,v,2024/11/26,73,2013,给水排水专业基础课复习,值较小，忽略；,装置总扬程实际按,量测,(,估算值）,2024/11/26,74,2013,给水排水专业基础课复习,（,4,）装置总扬程的,计算,H,ST,：水泵静扬程；,∑,h,s,：吸水管路损失； ∑,h,d,：压水管路损失。
5,）水泵装置管道特性曲线,对,H=H,ST,+,∑,h,在不同流量，给出装置总扬程的值，画在以流量为横坐标，装置总扬程为纵坐标的图上其中：∑,h,称为管道损失曲线2024/11/26,75,2013,给水排水专业基础课复习,3、水泵静扬程 （,H,ST,）,2024/11/26,76,2013,给水排水专业基础课复习,（1）水泵吸水地形高度（,H,ss,）,水泵轴线高程,Z,P,与水泵吸水池水面测压管高程之差其中：,Z,P,，Z,0,：,分别对应水泵轴线和吸水池液面相对于参考0势面的高度（,m ）;,p,0,：,吸水池液面处的表压力值（,Pa）2024/11/26,77,2013,给水排水专业基础课复习,（,2,）水泵压水地形高度（,H,sd,）,水泵压水池水面测压高程与水泵轴线高程之差其中,Z,3,：,水泵压水池液面相对于参考0势面的高度（,m）；,p,3,：,压水池液面处的表压力值（,Pa）2024/11/26,78,2013,给水排水专业基础课复习,4,、管道水头损失特性曲线,对串联管道，从给定的两点,O,至,A,的总水头损失可表示为：,h,o-A,,=,h,A,,=,∑h,＝,∑,h,j,＋,∑,h,f,其中：,S——,管道总水头损失系数（阻抗），单位：[,s,2,/m,5,]。
当管道装置、布置、长度和管径确定后，,S,为常数，与流量,Q,和水头,H,无关可见，管道总水头损失,∑h,是流量,Q,的二次齐函数4,－,12,水泵装置总扬程包括两部分：一是将水提升所需的（,,），二是消耗在管路中的水头损失A,．总扬程,B,．吸水扬程,,C,．静扬程,D,．压水扬程,,C,2024/11/26,79,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,13,在实际工程应用中，对于正在运行的水泵，水泵装置总扬程可以通过公式,H,＝（,,）进行估算A,．,H,ss,+ H,sd,B,．,H,s,+ H,sv,,C,．,H,ST,+ H,sv,D. H,d,+ H,v,,D,2024/11/26,80,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,23,反映流量与管道系统所需能量之间关系的曲线方程,,，称为（,,）方程A,．水头损失特性曲线,,B,．阻力系数与流量,C.,管道系统特性曲线,,D,．流量与管道局部阻力,,C,2024/11/26,81,2013,给水排水专业基础课复习,2024/11/26,82,2013,给水排水专业基础课复习,4.,,1.,,6,水泵定速工况点分析,1,、瞬时工况点及其决定因素,（1）水泵装置的瞬时工况点,水泵在运行时，某一时刻所对应的特性参数值,——,转速,n、,输送流量,Q、,扬程,H、,效率,η、,轴功率,N,，称为水泵装置的,瞬时工况点,。
1）水泵的型号（水泵特性曲线）；,（2）决定水泵装置瞬时工况的因素,3）水泵（输配水管道）装置系统及其布置，吸水池与送水池（高地水库或水塔）水位变化，水控制设备的操作状况（闸门、安全阀等）2）水泵运行的实际转速；,2024/11/26,83,2013,给水排水专业基础课复习,,2,）,瞬变过程,：水泵装置从一种稳定工况到另一种稳定工况的过渡如：闸阀闸板脱落；管网干管爆裂；水泵电机断电等，,产生水锤,3）水泵装置的稳定运行工况与瞬变过程,,1,）,稳定运行工况,：理论上指，（在一定时间内）水泵装置的特性参数（,Q、H、n、N、 η）,不随时间而变化稳定工况点的确定：,2024/11/26,84,2013,给水排水专业基础课复习,（1）水箱出流的流动条件,1）上、下水箱比较大，水箱内的行进流速可忽略；,2）两水箱的水位差,H,是常数，以下游水箱水位为参考零势面2）水箱出流的能量守恒关系表示,（1）,H = ∑,h = SQ,2,；,（2）H－∑h ＝ 0,（,3,）水箱出流工况点的图解法（工况点：,H,k,，Q,k,）,（1,）,一般图解法,（2）折引,法,2,、水箱出流分析方法,2024/11/26,85,2013,给水排水专业基础课复习,（1）离心泵装置工况点的解析关系,1）能量平衡关系：,H = H,ST,+ ∑h,2）,折引法表示的关系：,H - ∑h = H,ST,,（,2,）确定水泵装置工况点的图解法,（1）图解法（,H,M,，Q,M,，η,M,，N,M,）；,（2）,折引法（,H,M,，Q,M,）,3,、离心泵装置工况点,2024/11/26,86,2013,给水排水专业基础课复习,（3）水泵装置工况点的自稳定特性,设扰动后工况点偏离,M,至,K（D），,则,K（D）,点会自动向,M,移动。
4）极限工况点,当装置水头损失系数,S,取最小值时，所对应的水泵装置工况点称为极限工况点，即在给定,H,ST,下，水泵装置所能输送的最大流量,Q,M,4,、离心泵装置工况点的改变,2024/11/26,87,2013,给水排水专业基础课复习,（1）离心泵工况点随静扬程,H,ST,的变化,1）调整范围,Q = 0, Q,A,（,极限工况点）,2）闸阀附加轴功率损耗⊿,N=,ρgQ⊿H／ η （kW）,（,3,）改变水泵特性曲线实现工况点的调节,2,）,水泵调速运行,1,）,水泵换论运行,3,）轴流泵变角运行,（2）离心泵工况点的闸阀节流调节（改变,S,值）,5,、数解法求离心泵装置的工况点,2024/11/26,88,2013,给水排水专业基础课复习,（1）基本思路,1）水泵扬程与流量（,H~Q,）的函数关系① ：,H = f(Q),,实验曲线，如何用解析式表示2）水泵装置的扬程与流量的关系② ：,H = H,ST,+ ∑h = H,ST,+ SQ,2,,3）,水泵装置运行工况点应同时满足关系式①和②，,,,即求两方程之解，得到工况点,H,k,、,Q,k,依据对,实验曲线的拟合方法，分为：,1,）,抛物线法,；,2,）最小二乘法,2024/11/26,89,2013,给水排水专业基础课复习,（,2,）水泵（,H ~ Q）,特性曲线的抛物线法,（虚扬程,H,x,和虚水头损失,h,X,表示）,H,=,H,X —,h,X,,=,H,X,,—,S,X,Q,n,其中：,H,X,——,虚总扬程；,,S,X,——,水泵内虚阻耗系数；,,h,X,——,水泵内虚水头损失；,,n,,——,,指数，,,一般可取,n = 2 。
2024/11/26,90,2013,给水排水专业基础课复习,当取,n = 2.0；,在水泵扬程曲线的高效率段内取两点,H,1,、,Q,1,，,H,2,、,Q,2,可求得：,故可求得水泵装置工况点为：,4,－,24,离心泵装置的工况就是装置的工作状况工况点就是水泵装置在（,,）状况下的流量、扬程、轴功率、效率以及允许吸上真空度等A,．出厂销售,,B.,实际运行,,C.,起动,,D.,水泵设计,,B,2024/11/26,91,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,25,如果图,4,－,10,中水泵装置运行时管道上的所有阀门为全开状态，则水泵特性曲线与管道系统特性曲线的交点,M,就称为该水泵装置的（,,）A,．并联工况点,,B,．极限工况点,,C.,相对工况点,,D,．绝对工况点,,B,2024/11/26,92,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,26,如果在定速运行的水泵供水系统中，阀门开启度不变，引起工况点发生变化的主要因素是（,,）A,．,H,ST,变化,,B,．温度变化,,C,．,SQ,2,变化,,D.,时间变化,,A,2024/11/26,93,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,27,当水泵的吸水井水位下降时，工况点会向出水量（,,）的方向移动。
A,．增大,B.,减小、,,C.,不变,D,．增大或减小,,B,2024/11/26,94,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,28,离心泵装置的工况可以用闸阀来调节，也就是通过改变水泵出水阀门的开启度进行调节关小阀门，管道局部阻力值加大，（,,），出水量减小A,．管道特性曲线变陡,,B.,水泵特性曲线变陡,C,．等效率曲线变陡,,D.,效率曲线变陡,,A,2024/11/26,95,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,29,在泵站的运行管理中，水泵工况点的调节通常是指（,,），以使水泵在高效区内运行A.,手动调节出水阀门的开启度,,B.,水泵自身自动改变出水流量,C.,通过自动控制系统改变水泵工作参数,,D.,人为对工况点进行改变和控制,,D,2024/11/26,96,2013,给水排水专业基础课复习,4.,,1.,,7,水泵调速运行,,2024/11/26,97,2013,给水排水专业基础课复习,1、水泵运行工况相似条件,（1）两个流场（原型与模型）的相似条件,,1）几何相似； 2）运动相似； 3）动力相似1）几何相似,2）工况相似（运动相似 ≒动力相似）,（,2,）水泵运行工况相似条件,2024/11/26,98,2013,给水排水专业基础课复习,2、叶片式水泵的相似条件,1）几何相似,λ,：,称为长度比尺。
2）工况相似（运动相似 ≒动力相似）,：称为,速度比尺3,、运行工况,相似,3,定律,2024/11/26,99,2013,给水排水专业基础课复习,（1）相似第一定律（流量关系）,（2）相似第二定律（扬程关系）,（3）相似第三定律（功率关系）,2024/11/26,100,2013,给水排水专业基础课复习,4,、水泵调速运行,（,1,）,函义,：,利用可调速的驱动电机来改变水泵轴的转速，从而改变水泵特性曲线以调节水泵运行工况点2,）,调速运行的特点,1）特性曲线调整区域大，大大地扩大了水泵的有效工作范围；,2）是泵站运行中最为适合的调节方式，可大大节约供水运行费用泵站的造价会有所增加2024/11/26,101,2013,给水排水专业基础课复习,（,3,）比例律,对同一台叶片泵，,λ,≡1，在不同转数下运行，则在两个转数,n,1,和,n,2,下所对应的相似运行工况满足比例律关系：,,2024/11/26,102,2013,给水排水专业基础课复习,（,4,）叶片泵调速运行的两类问题,1）调速运行特性曲线换算问题,已知：对给定转速,n,下的水泵特性曲线（,Q ~ H）、（Q ~ N）,和（,Q ~ η）。
要求：绘制转速为,n′,下的水泵特性曲线（,Q′ ~ H′）、（Q′ ~ N′）,和（,Q′ ~ η′）2）对给定的水泵装置工况点（管道特性曲线上的,A′ (Q′、H′),值）,,确定：水泵调速转速,n′,及通过水泵装置工况点的特性曲线5,）调速运行工况——,图解法,2024/11/26,103,2013,给水排水专业基础课复习,1,）给定调速后转速,n,2,下特性曲线的绘制,绘制步骤：,① 选点；,② 计算；,③ 立点；,④ 连线注意：,,效率曲线的绘制2024/11/26,104,2013,给水排水专业基础课复习,2,）给定运行工况点,B（H,B,, Q,B,），,确定调速转速,n,2,① 相似工况抛物线（等效率曲线）,由比例律：,可得：,满足抛物线：,H = k Q,2,即：满足上式的的所有（,H, Q）,点互为相似工况，各点对应的效率值相等；,称之为,相似工况抛物线2024/11/26,105,2013,给水排水专业基础课复习,② 求解步骤,由给定工况点计算,k,值：,作过,B,点的相似工况抛物线,,,H = k Q,2,,与转速,n,1,下特性曲线（,H ~ Q）,1,交与,C,点。
C（H,C,, Q,C,）,与,B （H,B,, Q,B,）,为相似工况点,H = k Q,2,C,由比例律求出对应,B（H,B,, Q,B,）,工况点的转速值,（,6,）调速途径与注意事项,2024/11/26,106,2013,给水排水专业基础课复习,1）调速实现途径,① 调整电机转速（变极，变频，调转差率）；,② 电机转速不变，通过中间耦合器实现调速（如：液力耦合器，齿轮变速箱）2）级差调速与无级调速,级差调速：水泵转速分几档，如改变电机极对数，齿轮变速；,无级变速：水泵转速可连续调整，如：液力耦合器，变频电机调速等3）调速应用注意事项,① 注意水泵转轴系统的临界转速（刚性轴与柔性轴）；,② 提高水泵转速影响到水泵叶轮的强度，一般不提速2024/11/26,107,2013,给水排水专业基础课复习,5,、水泵换轮运行,——,切削定律,（1）切削前后的叶轮不满足几何相似，所以,在理论上不能按相似定律对切削前后的叶轮特性曲线进行换算,切削律是以大量感性实验资料为基础，是实践经验的结论2,）切削三定律（水泵转速保持不变）,1）切削第一定律（流量关系）,2）切削第二定律（扬程关系）,3）切削第三定律（功率关系）,2024/11/26,108,2013,给水排水专业基础课复习,（,4,）切削律应用的两类问题,1）第一类问题。
对给定叶轮及其,特性曲线,，已知,切削前后叶轮的直径值,，要求做出,切削后叶轮的特性曲线,；,2,）第二类问题对给定的水泵及特性曲线，欲通过改变叶轮直径的方法来,实现水泵在某一工况（,H′, Q,′,）,下工作,，要求确定,切削后的叶轮直径,和,切削后水泵的特性曲线,3,）第一类问题的解法步骤,①,选点,,,② 计算,,③,立点,,④ 连线,2024/11/26,109,2013,给水排水专业基础课复习,（,5,）叶轮切削限量表,比转数,60,120,200,300,350,350,以上,最大允许切割量,(%),20,15,11,9,7,0,效率下降值,每切削,10%,，效率下降,1%,,每切削,4%,，效率下降,1%,,,,4,）切削抛物线（等效率抛物线）,由切削第一、二定律可得：,即：,H = KQ,2,,，,称为切削抛物线4,－,30,若两台水泵满足几何相似和（,,）的条件，则称为工况相似的水泵，符合叶轮的相似定律：,,A,．形状相似,B.,条件相似,C,．水流相似,D.,运动相似,,D,2024/11/26,110,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,31,水泵叶轮相似定律的第一定律（流量相似定律）可以简化为（,,）。
A,．,,,B.,,C.,,D.,,D,2024/11/26,111,2013,给水排水专业基础课复习,,,,,4,－,32,水泵叶轮相似定律的第二定律（扬程相似定律）可以简化为（,,）A,·,B.,,C,·,D,·,,,B,2024/11/26,112,2013,给水排水专业基础课复习,,4,－,33,离心泵调速运行的理论依据是（,,）A,．比例律,B.,切削律,C,．几何相似条件,D.,运动相似条件,,A,2024/11/26,113,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,34,某泵铭牌参数为,2000 r,／,min,，,Q = 0.17 m,3,/s,，,H = 104 m,，,N = 184 kW,另有一相似的水泵，其叶轮直径是上述水泵叶轮的,2,倍，转速为,1500r,／,min,，则该泵的高效点流量为（,,）,m,3,/s,A. 0. 06 B. 0. 12,C. 1. 02 D. 0. 51,,C,2024/11/26,114,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,35,切削抛物线也称为（,,）A,．管道特性曲线,,B.,水头损失特性曲线,C,．等效率曲线,,D,．相似工况抛物线,,C,2024/11/26,115,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,36,比例律和切削律公式形式类似，均（,,）。
A,．为理论公式,,B.,为经验公式,C.,适用于等效率曲线上的两个点,D,．适用于改变工况前、后两个点,,C,2024/11/26,116,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,37,在产品试验中，一台模型离心泵尺寸为实际泵的,1/4,，在转速,n,,＝,730,,r/min,时进行试验，此时量出模型泵的设计工况出水量为,Q,0,= 11,,,l/s,，扬程为,H,,＝,0.8,,m,如果模型泵与实际泵的效率相等，则实际水泵在,n,＝,960,,r/min,时的设计工况流量和扬程分别为（,,）A,．,Q,0,= 1040,,l/s,，,,H,,=,,20.6,,m,,B. Q,0,= 925,,l,/,s,，,,H = 22.1,m,C. Q,0,= 840,l/,s,，,H,,=,,26.5,,m,,D. Q,0,= 650,l,/,s,，,H = 32.4,m,,B,2024/11/26,117,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,45,水泵在调速时应注意：提高水泵的转速，将会增加水泵叶轮中的离心应力，可能造成（,,），也有可能接近泵转子固有的振动频率，而引起强烈的振动现象。
A,．出水量减小,B.,扬程降低,C,．机械损伤,D.,电机超载,,C,2024/11/26,118,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,46,已知：某离心泵,n,1,,＝,960,r/min,时,(,Q,－,H,),1,曲线上工况点为,A,1,（,Q,1,＝,42 L/s,，,H,1,＝,38.2m,），转速由,n,1,调整到,n,2,，后，其相似工况点为,A,2,（,Q,2,＝,31,．,5 L/s,，,H,2,＝,21.5m,），则,n,2,=,（,,）,r/min,A,．,680 B,．,720 C,．,780 D. 820,,B,2024/11/26,119,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,47,如图,4,－,50,所示，已知：某离心泵,n,1,＝,950r/min,时,Q,－,H,1,，曲线上工况点为,A,（,Q,A,＝,42 L/s,、,H,A,,＝,38,．,2m,），转速调整后，,n,2,,＝,720 r/min,，保持静扬程不变，工况点,B,的流量,Q,B,比,A,点流量下降,33.3,％，扬程为,H,B,,＝,23.1 m,，则,B,点在曲线,Q,－,H,1,上的相似工况点,C,的流量为,Q,C,,＝（,,）,L/s,，扬程为,H,C,,＝（,,）,m,，,A,．,28,；,23.1,B,．,37,；,40,C,．,38,；,45,D,．,42,；,,50,,B,2024/11/26,120,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,48,根据比例律可知，不同转速下满足比例律的所有工况点都分布在,H,＝,kQ,2,这条抛物线上，此线称为相似工况抛物线，也称为（,,）。
A,．等效率曲线,B,．管路特性曲线,C,．流量一扬程特性曲线,D,．水泵效率曲线,,A,2024/11/26,121,2013,给水排水专业基础课复习,4.,,1.,,8,比转速,n,s,,2024/11/26,122,2013,给水排水专业基础课复习,1、比转速的概念及计算公式,（1）比转速的概念,叶片泵的比转速是个相似准数，反映了水泵叶轮的综合特性，是叶轮形状和性能的一个综合判据，利用比转速可对水泵进行量化分类，是水泵系列化、规格化的基础2）标准模型泵定义,叶片泵在最高效率点，,,扬程,H = 1 （m），,,流量,Q = 0.075 （m,3,/s）,，,,对应的有效功率,N,u,= 735.5 (W) = 1 (HP）2024/11/26,123,2013,给水排水专业基础课复习,（,3）,比转速计算公式,由叶片泵的相似律：,消去,λ,可得：,折算到标准模型泵所对应的模型泵的转速定义为该泵的比转速,n,s,2024/11/26,124,2013,给水排水专业基础课复习,比转速的单位：,n,s,— r/min,，应用时一般不说单位,使用上式时计算参数所用单位,,：,Q,（,m,3,/s,）,；H,（,m,）,; n,（,r/min,）,。
一个比转速,n,s,反映了一群相似泵的综合特征，且用换算到标准模型泵的转速来标识所以标准模型泵定义不同，计算出的比转速值也不同只要两台叶片泵的比转速相等，则这两台水泵就满足相似律，其对应工况满足工况相似，两台水泵的特性曲线之间可按叶片泵相似定律进行相互换算2024/11/26,125,2013,给水排水专业基础课复习,（,4,）计算比转速注意事项,1）计算比转速所用的,H、Q,值是最高效率点对应的值，即是设计工况点；,2）水泵样本中所给出的比转速是在水温为20℃，密度,ρ=1000 kg/m,3,的得出值；,3）对双吸泵，计算比转速的流量应取额定流量值1/2，,,即:,Q,计,=,Q/2;,4）,对多级泵，计算比转速的扬程应取水泵额定扬程的1/,Z，,即：,H,计,=,H/Z,，,其中,Z,为多级泵的级数；,5）比转速的单位为：,r/min,，,实际使用过程中按,无名量,对待，主要用于反映（区别）,不同的水泵群（系列）,2024/11/26,126,2013,给水排水专业基础课复习,（,5,）对比转速的讨论,,1）,H↑, Q↓：n,s,↓,，叶槽长而窄,；,2,）,H↓, Q↑：n,s,↑,，叶槽短而宽,。
1,）,比转速与水泵形状的关系,2,）比转速与水泵特性曲线的关系,比转速不同，反映的水泵特性曲线也不同，用相对值表示的水泵特性曲线，同一比转速的水泵特性曲线是相同的相对特性曲线：,下标0：表示水泵设计工况的值1,）,n,s,与,Q~H,曲线的关系,；,2,）,n,s,与,Q~,η,取向的关系,；,3,）,n,s,与,Q~N,曲线的关系2024/11/26,127,2013,给水排水专业基础课复习,比转速与水泵形状的关系,,2024/11/26,128,2013,给水排水专业基础课复习,（,1,）,n,s,与,Q~H,曲线的关系,,2024/11/26,129,2013,给水排水专业基础课复习,（,2,）,n,s,与,Q~,η,取向的关系,,2024/11/26,130,2013,给水排水专业基础课复习,（,3,）,n,s,与,Q~N,曲线的关系,,4,－,38,某一单级单吸泵，流量,Q,＝,45 m,3,/h,，扬程,H,＝,33.5 m,，转速,,n,＝,2900 r/min,，则比转数,n,s,＝（,,）A. 120 B. 100,C,．,80 D,．,60,,C,2024/11/26,131,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,39,某单级双吸离心泵铭牌上显示，流量,Q,＝,790m,3,/h,，扬程,H,＝,19m,，转速,n,＝,1450r/min,，则该泵的比转数,n,s,=,（,,）。
A,．,160 B,．,190 C,．,240 D,．,270,,B,2024/11/26,132,2013,给水排水专业基础课复习,4,－,40,有一台多级泵（八级），流量,Q,＝,45m,3,/h,，,H,＝,160m,，转速,n = 2900r/min,，则比转数,n,s,=,（,,）。