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  • 《水泵及水泵站》课程自学指导书
    发布日期: 2016 - 05 - 29 访问次数: 字号:[ ]

      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。

      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

    日期

    自学进度要求

    自测题

    自学章节

    内容

    自学时数

    作业

    题号

    时数

    交纳期限

    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

    15

    3

    2

     

    7、8

    水泵运行工况点的确定与调节

    6

    4

    2

     

    9、10

    水泵的汽蚀性能

    12

    5

    3

     

    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

    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。(   )

      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。

      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.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、63

      C、49

      D、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。

      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、曲线

      B、曲线

      C、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

      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

    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  水泵曲线与需要扬程曲线H-Qr的交点;

      C  水泵曲线与水泵H- Q曲线的交点;

      D  水泵H- Q曲线与水泵曲线的交点。

      二、是非题

      1、按一般农用排灌抽水装置就是水泵工作点,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。(    )

      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

    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

    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:

    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地下室

      B  有单独的进水室,进水条件好

      C  墙后土压力小

      D  结构简单,施工方便

    5、当站身稳定计算中Kc不满足规范要求时,采用以下哪个措施无效。(    )

      A  .改变泵房结构尺寸

      B  加长防渗铺盖,延长渗径

      C  改变水泵在泵房内的位置

      D  设置钢筋混凝土阻滑板

    二、是非题

    1、堤后式泵房不直接承受上游水压力的作用。(    )

    2、泵房底板是整个泵房结构的基础,它承受上部结构重量和作用荷载并均匀地传给地基,依靠它与地基接触面的摩擦力抵抗水平滑动。(    )

    3、排架式泵房结构轻、用材料省,其稳定计算的主要内容包括抗滑、抗倾、地基应力等内容。(    )

    4、主泵房机组台数较多、长度较长时,应设置永久沉降缝,永久沉降缝可设在机组的中心线上,便于结构对称,施工也较方便。(    )

    5、湿室型泵房水泵喇叭口高程的确定与进水池内最低运行水位有关,喇叭口淹没水深如能满足要求,则水泵就不会发生汽蚀。(    )

    三、思考题

    1、泵房设计应注意哪些原则?

    2、简述分基型、干室型、湿室型、块基型泵房的结构特点?

    3、泵房内机组及电气设备布置有哪些形式?各有什么特点?

    第九章   进水建筑物

      教学目标:了解泵站进水建筑物的组成和分析进水流态对水泵工作状况的影响,熟悉进水建筑物的作用、类型、设计要求及改善水泵进水条件的措施。

      自学内容:

    第一节  引水渠

    第二节  前池

    第三节  进水池

    第四节  进水流道

      自学要求:重点介绍进水流态对水泵工作状况的影响,前池、进水池(进水流道)的水力设计与进水流态的关系。难点为前池、进水池及进水流道内的基本流态及对进水建筑物水力设计的影响。

      自测题9:

    一、选择题

      1.肘形进水流道适用于立式轴流泵或导叶式混流泵,其特点是高度( )而宽度( )。

      (A)较大,较小;(B)较小,较大;(C)较小,适中;(D)适中,较大。

      2.钟形进水流道的显著特点是高度(  )、宽度(  ),这对于站址地质条件较差的泵站,具有重要意义。

      (A)较大,较小;(B)较小,较大;(C)较小,适中;(D)适中,较大。

      3.根据进水流道的基本水动力学特性,可将进水流道分为单面进水和四面进水两大类型。属于单面进水的流道有( );属于四面进水的流道有( )。

      (A)钟形进水流道和簸箕形进水流道,肘形进水流道和斜式进水流道 

      (B)肘形进水流道和钟形进水流道,斜式进水流道和簸箕形进水流道

      (C)斜式进水流道和簸箕形进水流道,肘形进水流道和钟形进水流道

      (D)肘形进水流道和斜式进水流道,钟形进水流道和簸箕形进水流道。

      4.叶轮中心高度是进水流道设计中最重要的参数,此高度( ),对水泵进口流态( ),但所需的泵站土建投资( )。在设计进水流道时应兼顾这两方面的要求。

      (A)愈小,愈有利,愈多;(B)愈大,愈不利,愈多;(C)愈大,愈有利,愈多;(D)愈大,愈有利,愈少。

      5.若钟形流道的宽度( ),就有可能产生附壁涡带。钟形流道对( )的要求较为严格,主要是为了防止产生侧壁涡带。

      (A)偏小,长度;(B)偏大,高度;(C)偏小,宽度;(D)适中,宽度。

      6.在几何尺寸方面,四面进水的进水流道要求具有适宜的( )、有足够的( )及一定的( ),以便水流尽可能均匀地通过喇叭管与流道底板之间的空间从四面进入喇叭管。

      (A)长度,高度,长度;(B)悬空高,宽度,后壁空间;(C)长度,高度,后壁空间;(D)悬空高,宽度,长度

    二、判断题

      1.大、中、小型泵站一般都采用专门设计的进、出水流道。(    )

      2.进水流道和出水流道都不是水泵装置的重要组成部分。(    )

      3.钟形进水流道设计不当,易在流道内产生涡带。(    )

      4.斜式进水流道与斜式轴伸泵装置配套应用,按水泵轴线与铅垂线的夹角一般分为45°、30°和15°三种型式,以适应不同的水泵装置扬程。(    )

      5.簸箕形进水流道的基本尺寸介于肘形流道和钟形流道之间。(    )

      6.进水流道的首要任务是:为水泵进口提供良好的流态、保证水泵机组稳定高效运行。(    )

    7.进水流道每个几何参数的确定都服从于泵房结构方面的要求。(    )

    第十章  出水建筑物

      教学目标:了解泵站出水建筑物的组成及虹吸式出水流道的工作过程及设计方法,熟悉出水池和压力水箱的类型、作用与设计要求,会进行出水池流态分析和尺寸的确定;理解高扬程泵站对出水管道的要求和设计方法,熟悉出水流道和断流方式的种类及其适用场合。

      自学内容:

    第一节  出水池

    第二节  压力水箱

    第三节  出水管道

    第四节  出水流道

      自学要求:重点介绍泵站的出水形式,高扬程泵站对出水管道的要求和设计方法,出水池形状对流态的影响及出水池尺寸的确定,虹吸式出水流道的工作过程。难点为虹吸式出水流道的工作过程及设计方法。

      自测题10:

    一、选择题

    1、影响正向出水池长度的因素包括(    )

      (A)出水管口淹没深度

      (B)出水管出口流速

      (C)出水池中的台坎

      (D)水泵机组台数

    2、对于单管正向出水池,设出水管口直径为,则出水池宽度可取(     )

      (A) 

      (B)

      (C) 

      (D)

    3、出水池的池顶高程按(    )确定

      (A)出水池设计水位+安全超高

      (B)出水池最高水位+安全超高

      (C)站房地面高程

      (D)出水池最高运行水位+安全超高

    4、压力水管线路选择时,应注意(    )

      (A)管线尽量垂直等高线,以缩短管道长度

      (B)尽可能减少转弯,以减少水力损失

      (C)地基坚实,应避开地质不良地段;不能避开时,应采取安全可靠的工程措施

      (D)管线宜布置在最低压坡线以下

    5、压力管道的布置方式包括(    )

      (A)管道平行布置

      (B)管道收缩布置

      (C)管道串联布置

      (D)管道并联布置

    6、作用在镇墩上的荷载组合工况有(    )

      (A)水泵正常运行

      (B)水泵正常停机

      (C)事故停机

      (D)发生地震特殊工况

    7、按出水池与泵房的关系,可将出水池分为      和      两种形式,前者将出水池与泵房分开建造,多用于      ,后者将出水池与泵房建成一个整体,多用于      。(    )

      (A)合建式,分建式,高扬程泵站,低扬程泵站

      (B)分建式,合建式,低扬程泵站,高扬程泵站

      (C)分建式,合建式,高扬程泵站,低扬程泵站

      (D)合建式,分建式,低扬程泵站,高扬程泵站

    8、为降低出口流速,使出水池中不产生水跃并减少出口损失出水管出口直径宜取得     一些;另一方面,出水管出口直径也不宜      ,以免过分        配套的拍门及有关尺寸。因此,应兼顾两方面的要求,合理地确定出水管出口直径。(    )

      (A)小,太小,减小

      (B)大,太大,增大

      (C)小,太小,增大

      (D)大,太大,减小

    9、按是否有自由水面,可将出水池分为        和        两种类型,前者即通常简称的出水池,池内具有        ,后者则为封闭的        。(      )

      (A)压力水箱,开敞式出水池,有压管道,自由水面

      (B)压力水箱,开敞式出水池,自由水面,有压管道

      (C)开敞式出水池,压力水箱,有压管道,自由水面

      (D)开敞式出水池,压力水箱,自由水面,有压管道

    10、为便于      ,同时也为了      ,出水管管口与出水池池底之间一般留有(0.2~0.3)m的空间。(      )

      (A)降低出水池的高度,避免泥沙或杂物堵塞管口

      (B)拍门的安装,避免泥沙淤积

      (C)出水管道的安装,改善出水池的流态

      (D)出水管道及拍门的安装,避免泥沙或杂物堵塞管口

    二、是非题

      1、镇墩和支墩都为泵站出水管道的支承结构,设计要求管道在镇墩和支墩上均不允许有滑动。(    )

      2、在堤后式排水泵站中,若外河(出水)水位变化幅度较大时,采用压力水箱是比较经济合理的方案。(    )

      3、泵站出水管道中钢管通常采用承插式接头,而铸铁管则采用法兰联接。(    )

      4、预应力钢筋混凝土管长度大都5m,每段宜设两个支墩,分别设在每节管的1/4和3/4处。(    )

      5、设计泵站时应使出水管口高于出水池水面,造成自由出流,以便减小出口阻力,增大水泵流量。(    )

      6、水泵向外河抽水,当外河运行水位变幅大于8m时,为了减小水泵工作扬程,则泵站应设计成虹吸式出水流道。(    )

      7、虹吸出水流道泵站,正常运行时,驼峰顶正压力较大,为防止水体溢出,需设置真空破坏阀。(    )

      8、为了防止机组起动过程中快速闸门开启过慢引起机组过载,可采取设胸墙或在快速闸门的门页上开小拍门。(    )

      9、直管式出水流道断流方式通常采用快速闸门或拍门,而虹吸流道则采用真空破坏阀。(    )

      10、直管式出水流道的管线布置有上升式、水平式和下倾式,泵站设计中宜布置成上升式。(    )

       

    (6)模拟试题

    模拟试卷A卷

    一、填空题:(每空1分,共30分)

      1、按叶轮出流方向不同,叶片泵主要有            、           和             三种。

      2、抽水装置由             、             、           、           及其            组成。

      3、水泵比转速ns=               。对双吸泵,式中流量为泵流量的          ;对三级泵,式中扬程为泵扬程的         。水泵转速增加后,比转速         。

      4、水泵性能曲线与需要扬程曲线的交点为水泵运行工况点,调节工况可采用改变这两条曲线交点位置实现,其方法有           、         、           和         。

      4 !E !基型泵房自下而上可分为          层、           层、           层

    和           层。

      5、某高扬程灌区拟采用四级抽水,设一级站进水池水位为▽0.0,一级站、二级站、三级站、四级站出水池水面距水源水面分别为H1、H2、H3及H4,一级站与二级站之间、二级站与三级站之间、三级站与四级站之间、四级站以上的灌溉面积分别为ω1、ω2、ω3、ω4,假设灌水率为q,各级站的泵站效率均为η1、渠系水利用系数为η2,则一级站、二级站、三级站及四级站的功率表达式分别为:                    、                    、                  、                 。

      6、大型泵站出水流道的主要形式有               、               ,相应的断流方式分别为                    、                    。

      7、对泵站出水管道而言,停泵水锤的主要危害是                 和                 。

    二、选择题:(每空2分,共24分)

      1.机组起动时,为了减小起动转矩、避免动力机过载,对于低比转速的离心泵机组应该      ;对于高比转速虹吸出水流道的轴流泵机组可以       。

        A  关闭进水管闸阀         B  关闭出水流道真空破坏阀

        C  关闭出水管闸阀         D  在虹吸出水流道驼峰处抽真空

      2.水泵叶轮进口的旋涡方向与叶轮旋转的方向相反时,水泵的轴功率        。

        A  不变          B  增加         C  减小          D  难以确定

      3.水泵有效功率Pe与配套电动机输入功率的比值称为        。

        A  水泵效率      B  装置效率     C  电动机效率     D  机组效率

      4.为保证水泵内部不产生汽蚀,水泵进口实际吸上真空高度应       允许吸上真空高度[];装置汽蚀余量应       必须汽蚀余量r。

        A  大于              B  小于        C  等于         D  大于、等于或小于 

      5.两台同型号的离心泵并联运行,设单开一台泵时流量为Q,两台泵全开时,总流量       。

        A  等于2Q     B  小于2Q       C  大于2Q      D  不确定

      6.一台锅炉给水泵,当水温越来越高时发生汽蚀,原因是       。

        A  装置汽蚀余量增大         B  装置汽蚀余量减小

        C  必需汽蚀余量增大         D  必需汽蚀余量减小

      7.水泵比转速是指泵       工况的比转速。

        A  任意      B  最高效率        C  实际运行      D  最大流量

      8.水泵比例律适用于水泵       调节运行。

        A  变径      B  变阀        C  变角       D  变速

      9、以下对进水池、前池描述正确的有       。

      A、正向进水前池内的流态较好,不会出现大尺度的回旋

      B、水泵淹没深度太大,容易在喇叭管下方引起旋涡出现

      C、进水池宽度应综合流态及工程量确定

      D、过大的前池长度,反而会引起不良流态的产生

      10、以下对泵房结构形式描述正确的有       。

      A、当进口最低水位较低时,应采用分基型泵房,这样显著地节省泵房土建投资

      B、泵房结构形式是根据上下游水位差的大小来确定的

      C、大型块基型泵房可适用于立式、卧式等机组形式,并应设计成堤后式

      D、湿室型泵房在中小型轴流泵站中采用较多,平面形状有时也可设计成圆筒形

    三、问答题:(34分)

      1、推导出叶片泵基本方程(无限多叶片时的理论扬程表达式)。(6分)

      2、排涝泵站规划中站点布局有哪些形式?各有什么特点?(10分)

      3、简述泵站进水池内有哪些不良流态?(6分)

      4、简述墩墙式湿室型泵房的结构特点。(6分)

      5、简述大型泵站肘形进水流道纵剖面绘制的一般步骤。(6分)

    四、计算题:(12分)

      某给水离心泵站,已知水泵转速r/min时,扬程流量关系为(m),效率流量关系为 (%)。需要扬程曲线为。求

      (1)水泵最高效率点的流量、扬程、轴功率和效率;

      (2)确定水泵实际工况的流量、扬程、泵效率;

      (3)如果水泵不在最高效率点运行,请变速使水泵在最高效率点运行。求变速后的转速、流量、扬程和效率。

    模拟试卷B卷

    一、 填空题:(每空1分,共30分)

      1、单级离心泵有         和          两种,其中         离心泵具有轴向力小的优点。

      2、由于低比转速离心泵轴功率随流量的增大而        ,为避免动力机过载,机组应      起动;而轴流泵轴功率在         时最大,因此应         起动,实际上在轴流泵出水管上除用于断流的拍门外,一般不设          。

      3、按发生的部位,水泵汽蚀有            、             、           三种形式。汽蚀对水泵的危害有              、               、             。水泵进口断面单位重力水体所具有的超过饱和汽化压力的能量称                ,其值必须大于              ,水泵才不发生汽蚀。

      4、固定式泵房主要有             、            、             和            四种形式。

      5、泵站水锤大小的影响因素有:           、           、           和          等。

      6、排灌结合泵站中一站四闸枢纽布置形式可满足       、        、       和       功能。

      7、泵装置扬程是泵站                与               的水位差。

    二、选择题:(每空2分,共24分)

      1、轴流泵通常采用       和       工况调节方式。

        A  变角调节      B  关阀调节      C  变径调节      D  变速调节

      2、水泵运行的工作点,为       的交点。

        A  装置扬程曲线与损失扬程曲线          B  损失扬程曲线与水泵扬程曲线

        C  需要扬程曲线与损失扬程曲线          D  水泵扬程曲线与需要扬程曲线

      3、水泵运行时,泵装置扬程与水泵总扬程的比值称为       。

        A  水泵效率        B  机组效率           C  装置效率

        D  管道效率        E  泵站效率           F  泵站水池效率

      4、包括水泵正常与反常性能的曲线,称为       。

        A  全面性能曲线       B  型谱图               C  理论性能曲线

        D  实验性能曲线       E  通用性能曲线         F  相对性能曲线

      5、汽蚀比转速C是水泵       条件的相似判据,C值越大,其汽蚀性能越       。

        A  进口        B  差         C  出口        D  一般

        E  进口和出口                 F  好

      6、水泵比转速是指泵       工况的比转速。

        A  任意      B  最高效率        C  实际运行      D  最大流量

      7、防止水泵汽蚀的有效措施有       、       。

        A  抽真空          B  正确设计出水管       C  合理确定水泵安装高程

        D  减小吸水管管径                    E  降低转速

      8、立式轴流泵开敞式进水池临界淹没深度是指当出现       型涡时,水泵喇叭管平面到进水池水面的距离。

      A、Ⅰ

      B、Ⅱ

      C、Ⅲ

      D、Ⅳ

      9、以下关于泵站扬程叙述正确的为       :

      A、泵站扬程是出水池与进水池的水位差

      B、泵站最高扬程应该是泵站上游设计水位与下游最低水位之差

      C、水泵的设计扬程总大于泵站最高扬程

      D、泵站设计扬程小于水泵设计扬程,水泵在泵站设计扬程下工作应处在高效区

    三、简答题:(34分)

      1、推导出叶片泵比转速公式,说明公式应用需注意的问题?(6分)

      1、泵站前池内有哪些不良流态?有何改善措施?(6分)

      2、简述干室型泵房的结构特点及适用场合?(6分)

      3、大型泵站进水流道设计时应注意哪些问题?(6分)

      4、简述大型泵站出水流道断流方式的主要特点。(10分)

    四、计算题:(12分)

      1、已知泵站进、出水池水位差HJ =7 m,进、出水管路水头损失h=1 m,水泵流量Q=1.5 m3/s,配套电机输入功率160 kW,电机效率97%,采用直联传动。求泵有效功率、轴功率、泵装置效率和水泵效率。(6分)

      2、已知某地海拔高程m(大气压力为mH2O),某站安装12Sh—19型水泵机组,进水池最低水位20 m;设计水位21 m,最高水位22 m,出水池水位32 m不变。在泵站实际运行条件下,对应于最低水位的单泵排水流量260 l/s,水泵铭牌允许吸上真空高度m,吸水管阻力参数5 S2/m5,试确定水泵的安装高度(已知海拔m时,大气压力为mH2O)。(6分)

     4、主要参考书

      教材:刘超.水泵及水泵站[M].北京:中国水利水电出版社,2009年。

      参考书目:

      [1] 冯汉民. 水泵学 [M].北京:水利电力出版社,1991年。

      [2] 严登丰. 泵站工程[M].北京:中国水利水电出版社,2005年。

      [3] 泵站设计规范 (GB/T 50265-2010)[M].北京:中国计划出版社,2010年。

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