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各类水泵知识和水泵的意义作用

发表时间:2020-05-13 14:56

潜水电泵 泵体叶轮和驱动叶轮的电机都潜入水中工作的一种水泵,有深井用和作业面用两种。深井用潜水电泵通过伸入井中的电缆向电机供电,免去了传动长轴,因而结构紧凑,重量轻,安装、使用和转移方便,在有电源地区有取代长轴深井泵的趋势,但对含沙量大的水井和无电源地区不适用。潜水电泵用的电动机有干式(电机全部密封)、半干式(电机的定子密封,而转子在水中运转)、充油式(电机内部充油以防水分侵入绕组)和湿式(电机内部充水,定子和转子都在水中运转)等类型。前3种都需要密封且制造安装精度要求较高,因而农用深井潜水电泵通常采用湿式电动机,其定子绕组采用耐水绝缘导线或在定子绕组端部及槽内浇注合成树脂,水进入电机内部影响不大,密封结构可大大简化,只要求防砂。有的深井潜水电泵扬程高达1400米,***流量达1.4米3/秒。

  离心泵  利用离心力的作用增加水体压力并使之流动的一种泵。由泵壳、叶轮、转轴等组成(图1)。动力机带动转轴,转轴带动叶轮在泵壳内高速旋转,泵内水体被迫随叶轮转动而产生离心力。离心力迫使液体自叶轮周边抛出,汇成高速高压水流经泵壳排出泵外,叶轮中心处形成低压,从而吸入新的水流,构成不断的水流输送作用。叶轮具有逆旋转方向弯曲的叶片,其结构型式有封闭式、半封闭式和敞开式3种,农用的多为封闭式叶轮,叶片两侧由圆盘封闭。泵体沿出水管方向逐渐扩张成蜗壳形。水流自叶轮一面吸入的称单吸离心泵,自叶轮两面吸入称双吸离心泵。为增加扬程,可将多个叶轮装在同一轴上成为多级离心泵。由前一叶轮排出的水进入后一叶轮的进水口,增压后再从后一叶轮排出,因而叶轮数愈多,压力愈高。有的离心泵带有能自动排除吸水管和泵体内空气的装置,在起动前无需向泵体灌水,称自吸离心泵,但其效率常低于一般离心泵。

  离心泵在农田排灌和农牧业供水中应用最广。多用于扬程高而流量小的场合。单级离心泵的扬程为5~125米,排出的流量均匀,一般为6.3~400米3/小时,效率约可达86~94%。

  轴流泵 由泵壳、叶轮和转轴等机件构成。也称螺桨泵。叶轮上有螺旋桨状的叶片若干,当叶轮随转轴一起被动力机械驱动旋转时,各叶片将水推向一端,同时又在另一端从水源吸取水,使水产生沿着平行于转轴方向的连续流动,达到不断输送水流的目的。水流压力因叶轮转动作用而提高。由叶轮出来的旋转水流通过固定导叶后,消除了旋转分速度,并由于扩散作用而使其部分动能转换成压力能,推动泵壳内的水流沿轴向上升,由出水管流出。轴流泵多用于扬程低而流量大的场合,扬程范围1~25米左右;流量2.7~60.0米3/秒,效率可达85~90.5%。安装方式有立式、卧式和斜式3种,其中以立式轴流泵应用较多(图2)。大型轴流泵叶轮轮毂上的旋桨叶片的安装角度可以调节,或借液压传动的转轴在运行中随时间调节,以适应扬程及流量变化的要求,获得较高的生产率,故称可调式轴流泵。

  射流式深井泵 通常是由射流泵和离心泵配以相应套管组成。用于从30米以内的深井中提水。射流泵的工作原理是使压力通过喷嘴喷射到喉管的入口处,由于射流的横向紊动扩散作用,带走吸水管内的空气,使管内形成真空,井水被吸入并与射流水在喉管内混合,进行能量交换。在喉管的出口处二者的流速趋近一致,再通过扩散管将大部分动能转换为压力能,使水压进一步提高,***从排水管排出。

  射流式深井泵有两种组合类型:①将射流泵同离心泵并联,离心泵通过管路将压力水送入射流泵,射流泵将这部分水与被吸水一同向上提升,从而使小流量的高压水转换成大流量的低压水,主要用于地面灌溉和渠道清淤等;②将射流泵和离心泵串并联,使射流泵给离心泵加压,提高其吸程,而将离心泵的出水量分出一部分提供给射流泵,其余部分送入压水池或压力管路,其出水压力较高,主要用于喷灌设备和农牧业供水。同潜水电泵和长轴深井泵相比,射流式深井泵具有结构简单、工作可靠、制造方便、成本低等特点;但效率较低,相同工况下的电耗较高。

  螺杆泵 依靠螺杆转动时泵腔容积的变化吸入和输送水体的一种容积泵。有单螺杆、双螺杆和多螺杆等类型。在农业中使用的是单螺杆泵,其泵腔由钢制螺杆和固定安装在泵壳内的橡胶套管组成。具有单螺距的螺杆在具有双螺距内螺旋的套管内转动,两者间形成的空腔由吸入端移动到出口端,从而形成连续的水流。由于其结构简单、体积小、拆装容易、工作可靠,自吸性能好,多用于移动式喷灌系统。

  手动隔膜泵  用于低扬程、小流量的提水作业,由泵体、进出水管、进出水阀门、隔膜和推拉杆等组成。泵体可由一个或两个泵腔组成。具有两个泵腔的隔膜泵,其隔膜设置在泵体的中央,或两个隔膜分别装在分隔的两个泵腔外侧。工作时由两人用手操纵与隔膜相连的推拉杆,推动隔膜作压进和张开的往复运动,使两个泵腔的容积交替扩大和缩小。当泵腔扩大时,压力减小,进水阀开启出水阀关闭,水从进水管流入泵腔;当泵腔缩小时,压力加大,进水阀关闭,出水阀开启,泵腔内的水从排水管流出,两个泵腔交替吸水和排水,每小时可提水10~20吨。

  水泵的配套功率 水泵与动力的合理配套对保证水泵的正常运行,以获得高效率和低能耗具有重要的意义。配套动力机的功率根据水泵的扬程H(米)和流量Q(米3/秒)按下式计算:(千瓦)。扬程H由几何扬程Hj和管路损失HS两项组成,在初步选型时可按HS=(0.1~0.2)Hj估算。管路确定后根据管道和接头的类型或尺寸按流体力学方法计算或查表求得。式中K为功率储备系数,常用K=1.05~1.3,功率大时取小值;η1为传动效率,当动力机与水泵直接联结时η1=1;η2为水泵效率,根据泵型和工况确定。

  进出水管与水池 水泵配套的进出水管道直径D根据下式选用:D=1.13Q1/2V-1/2(米),式中V为管内流速,一般进水管V ≤2米/秒,出水管V ≤3米/秒。如采用直径变化的渐变管时,其渐变部分的长度应大于平均直径的5~7倍。离心泵和轴流泵的进水管口设在进水池水面以下距离h1处,h1=(1.4~1.6)D1,D1为进水管直径。轴流泵的叶轮中心线设在进水池水面以下距离h3处,h2≥(0.75~D)D0,D0为叶轮直径。进水管口离池底的高度h0=(0.5~1)D0。单台水泵的进水池宽度为(2~3)D1。安装多台水泵的进水池中,相邻进水管的间距为(3~3.5)D1。进水管至进水池后壁的距离为(1~1.5)D1。为避免浪费扬程,通常将出水管装在出水池水面以下。中小型水泵出水管下缘至池底的距离约为10~20厘米;出水管上缘至水面的垂直距离为(1~2)V?/2g,v2为出水流速(米/秒);出水池长度为(6~12)D2。D2为出水管直径;出水管与池壁的距离为0.2~0.5米。

  发展趋势 对发展农用水泵的要求是提高效率、降低能耗和充分利用自然能源。用一台大泵代替多台小泵可提高机组效率、节约材料、降低能耗和工程造价,且便于实现自动化管理。因此,各种大型轴流泵和混流泵发展较快,***叶轮直径分别达到4.6米和6.2米,配套功率***达1.25万千瓦,混流泵有取代部分高扬程轴流泵和低扬程离心泵的趋势。在深井提水方面主要发展潜水电泵,其***口径已达1米,有的采用6000伏高压电机,***功率达2500千瓦。水轮泵、风力拉杆泵、螺杆泵、各种人畜力驱动的隔膜泵、活塞泵和专用于同喷灌设备配套的水泵等,在中国和其他一些***也受到不同程度的重视。


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