水泵及水泵站.docx
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水泵及水泵站
《水泵及水泵站》课程自学指导书
1、课程说明
（1）适用专业的名称和层次：
水利水电工程专升本
（2）本课程的性质和任务：
《水泵及水泵站》是水利水电工程专业的主要专业课程和核心课程。
要求该专业的学生通过本课程的自学，使学生了解叶片泵的类型及构造，掌握叶片泵的工作原理，熟悉叶片泵的工作参数与基本性能；能够根据所需的扬程、流量及其它有关要求正确选择水泵的类型及型号，并能根据水泵性能曲线和管路特性曲线确定水
泵的工作状况及工况点校核；能够根据泵站及所选水泵的实际工作状况，合理地确定水泵安装高程及调节方式；能够为选定的水泵正确地选配动力机及有关辅助设备；了解扬水区域划分的一般原则，能够合理地选择排灌泵站的站址，确定有关的设计扬程及设计流量；
具有初步的中、小型泵站进、出水流道（管道）水力设计的能力；能够进行泵站建筑物布置的方案比较，合理选择泵房及进、出水建筑物的结构类型；掌握泵房整体稳定与地基应力校核及泵房主要受力构件荷载分析的基本方法；了解泵站运行管理方面的基本知识。
（3）本课程与前修课程、后续课程的关系：
前修课程为建筑材料、钢筋混凝土结构、水工建筑物；后续课程为水利工程概预算、毕业设计。
（4）自学的整体要求和方法：
1）重点章节应反复学习。
全书重点章节有：
水泵的类型与构造、水泵能量与汽蚀性
能、泵房、进出水建筑物等。
2）本课程综合性与实践性强，教学与学习的过程中必须理论联系实践，某些内容应
借助课件和深入泵站现场学习。
3）由于本课程补充内容多，学生应认真学习自学指导书，并结合江苏泵站工程的特
点多参阅有关泵站的参考书，以消化所学知识。
4）主要自学环节：
对照指导书通读全书，对于基本概念和重点章节则应认真学习、
深刻理解；各章节自学完毕后，应对照思考题进行自问自答的书面闭卷考查，考完后应参
照教材进行校核订正。
一步一个脚印地巩固已学知识。
同学对于教材中遇到的难题，首先
应独立思考加以解决。
确实无法解答，可以信函或邮件寄交学校，由教师指导回答。
（5）主要教学环节的安排和要求：
1）自学对照学习方法指导书阅读教材，认真学习重点章节。
阅读课文时注意做到
理解其内容，解释其原因，掌握基本概念。
1
2）复习对照思考题自问自答，巩固自学内容；对自我检查题作书面解答，再参照
教材或有关参考书自我校核，自行订正。
若未接到抽查通知，自我检查题不必寄到学校。
3）答疑同学在自学中遇到疑难问题无法独立解决时，可以书面形式或通过邮件向
教师提出询问，教师则以书面或邮件解答。
自学时应尽量发挥独立思考能力，确实无法解
答时再与同学研讨或向教师求教。
4）测验依照学习计划，自学和复习规定章节后，学校将布置测验作业，了解同学
前一阶段的自学情况，解答应书写整齐，在规定日期内寄交学校供教师批阅存档。
完成测
验作业应独立思考，不依赖旁人，不草率，不拖延。
5）面授面授对深入自学起着承上启下的桥梁作用，它既可帮助同学复习，总结上一阶段的学习，又可为下一阶段的自学内容指出重点和难点，并对关键问题进行较为详细的讲解。
（6）主要教材
刘超.水泵及水泵站[M].北京：
中国水利水电出版社，2009年。
2、自学进度表
周次
自学进度要求
自测题
、
自学章节
自学
作业
时
交纳
日期
内容
时数
题号
数
期限
1
绪论
3
2、3
水泵的类型与构造
12
1
1
4、5
水泵基本理论
12
2
2
6、7水泵的能量性能1532
7、8
水泵运行工况点的确
4
2
6
定与调节
9、10水泵的汽蚀性能1253
11
水泵的选型和配套
6
6
1
12
水泵站工程规划
6
7
1
13
泵房
6
8
2
14
进水建筑物
6
9
2
15
出水建筑物
6
10
2
总计
90
21
18
3、课程内容和基本要求
2
绪论
教学目标：
了解本课程概况；掌握水泵及水泵站的基本概念。
自学内容：
水泵及水泵站的应用；国外水泵站工程的概况；我国水泵站工程的建设和
发展。
自学要求：
了解水泵和水泵站的定义和基本概念，了解国内外泵站工程的应用和发展
概况，本课程所要解决的问题和学习方法。
第一章水泵的类型与构造
教学目标：
了解水泵的分类和定义，熟悉水泵的构造和抽水装置的组成，掌握水泵的工作参数的定义和基本概念。
自学内容：
第一节水泵的分类和定义
第二节水泵的构造
第三节抽水装置
第四节水泵的工作参数
自学要求：
叶片泵叶轮的特点和工作原理，水泵的基本性能参数，叶片泵的主要零部件，水泵常见汽蚀的部位及形成的后果，抽水装置的组成；难点为三种叶片泵叶轮的特点和工作原理，扬程的测试与计算方法，水泵常见汽蚀的部位及形成的后果，抽水装置的组成。
自测题1：
一、选择题
1、下列说法错误的是（）
A水泵按工作原理分主要有叶片泵、容积泵和其他类型泵
B水泵按叶轮及流体流动方向的不同分为离心泵、混流泵和轴流泵
C容积泵按工作容积改变的方向分为往复泵和回转泵
D水泵按轴线形式分为离心泵、轴流泵、卧式泵
2、下列说法错误的是（）
A泵轴是把动力机的功率传递给转轮的部件
B叶轮是将机械能传递给水泵使水的能量增加的部件
C轴流泵所用的上橡胶轴承起动时不需要加水
D密封环安装在水泵的转动部分和壳体之间，作用是防止叶轮流出的高压水倒流回泵
3
进口
3、关于混流泵的叙述错误的是（）
A混流泵通常有蜗壳式和导叶式两种结构
B混流泵的扬程一般高于轴流泵
C低比转速的混流泵一般为导叶式结构
D蜗壳式混流泵基本结构与单吸离心泵相似
4、关于轴流泵叙述错误的是（）
A轴流泵的流量大、扬程低
B轴流泵的安装方式有立式、卧式两种
C轴流泵中的水导轴承只承受径向力，不承受轴向力
D轴流泵在平原圩区应用较多
5、关于抽水装置说法正确的是（）
A进水管道一般处于正压，出水管道一般处于负压
B安装在进水池水面以上的离心泵可以直接起动，无需充水
C安装在进水池水面以上的离心泵装置，起动前必须充水
D离心泵必须安装在进水池水面以下
6、关于水泵工作参数叙述错误的是（）
A水泵扬程指单位重量水体流过水泵后获得的能量
B泵站的净扬程又称为装置扬程
C水泵的轴功率指水泵传递给水体的功率
D泵的输入功率指动力机传递给泵轴的功率
7、由于水体泄漏引起的泵内的功率损失为（）
A机械损失功率
B容积损失功率
C水力损失功率
D总损失功率
二、是非题
1、水泵种类按照工作原理分，主要有叶片泵、容积泵、混流泵和其他类型泵。
（）
2、叶片泵利用叶轮的旋转将机械能转化为所输送的液体的能量。
（）
3、双吸离心泵的填料密封是为了防止泵内高压水体大量流出泵外。
（）
4、按扬程由高到低排列，通常依次是轴流泵、离心泵、混流泵。
（）
4
5、导叶体的作用一是扩散水流，回收部分功能，二是将叶轮输出的水流的轴向运动变
为旋转运动。
（）
6、中小型、低比转速混流泵多为蜗壳式结构，高比转速的混流泵为导叶式结构。
（）
7、水泵装置由水泵、动力机、传动机构、管（流）道和各种附件组成。
（）
8、轴流泵的特点是扬程低、流量大。
（）
9、单吸离心泵与双吸离心泵相比，其优点是叶轮上无轴向力作用。
（）
10、口环的作用是防止运转时泵内高压水流泄出泵外，而在起动时，则防止外界的空
气进入泵体（）
三、思考题
1、水泵的主要部件有哪些，各个部件的作用分别是什么？
2、从几何形状看，离心泵、混流泵、轴流泵叶轮有何区别，主要工作性能有何差异？
3、已知水泵进、出口的速度、压强和基准面以上的高度，写出泵扬程的表达式。
分析
水泵扬程的测量方法。
4、离心泵抽水装置包括哪几个部分？
各部分的作用分别是什么？
第二章水泵的基本理论
教学目标：
了解水泵内部流动的特征，熟悉水泵叶轮经进出口速度三角形的绘制方法、
水泵基本方程推导的三个假定和应用动量矩原理推导水泵基本方程的方法，以及基本方程的意义；了解轴流泵升力理论，明白轴流泵的叶片扭曲的道理；理解水泵相似的概念，掌
握水泵相似律和比例律的基础理论和应用条件，熟悉水泵的性能换算方法，掌握比转速的实质与应用方法。
自学内容：
第一节水泵内部流动理论分析
第二节水泵的基本方程
第三节轴流泵升力理论
第四节相似律
第五节比转速
自学要求：
重点介绍叶片泵进、出口速度三角形的概念，叶片泵基本方程的实质及应用，叶片泵相似律和比例律的理论基础，叶片泵相似律和比例律的应用，比转速概念的意义与作用；难点为叶片泵基本方程的推导与理解，叶片泵相似律和比例律的理论基础，比转数的实质与应用。
5
自测题:
2：
一、选择题
1．轴流泵设计时，通常使叶轮进口处水流无旋（即Ｖｕ１＝0），如果该泵运行时，由于某
种原因，使叶轮进口处出现与叶轮旋转方向相反的螺旋流，则。
Ａ、理论扬程和流量均减小
Ｂ、理论扬程增加而流量减小
Ｃ、理论扬程和流量均增加
Ｄ、理论扬程减小而流量增加
2．某一台泵，抽水时泵出口的压力表读数为Ｐ水，抽汽油时泵出口的压力表读数为Ｐ汽，
则Ｐ水和Ｐ汽的关系为。
Ａ、Ｐ水>Ｐ汽
Ｃ、Ｐ水=Ｐ汽
Ｂ、Ｐ水<Ｐ汽
Ｄ、不能确定
3．一台双吸离心泵，n＝1450r/min，高效点的流量Q＝0.4m3/s，扬程H为30m，则该泵
的比转数为。
Ａ、261
Ｂ、184
Ｃ、439
Ｄ、369
4．根据叶片泵基本方程，泵的理论扬程仅与有关。
Ａ、进出口的压力
Ｃ、进出口的速度
Ｂ、进出口的动量
Ｄ、进出口的速度三角形
5．为便于推导叶片泵基本方程，对流动有三个假定，不属于假定的是。
A、流动恒定
B、流动轴对称
C、理想流体
D、进口无漩
6
6．下面不属于水泵的相似条件
A几何相似
B参数相似
C动力相似
D运动相似
7．为减少离心泵水力损失，提高效率，保证扬程随流量增大而减小，防止动力过载，叶
片出口安放角β2必需。
A、等于90°
B、大于90°
C、小于90°
D、等于0°
8．一台200QJ20-40/3井用多级潜水电泵,流量Q=20m3/h,与扬程H=40m,转速n=2850r/min,叶轮数i=3，则该泵的比转数ns为________。
A、28
B、63C、49D、111
二、判断题
1、两台水泵的比转速相等，就能判定它们一定相似。
（）
2、几何相似的两台水泵，比转速一定相等。
（）
3、水泵的比例律适用于一切水泵。
（）
4、牵连速度就是圆周速度。
（）
5、轴面速度的大小由流量和过水断面面积决定。
（）
6、轴流泵的势扬程由出口相对速度的下降而产生。
（）
7、泵的基本方程式与被抽送流体的密度无关。
（）
8、水泵性能的换算必须考虑比尺效应，只有当原型和模型的尺寸差距较小时，才能认为
效率相等。
（）
第三章水泵的能量性能
教学目标：
了解水泵理论性能的推导方法和水泵的全工况性能的概念，掌握水泵的实
际性能的特点，理解水泵的装置性能的重要性。
7
自学内容：
第一节水泵的理论性能
第二节水泵的实际性能
第三节水泵的全工况（四象限）性能
第四节水泵的装置性能
自学要求：
重点介绍水泵的实验性能及装置性能的内容及应用，全面性能曲线（四象
限特性曲线）的基本概念及特点；难点为水泵装置性能的概念，水泵全面性能曲线的应用。
自测题3：
一、选择题
1、某循环水系统，采用轴流泵，电机驱动。
当电机三相线接反而反转时，。
A、水流方向不变，流量增加
B、水流方向不变，流量减少
C、水流方向反向，流量增加
D、水流方向反向，流量减少
2、某轴流泵站在没有断流措施的情况下停机，水将倒流，轴流泵最终将处于工况。
A、正转水泵
B、水轮机
C、反转水泵
D、制动
3、离心泵的基本性能曲线中，随流量增加而单调增加的曲线是。
A、Q曲线
B、NQ曲线
C、HQ曲线
D、都是
4、轴流泵在小流量工况运行时出现的“二次回流”现象，是由决定的。
A叶片的扭曲形状
B叶片的数目
C叶轮转速
8
D轮毂比
5、扬程变化必然引起流量的变化，如果流量变化而轴功率变化较小，则认为这种泵具有
无过载特性，下列比较接近这一特性。
A、离心泵
B、涡壳式混流泵
C、轴流泵
D、导叶式混流泵
二、判断题
1、如果将一台正常运行的离心泵的出口阀门关死，泵的有效功率、轴功率、效率均为零。
（）
2、根据性能曲线的特点，离心泵应关阀启动，轴流泵应开阀启动。
（）
3、马鞍区的谷底扬程和峰顶扬程之间是轴流泵的不稳定区。
（）
4、大中型泵站，通常通过模型试验提供水泵装置性能曲线，水泵装置指的是水泵和进、
出水管路及管件的组合。
（）
5、水泵可作为水轮机运行，将水的位能转化为机械能。
（）
第四章水泵运行工况点的确定与调节
教学目标：
掌握确定水泵运行工作点的方法，了解水泵并联运行和串联运行的特点，学会确定水泵并联运行和串联运行工作点的方法；掌握水泵工作点调节的方法及原理。
自学内容：
第一节水泵运行工作点
第二节水泵并联运行
第三节水泵串联运行
第四节水泵在分支管路中运行
第五节水泵工况的调节
自学要求：
重点介绍影响水泵工作点的因素，水泵装置的需要扬程曲线的绘制及水泵工作点的确定方法，水泵工作点调节的方式及原理；难点为水泵串、并联工作情况下各台水泵工作点的确定，轴流泵变角调节的特点及性能分析。
自测题4：
一、选择题
9
1、水泵串联运行时，每台水泵通过的流量，总扬程为。
（）
A相等，扬程较高水泵的扬程
B相等，两台水泵扬程之和
C不相等，扬程较高水泵的扬程
D不相等，两台水泵扬程之和
2、车削定律以为前提。
（）
A进口速度三角形相似
B出口速度三角形相似
C扬程不变
D效率不变
3、下面不是水泵工况点调节常用方法的是。
（）
A变角调节
B变径调节
C变阀调节
D变速调节
4、两台水泵并联运行时的总流量比其中一台泵单独运行时的流量要。
（）
A偏大
B偏小
C相等
D不确定
5、水泵工况点是。
（）
A水泵H-Q曲线与需要扬程曲线H-Qr的交点；
B水泵Q曲线与需要扬程曲线H-Qr的交点；
C水泵Q曲线与水泵H-Q曲线的交点；
D水泵H-Q曲线与水泵NQ曲线的交点。
二、是非题
1、按一般农用排灌抽水装置H需=H净+h损=H就是水泵工作点，那么只要测得净扬程，
用水泵铭牌所注扬程，减去净扬程就得到管路水头损失值h损。
（）
2、当管路上阀门开度关小时，水泵出口压力表读数增大，说明水泵扬程提高了。
所
10
以闸阀调节可以把水提得更高，是经济适用的。
（）
3、在装置已定的情况下，两台水泵并联时单台水泵的流量比同一台水泵单独运行时
的流量要小些，这说明并联运行并不经济。
（）
4、轴流泵在叶片安放角小角度启动和停机是有利的，为正常操作。
（）
5、在车削定律推导时，假定各点的效率相等，故车削抛物线就是等效率曲线。
（）
第五章水泵的汽蚀性能
教学目标：
了解水泵汽蚀现象、吸上真空高度、装置汽蚀余量等概念，熟悉汽蚀基本方程的推导、汽蚀相似律的推导过程，掌握水泵安装高度的计算方法和汽蚀防护措施。
自学内容：
第一节水泵的汽蚀
第二节水泵的汽蚀基本方程
第三节汽蚀余量
第四节水泵的吸上真空高度
第五节汽蚀相似律与汽蚀比转速
第六节水泵安装高度的确定和汽蚀防护
自学要求：
重点介绍水泵的汽蚀与空化、允许吸上真空高度、装置汽蚀余量等概念，汽蚀基本方程的推导,水泵汽蚀相似定律及应用。
难点为汽蚀基本方程的推导及理解，水泵汽蚀相似定律、相似判据及汽蚀比转速的概念与理解。
自测题5：
一、选择题
1、下面哪一项不是汽蚀的危害？
（）
A水泵性能下降
B过流部件剥蚀
C装置汽蚀余量增大
D产生振动和噪音
2、水泵的有效汽蚀余量与下列哪个因素无关？
（）
A水泵装置进水侧
B液面上的大气压力
C水泵安装高度
11
D水泵制造质量
3、NPSHa＞NPSHr时，水泵__________________。
（）
A发生汽蚀
B可能发生汽蚀
C不会发生汽蚀
D可能不会发生汽蚀
4、汽蚀相似律反映了几何形状相似、运行工况相似的水泵汽蚀性能之间的关系。
在相似水泵中，__________________。
（）
A转速越大，必需汽蚀余量越大
B尺寸越大，NPSHr越小
C转速越大，抗汽蚀性能越差
D对于同一台水泵，NPSHr与转速的平方成正比
5、对于某水泵装置，以下不能防止或减轻水泵汽蚀的措施有：
（）
A加大进水管直径
B及时清除进口拦污栅处的杂物
C合理设计水泵进水池
D提高水泵转速
二、是非题
1、水的液态转为气态的过程叫汽化，此时相应的压力称为汽化压力。
（）
2、水泵吸水侧能量扣除吸上高度和吸水管损失超过当时当地汽化压力所剩的富余能
量就是汽蚀余量。
（）
3、有效汽蚀余量的大小不仅与水泵装置进水侧的情况有关，也与出水侧的情况有关。
（）
4、水泵允许吸上真空高度越大，越容易发生汽蚀。
（）
5、水泵的安装高度就是水泵基准面的海拔高程。
（）
三、思考题
1、发生汽蚀时，不同比转数的水泵性能下降形式为何不同？
2、汽蚀的防护措施有哪些？
第六章水泵的选型和配套
教学目标：
了解泵站主要辅助设备作用和选择，熟悉直接传动和间接传动的特点及应
12
用场合，掌握水泵选型原则、选型步骤和配套功率确定方法。
自学内容：
第一节水泵选型
第二节水泵的动力机配套
第三节传动装置
第四节泵站辅助设备
自学要求：
重点介绍确定水泵选型的意义、基本原则和方法，泵站主要设备的作用和选择。
难点为水泵类型的确定及水泵选型中需考虑的几个问题。
自测题6：
一、选择题
1、在有足够的空间布置动力机时，选择动力机与水泵直接传动方式的条件是
_______。
（）
A转速相同，转向不同，两者轴线在一条直线上
B转速相同，转向相同，两者轴线在一条直线上
C转速相同，转向相同，两者轴线平行
D转速相同，转向相同，两者轴线交叉
2、以下哪种传动方式不属于间接传动的范畴：
（）
A三角皮带传动
B行星齿轮传动
C弹性联轴器
D液力联轴器
3、通风设计中不能有效改善泵房通风效果的措施是：
___________。
（）
A增加进、排风口中心之间的垂直距离
B增加进、出风口面积
C增加机械通风设备
D增加泵房内外温差
4、声波源或观察者或两者相对于传输介质运动时，观察者收到的频率和波源的频率
___________。
（）
A相同
B不同
C有时不同
13
D偶尔相同
5、以下有关液力联轴器说法错误的是：
___________。
（）
A能够在较宽的范围内实现无级调速
B能使动力机无负荷启动
C能达到节能的目的
D能减轻水锤的作用
6、水泵的配套功率是根据水泵工作范围内的___________确定的。
（）
A最大轴功率
B最大有效功率
C最大输出功率
D最大机械功率
二、是非题
1、水泵与电机之间的传动可以不设传动装置。
（）
2、刚性联轴器采用螺栓刚性连接，在传递载荷时能有效地缓和冲击和吸收振动。
（）
3、采用真空泵抽真空充水易于实现水泵机组自动控制和无人值守。
（）
4、涡轮流量计和涡街流量计可安装在水泵装置进、出水管道的任何部位。
（）
5、起重设备的选择主要取决于泵房高度和机组长期运行费用两大问题。
（）
三、思考题
1、水泵选型中应注意哪些问题？
2、试比较各种传动方式的优缺点。
第七章水泵站工程规划
教学目标：
熟悉农用泵站工程规划基本原则，掌握农用泵站扬水区划分、站址选择及
泵站特征水位和扬程的确定方法；了解城市给水泵站和排水泵站的规划原则；熟悉泵站建
筑物及其不同枢纽布置的特点。
自学内容：
第一节农用泵站规划
第二节城市泵站规划
第三节泵站枢纽布置
自学要求：
熟悉农用泵站工程规划基本原则，掌握农用泵站扬水区划分、站址选择及
14
泵站特征水位和扬程的确定方法；了解城市给水泵站和排水泵站的规划原则；熟悉泵站建筑物及其不同枢纽布置的特点。
自测题7：
一、是非题
1、对于高扬程灌区，用最小功率原理计算得出的站址高程即为泵站实际的站址高程。
（）
2、对于有引渠的泵站，进水池水位等于水源水位减去引渠的沿程损失。
（）
3、排水泵站规划时应充分利用当地的自排条件。
（）
4、集中建大站的优点是单位装机容量造价低，输电线路断，便于集中管理。
（）
5、排水面积较大、排水扬程较高的涝区宜采用一级排水方式。
（）
6、对于某些地面高差较大但面积不大的灌区，可采用一站分级提水、分区灌溉。
（）
7、灌溉泵站设计流量取决于灌溉设计保证率及灌溉面积。
（）
8、泵站站址选择应综合考虑水源、地形、地质、交通等条件。
（）
二、思考题
1、抽水灌区一般有哪些划分方法？
各有什么特点？
2、对于高扬程灌区，分级提水为何能节省功率？
3、站址选择应考虑哪些因素？
4、泵站进口主要有哪些运行水位？
在泵站设计各有什么作用？
5、排水泵站规划应注意哪些问题？
第八章泵房
教学目标：
熟悉泵房的结构特征和不同型式泵房的适用场合，掌握泵房内部布置和尺寸确定的原则及泵房整体稳定分析计算方法。
自学内容：
第一节泵房的结构型式
第二节泵房内部布置和尺寸确定
第四节泵房主要构件及计算
自学要求：
重点介绍泵房结构的基本类型、适用场合及其优缺点，房整体稳定及地基应力校核的四种计算工况、适用场合及注意事项。
难点为泵房整体稳定及地基应力校核计算工况的选择依据及适用场合。
自测题8：
15
一、选择题
1、以下哪种类型的泵房整体性最好。
（）
A分基型泵房
B干室型泵房
C湿室型泵房
D块基型泵房
2、水泵安装高程主要由和水泵的气蚀性能决定。
（）
A进口最高运行水位
B进口最低运行水位
C设计水位
D平均水位
3、泵房基础与机组基础分开，无水下部分是哪种泵房的结构特点。
（）
A分基型
B干室型
C湿室型
D块基型
4、以下哪个不属于墩墙式湿室泵房的结构特点？
（）
A泵房下部有一个与前池相通并充满水的
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