【正文】 泵工作范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)于最大軸功率時(shí)的 流量 m3／ S； H—— 水泵工作范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)于流量 Q時(shí)的揚(yáng)程， m； η—— 水泵工作范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)于流量 Q時(shí)的效率，％； η傳 —— 傳動(dòng)效率，％。因?yàn)樵谒眠\(yùn)行中，電壓的波動(dòng)使水泵轉(zhuǎn)速變化引起軸功率的變化，水泵、電動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)中允許誤差，水泵和管路特性變化、水泵工況點(diǎn)的移動(dòng)、水中含沙量的變化、填料過(guò)緊及其他條件的變化等，都可引起水泵軸功率的增加，使動(dòng)力機(jī)發(fā)生超負(fù)載現(xiàn)象。 （三）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，雖根據(jù)水泵轉(zhuǎn)速和選用的傳動(dòng)方式確定的。 二、柴油機(jī)與水泵的配套 柴油機(jī)由于機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，已成為無(wú)電地區(qū)農(nóng)田灌溉、排水的主要?jiǎng)恿χ?。柴油機(jī)的性能主要包括柴油機(jī)的 工作指標(biāo) 和 特性 。柴油機(jī)工作時(shí)要求產(chǎn)生較大的動(dòng)力，而又消耗較少的燃料，即有較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 (1)柴油機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo) 1)有效功率。有效功率是通過(guò)測(cè)功器測(cè)定柴油機(jī)的輸出扭矩和運(yùn)行轉(zhuǎn)速，經(jīng)計(jì)算而確定的。 標(biāo)定功率是柴油機(jī)銘牌上標(biāo)明的功率 ， 它是柴油機(jī)生產(chǎn)廠對(duì)柴油機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速 、標(biāo)定時(shí)間下運(yùn)行時(shí)保證其可靠性所規(guī)定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 。 前三種功率分別是指柴油機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 15min、 1h、 12h的最大有效功率 。 與標(biāo)定功率相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱為標(biāo)定轉(zhuǎn)速 。 如果銘牌上未標(biāo)明持續(xù)功率者 ，可按 12h功率的 0． 9倍換算 。柴油機(jī)單位氣缸容積所發(fā)出的有效功，稱為平均有效壓力。它是衡量柴油機(jī)動(dòng)力輸出強(qiáng)度的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。 柴油機(jī)曲軸輸出的扭矩 ， 稱為有效扭矩 ， 用符號(hào) Me表示 ， 單位 N 它表示柴油機(jī)克服工作機(jī)械阻力矩能力的大小 ， 但不表示做功的快慢 。 (2)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 1)燃油消耗量。 2)燃油消耗率。h)。 2．柴油機(jī)的特性及特性曲線 柴油機(jī)的主要性能指標(biāo)在不同工作狀況下的變化規(guī)律稱柴油機(jī)的特性。特性曲線是生產(chǎn)廠家通過(guò)試驗(yàn)而繪制的，在其說(shuō)明書或產(chǎn)品樣本上均可查到。 在供油量不變的條件下，柴油機(jī)的有效功率 Ne、有效扭矩 Me和耗油率 ge等性能指標(biāo)與轉(zhuǎn)速間的變化關(guān)系，稱為速度特性。柴油機(jī)的油門手桿固定在不同位置，可以測(cè)出不同的速度特性曲線。 由圖 41可看到：當(dāng)轉(zhuǎn)速增加后，有效功率 Ne隨之上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定數(shù)值時(shí)有效功率下降。耗油率ge隨轉(zhuǎn)速的增加而降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速為 n0時(shí)耗油率最小，隨著轉(zhuǎn)速的再增加，耗油率又增大，形成兩端略高中間低的曲線。 圖 41 柴油機(jī)速度特性曲線示意圖 (2)負(fù)荷特性和負(fù)荷特性曲線 柴油機(jī)在保持轉(zhuǎn)速不變的條件下，耗油量 Gt和耗油率 ge隨有效功率 Ne而變化的關(guān)系，稱為負(fù)荷特性。由該圖可看出，在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，不同負(fù)荷下的耗油量 Gt基本上是一條上升的直線，而耗油率 ge的變化則是一條具有最小值的曲線。而隨著負(fù)荷的再增加，耗油量增加，耗油率反而又增加。所以，柴油機(jī)的持續(xù)功率一般標(biāo)定在耗油率的最低點(diǎn)附近。由圖可看出，不同的轉(zhuǎn)速，對(duì)應(yīng)于最小耗油率的負(fù)荷不同。 圖 43 柴油機(jī)部分負(fù)荷特性曲線示意圖 (3)調(diào)速特性和調(diào)速特性曲線 裝有調(diào)速器的柴油機(jī)，在正常負(fù)荷時(shí)，其轉(zhuǎn)速、耗油量和耗油率等隨負(fù)荷變化而變化的關(guān)系，稱為柴油機(jī)的調(diào)速特性。 由該圖可看出，當(dāng)機(jī)器空載時(shí)，轉(zhuǎn)速 n為 2160r／ min，當(dāng)負(fù)荷逐漸增大時(shí)，轉(zhuǎn)速隨之而降低。在正常負(fù)荷下，調(diào)速器能使柴油機(jī)保持在 2022～ 2160r／ min之間穩(wěn)定工作。當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，由于調(diào)速器起不到調(diào)大供油量的作用，調(diào)速特性按 be段曲線變化。如負(fù)荷降低，則應(yīng)改變油門位置，降速運(yùn)行，才能使柴油機(jī)在低耗下工作，取得經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果。 1．功率的確定 2．轉(zhuǎn)速的確定 3．耗油率的確定 4．柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的選擇 1．功率的確定 從特性曲線分析看到，要獲得柴油機(jī)較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，選型時(shí)應(yīng)使計(jì)算的水泵配套功率與柴油機(jī)的額定功率相符合，避免過(guò)大或過(guò)小。 2．轉(zhuǎn)速的確定 選配柴油機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮使柴油機(jī)在耗油率最低的轉(zhuǎn)速下正常工作。如選不到與水泵轉(zhuǎn)速一致的柴油機(jī)，就應(yīng)使兩者轉(zhuǎn)速比較接近，而后再進(jìn)行傳動(dòng)裝置計(jì)算。但水泵的轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過(guò)柴油機(jī)的變速范圍。在確定耗油率時(shí)，除考慮正常負(fù)荷下的耗油率最小外，還要考慮選轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化時(shí)耗油率上升不大的機(jī)型。這樣可減少土建投資和維護(hù)、維修費(fèi)用等。傳動(dòng)設(shè)備分為直接傳動(dòng)和間接傳動(dòng)兩種。如果兩者轉(zhuǎn)速不等，或旋轉(zhuǎn)方向不同，且軸線不在一條直線上時(shí)，采用 間接傳動(dòng) 。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)化程度的提高，液壓傳動(dòng)、電磁傳動(dòng)等也將被廣泛使用。直接傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)主要是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、安全可靠、傳動(dòng)效率高、占地面積??；其缺點(diǎn)主要是不便于轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，不利于小型動(dòng)力機(jī)的綜合利用。 （一）剛性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器有多種結(jié)構(gòu)型式，常用的結(jié)構(gòu)型式為凸緣聯(lián)軸器。兩半聯(lián)軸器用螺栓連接，半聯(lián)軸器與軸之間用鍵連接。 圖 45 剛性凸緣聯(lián)軸器 (a)鍵連接， (b)鍵加拼緊螺母連接 l一動(dòng)力機(jī)軸； 2一連接螺栓； 3一鍵； 4一泵軸； 5一拼緊螺母 剛性凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞轉(zhuǎn)矩大，成本低。 （二）彈性聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器常用的有 圓柱銷 彈性聯(lián)軸器和 爪形 彈性聯(lián)軸器。由于彈性圈是用橡膠或皮革制成的，具有緩沖和減振作用。圓柱銷彈性聯(lián)軸器如圖 46所示。星形彈性塊用橡膠制成，具有良好的彈性。爪形彈性聯(lián)軸器如圖 47所示。 圖 47 爪形彈性聯(lián)軸器 1一水泵聯(lián)軸器； 2一彈性塊； 3一動(dòng)力機(jī)聯(lián)軸器 圓柱銷和爪形彈性聯(lián)軸器的性能及優(yōu)、缺點(diǎn)見表 42。m） 軸徑范圍（ mm） 最大轉(zhuǎn)速范圍（ r/min） 60~15000 25~180 1100~5400 20~600 15~65 3800~10000 允許使用 差值 兩軸夾角軸 對(duì)中偏差（ mm） ≤40′ ~ ≤40′ + 使用條件 正反轉(zhuǎn)變化多、啟動(dòng)頻繁、高轉(zhuǎn)速（低轉(zhuǎn)速不宜使用）使用溫度 20~50℃ 小功率、高轉(zhuǎn)速，一般油泵及控制器使用，沒(méi)有急劇沖擊負(fù)荷，軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力在 2500Pa以下 優(yōu)點(diǎn) 彈性較好，緩沖減震，不需潤(rùn)滑 外形尺寸小，飛輪力矩很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便 缺點(diǎn) 加工技術(shù)要求高，造價(jià)較高 星型橡膠易損 注 表中 d為聯(lián)軸器直徑，單位 mm。 （一）齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)是靠?jī)蓚€(gè)齒輪的輪齒嚙合運(yùn)動(dòng)來(lái)傳遞能量的。根據(jù)水泵軸與動(dòng)力機(jī)軸的相對(duì)位置不同，所采用的齒輪傳動(dòng)形式不同。 齒輪傳動(dòng)具有傳遞效率高、傳遞功率范圍大、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比精確、操作安全、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。 圖 48 齒輪傳動(dòng) (a)圓柱齒輪傳動(dòng)， (b)傘形齒輪傳動(dòng) （二）皮帶傳動(dòng) 皮帶傳動(dòng)是由皮帶和皮帶輪組成的，依靠皮帶及皮帶輪之間的摩擦來(lái)傳遞功率。其缺點(diǎn)是：泵及動(dòng)力機(jī)軸和軸承均受一定的彎曲應(yīng)力，傳動(dòng)比不易控制，傳動(dòng)效率低，占地面積大等。 皮帶傳動(dòng)的形式 分為 開口傳動(dòng) 、 交叉?zhèn)鲃?dòng) 和半交叉?zhèn)鲃?dòng) 三種。當(dāng)水泵和動(dòng)力機(jī)的兩軸平行，旋轉(zhuǎn)方向一致時(shí)，用開口傳動(dòng)。 (2)交叉?zhèn)鲃?dòng)。常采用平皮帶傳動(dòng)。半交叉?zhèn)鲃?dòng)適用于水泵和電動(dòng)機(jī)的兩軸成 90。 圖 410 三角帶傳動(dòng)示意圖 2．皮帶傳動(dòng)的有關(guān)計(jì)算 皮帶傳動(dòng)的技術(shù)關(guān)鍵是根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)速、形式等要求，確定大小皮帶輪的直徑、中心距、皮帶長(zhǎng)度、寬度及皮帶輪的結(jié)構(gòu)、尺寸等。當(dāng)不計(jì)皮帶在皮帶輪上打滑丟轉(zhuǎn)時(shí)，其關(guān)系為 動(dòng)泵泵動(dòng)DDnn?式中 n動(dòng) —— 動(dòng)力機(jī)的額定轉(zhuǎn)速， r／ min； n泵 —— 水泵的額定轉(zhuǎn)速， r／ min； D動(dòng) —— 動(dòng)力機(jī)皮帶輪的直徑， mm； D泵 —— 水泵皮帶輪的直徑， mm。平皮帶傳動(dòng)由于皮帶與皮帶輪接觸面積小，其 i值較小，一般 i3，最大不超過(guò) 5。 在實(shí)際運(yùn)行中，因摩擦力不夠，致使皮帶打滑而丟轉(zhuǎn)，降低了額定轉(zhuǎn)速，因此計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮打滑系數(shù)。即三角帶傳動(dòng)的皮帶輪直徑計(jì)算公式為 (410) 平皮帶傳動(dòng)的皮帶輪直徑計(jì)算公式為 (411) 泵動(dòng)動(dòng)泵 nnDD)~(?泵動(dòng)動(dòng)泵 nnDD)~(?圖 411 皮帶輪不同直徑及兩輪中心距示意圖 兩皮帶輪的中心距離如圖 411所示 。 S太大 ， 皮帶過(guò)長(zhǎng) ， 工作易引起振動(dòng) ， 降低傳動(dòng)效率 ， 且易損壞皮帶 ， 泵房面積大 ， 增加基建投資； S太小 ， 小皮帶輪包角不足 ， 皮帶與皮帶輪之間接觸面積小 ， 皮帶易打滑丟轉(zhuǎn) ， 傳動(dòng)效率和使用壽命降低 ， 造成浪費(fèi) 。 (2)兩皮帶輪中心距離 (3)皮帶長(zhǎng)度的計(jì)算 SDDDDSL4)()( 2小大小大?????SDDDDSL4)()( 2小大小大?????SDDDDSL2)(22小大小大????? 當(dāng)兩皮帶輪中心距離確定之后，需計(jì)算皮帶的長(zhǎng)度。 交叉式： 半交叉式： 式中 L—— 皮帶總長(zhǎng)度， mm； S—— 兩皮帶輪中心距離， mm； D大 —— 大皮帶輪的直徑， mm； D小 —— 小皮帶輪的直徑， mm； 各種傳動(dòng)方式的比較見表 44。 本小節(jié)討論： ▓ 管路的選擇和配套 ▓ 管路附件的選配 一、管路的選擇和配套 管路的選擇和配套主要是選配適宜的管材、管徑及合理的布臵形式。 進(jìn)水管路 出水管路 (一 )進(jìn)水管路的選配 1．管路布置應(yīng)考慮的因素 進(jìn)水管路一般較短。 (2)盡量使進(jìn)水管路長(zhǎng)度短、管件少，管線平直、轉(zhuǎn)彎小，以減小進(jìn)水管路的水頭損失。如確實(shí)需要安裝，應(yīng)水平安放并不要經(jīng)常開、關(guān)，且應(yīng)保持常開狀態(tài)，避免上部存氣，影響葉輪進(jìn)口的流態(tài)均勻。所以常選用鋼管。由于無(wú)縫鋼管價(jià)格昂貴，一般很少使用。 無(wú)縫鋼管 無(wú)縱縫，橫縫用焊接、法蘭連接成整體，強(qiáng)度高，造價(jià)高，施工困難。 適用高水頭小流量電站。 適用于各種直徑、水頭，造價(jià)低。 (2) 相鄰管壁厚度差 ≯ 2mm，內(nèi)部光滑，外部成臺(tái)階狀。 但管徑太大 ，其造價(jià)又太高 。 （ 415） 或 (416) 式中 D—— 進(jìn)水管直徑 ， mm； Q—— 進(jìn)水管中流量 ， m3／ s； V—— 管中控制流速 ， m／ s， 一般控制流速為 ～ ／ s。 VQD?2?QD )~(? (二 )出水管路的選配 出水管路是指水泵出口至出水池之間的管路。 1．出水管路管線的選擇 出水管路一般較長(zhǎng) ， 管線選擇的正確與否 ，對(duì)泵站的安全運(yùn)行和工程投資影響很大 。 (2)管線盡可能減少轉(zhuǎn)彎 ， 以減小水頭損失 。 如確需經(jīng)過(guò)地質(zhì)條件差或填方地段時(shí) ， 要采取工程措施加以處理 。 (5)管路需跨越山洪溝道時(shí) ， 要考慮防洪排洪措施 。 (1)鋼管。 缺點(diǎn)：造價(jià)高、易腐蝕、使用時(shí)需在表層涂較好的防腐材料。 2．出水管材的種類及