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
(一)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。
(二)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(1~13米)、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。
(三)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,故又称斜泵。
三、常用的农用泵
(一)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BA、B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50~200毫米,流量12.5~400立方米/时,扬程8~125米,配套
动力有柴油机直联、皮带传动,电动机直联,功率1.1~110千瓦,转速1450~2900转/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160~18000立方米/时,扬程12~125米,进水口直径150~1400毫米,转速2950、1450、970、730、585、485、360转/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,DW、DWL型小型多级离心泵。
(1)D型泵性能范围
流量6.3~720立方米/时,扬程16~600米,进水口径:50、75、100、125
150、200毫米,其中50~125毫米泵型为高转速2950转/分,150~200毫米泵型转速为1480转/分。
(2)结构型式
D型多级离心泵为卧式多级(2~12级),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2~200米3/时,扬程8~100米,配套功率0.25~45千瓦。
(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25~200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(2.2~11.03千瓦);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65~125毫米,总长度100~250米。配套水彭:流量20~100米3/时,扬程19~31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8~170米3/时,扬程7~60米,配套功率(柴油机)2.21~11.03千瓦。
(二)混流泵
混流泵有卧式混流泵、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90~3600米3/时,扬程3~12.5米,转速有580、730、970、1450和2900转/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100~700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。
(三)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50~3740升/秒,扬程1.02~13.8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5~60米3/时,扬程1.3~9米,功率300~6000千瓦。
(四)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型(浅井用)、JC/S、JC/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1~3米,一般以2~3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5~1500米3/时,扬程20~235米,适用井径100~750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。
(五)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2~500米3/时,扬程14 ~33米,配套功率0.55~
160千瓦,适用井径100~400毫米,共8种,有83个YQS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6.5~8.5;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。