排灌机械现代农业机械与装备.ppt

第第六六章章    排灌机械排灌机械 第一节第一节 概况概况第二节　第二节　 主要农用水泵构造特点与工作原理主要农用水泵构造特点与工作原理第三节　第三节　 水泵的水泵的工作性能工作性能第四节第四节 农用水泵的选型、安装和使用农用水泵的选型、安装和使用1.地面灌（地面灌（ 沟灌、畦灌、沟灌、畦灌、漫漫灌灌））　　　　 特特点点: : 简简单单, ,耗耗能能低低, ,投投资资少少, ,费费水水50%,50%,只只改改变变土土壤壤湿湿度度, ,不改变小气候不改变小气候. . 组成组成: : 进水管进水管→水泵水泵→排排( (压压) )水管水管2.喷灌喷灌　　 将高压水通过喷头与空气雾化成细小水滴洒在田间将高压水通过喷头与空气雾化成细小水滴洒在田间 特点特点: : ：可省水：可省水30%30%～～50%50%，增产，增产10%10%～～ 30%30%，水土流失，水土流失 降低，能调节小气候，对地形适应性好，机械化程度高，降低，能调节小气候，对地形适应性好，机械化程度高，3 3 ～～ 4 4级风影响小，水中有泥沙时不适合，设备费高级风影响小，水中有泥沙时不适合，设备费高. . 组成组成: : 进水管进水管→→水泵水泵→→排排( (压压) )水管水管→主管主管→支管支管→喷头喷头农业生产上采用的排灌方式有：农业生产上采用的排灌方式有：地面灌（沟灌、畦灌、漫灌）、地下灌、喷地面灌（沟灌、畦灌、漫灌）、地下灌、喷灌、滴灌等。

灌、滴灌等漫灌淹灌漫灌淹灌  水浪费大水浪费大尽量少用尽量少用 沟灌畦灌沟灌畦灌  费工费水费工费水渗漏严重渗漏严重        喷头喷灌现场喷头喷灌现场喷头喷灌现场喷头喷灌现场---摇臂式喷头摇臂式喷头喷灌系统的分类喷灌系统的分类按运行方式可分按运行方式可分定喷式定喷式、、行喷式行喷式根据喷灌系统各组成部分可移动的程度，分成根据喷灌系统各组成部分可移动的程度，分成固定式固定式、、移动式移动式和和半固定式半固定式三种3.滴灌滴灌 将高压水毛细管从滴头中逐滴滴到各作物根部，滴头一将高压水毛细管从滴头中逐滴滴到各作物根部，滴头一般在地表，能看到滴水般在地表，能看到滴水 特点特点: : 更省水，更省水，50%50%～～70%70%，更增产，粮增产，更增产，粮增产20%20%～～50%50%，，菜增产菜增产50%50%～～100%100%，不受风力影响，适合缺水地区，高坡山区，，不受风力影响，适合缺水地区，高坡山区，但对水源洁净要求高，盐分多地区不宜采用，投资大但对水源洁净要求高，盐分多地区不宜采用，投资大 组成组成: : 进水管进水管→→水泵水泵→→排排( (压压) )水管水管→→总阀总阀→→过滤器过滤器→→压压力表力表→→流量计流量计→→主管主管→→支管支管→→毛管毛管→→滴头滴头 4.地下灌（地下灌（渗灌渗灌）） 特特点点: :与与滴滴灌灌相相似似，，渗渗头头一一般般在在作作物物根根部部土土中中埋埋、、地地表表看看不不到到渗渗管管与与渗渗头头，，渗渗头头不不堵堵，，水水不不蒸蒸发发，，最最省省水水，，增增产产，，不不受受地地形形、、环环境境影影响响，，对对水水要要求求最最严严格格，，管管子子在在土土壤壤中中影影响响中耕，投资大。

中耕，投资大 滴灌系统基本组成温室蔬菜、花温室蔬菜、花卉微喷灌现场卉微喷灌现场各种微喷头悬挂、插地各种滴头、渗头2      水泵的分类与特点水泵的分类与特点2.1    离心泵（普通、自吸式）离心泵（普通、自吸式） 靠叶轮旋转产生的离心力泵水靠叶轮旋转产生的离心力泵水        特点特点: 流量小，扬程高，应用广，属井用泵流量小，扬程高，应用广，属井用泵2.2   轴流泵轴流泵 靠叶轮旋转时产生的轴向推力而工作靠叶轮旋转时产生的轴向推力而工作 特特点点:流流量量大大，，扬扬程程低低，，河河网网用用泵泵，，排排涝涝用用 2.3  混流泵混流泵 靠叶轮旋转时产生的离心力、轴向推力工作靠叶轮旋转时产生的离心力、轴向推力工作 性能性能特点特点介于轴流泵与离心泵之间介于轴流泵与离心泵之间 有有井用泵、潜水泵井用泵、潜水泵 、水轮泵、水轮泵  水轮泵水轮泵1.转转轮轮  2.导导流流轮轮毂毂  3.泵泵壳壳  4.泵泵盖盖  5.滤滤器器  6.叶叶轮轮7.出出水水管管 8.主主轴轴  9.导流轮导流轮  10.轮毂轮毂  11.吸初管吸初管 JD型井泵型井泵Ⅰ.Ⅰ.带带有有滤滤水水管管的的泵泵体体部部分分 Ⅱ.Ⅱ.输输水水管管和传动轴部分和传动轴部分 Ⅲ.Ⅲ.泵座和电动机部分泵座和电动机部分1.滤滤水水器器 2.2.泵泵体体 3.3.传传动动轴轴 4.4.输输水水管管5.泵座泵座  6.电动机电动机   轴流泵轴流泵1. 进水喇叭进水喇叭 2. 出水弯管出水弯管 3. 联轴器联轴器4. 导水叶导水叶5. 叶轮叶轮   ZLB型轴流泵型轴流泵   1.进水喇叭进水喇叭    2.叶轮叶轮     3.导水叶导水叶     4.泵轴泵轴     5.出水弯管出水弯管     6.橡胶轴承橡胶轴承   7.注润滑水管注润滑水管    8.填料盒填料盒   9.填料填料     10.填料压盖填料压盖    11.联轴器联轴器水泵是重要的灌溉设备电机直电机直联联离心水离心水泵泵 效率高效率高各种单体离心水泵具有自具有自具有自具有自吸功能吸功能吸功能吸功能各种型号自吸离心水泵都具有自都具有自都具有自都具有自￿￿￿￿￿￿￿￿吸功能吸功能吸功能吸功能1 1离心水泵的离心水泵的类型类型离心泵按吸水方式分为：离心泵按吸水方式分为：单吸泵、双吸泵；单吸泵、双吸泵；水水从从叶叶轮轮一一侧侧进进入入为为单单吸吸泵泵，，两两侧侧同同时时进进入入为双吸泵；为双吸泵；按叶轮数目分为：按叶轮数目分为：单级泵、多级泵；单级泵、多级泵； 只只有有一一个个叶叶轮轮的的离离心心泵泵称称单单级级泵泵，，若若几几个个串串联联称称多多级级泵泵。

扬扬程程等等于于各各个个叶叶轮轮同同一一流流量量下下扬扬程程之之和和单单吸吸离离心心泵泵，，水水流流沿沿轴轴向向单单侧侧吸吸入；双吸离心泵，水流沿轴向双侧吸入入；双吸离心泵，水流沿轴向双侧吸入按按泵轴泵轴的位置分的位置分为为：：立式立式泵泵、卧式、卧式泵泵1     离心水泵的构造离心水泵的构造1.1  叶轮叶轮 有封闭式、半封闭式、敞开式有封闭式、半封闭式、敞开式 功功用用：：将将动动力力机机的的机机械械能能传传给给水水→使使水水具具有有一定的流量和扬程一定的流量和扬程 只只有有一一个个叶叶轮轮的的离离心心泵泵称称单单级级泵泵，，若若几几个个串串联联称称多多级级泵泵扬扬程程等等于于各各个个叶叶轮轮同同一一流流量量下下扬扬程程之之和和单单吸吸离离心心泵泵，，水水流流沿沿轴轴向向单单侧侧吸吸入入；；双双吸吸离心泵，水流沿轴向双侧吸入离心泵，水流沿轴向双侧吸入第二节第二节    离心水泵的构造与原理离心水泵的构造与原理离心泵离心泵离心泵离心泵￿￿￿￿￿￿￿￿叶轮叶轮叶轮叶轮水水水水流流流流方方方方向向向向    泵壳、蜗壳　泵壳、蜗壳　 作用：收集来自叶轮的高压水，汇向出口。

作用：收集来自叶轮的高压水，汇向出口    进出水管进出水管 滤滤网网→→单单向向阀阀→进进水水管管→叶叶轮轮→出出水水管管→接接喷喷头或其它管道头或其它管道    填料密封装置填料密封装置 密封泵轴，防止空气进入叶轮密封泵轴，防止空气进入叶轮 水泵的一般构造水泵的一般构造1．叶轮．叶轮 2．泵壳．泵壳3．填料函密封装置．填料函密封装置    混流泵叶轮混流泵叶轮    离心泵叶轮离心泵叶轮ａａ.封闭式封闭式 ｂｂ.半封闭半封闭式式 ｃｃ.敞开式敞开式轴流泵叶轮轴流泵叶轮   蜗壳形泵壳蜗壳形泵壳1.蜗道蜗道 2.叶轮叶轮 3.出水口出水口        填料函示意图填料函示意图1.填料盒填料盒 2.填料座填料座 3.填料填料 4.水封管水封管 5.水封环水封环 6.压盖压盖单级、多级离心泵，单吸双吸离心泵单级、多级离心泵，单吸双吸离心泵例如例如: : 单级单吸悬臂式离心泵（单级单吸悬臂式离心泵（BABA型泵）型泵） 单级双吸式离心泵（单级双吸式离心泵（ShSh型泵）型泵） ａａ. .单吸单吸 ｂｂ. .双吸双吸 ｃｃ. .混流泵混流泵 ｄｄ. .轴流泵轴流泵水泵叶轮水流方向水泵叶轮水流方向普通离心泵的构造普通离心泵的构造 单级离心泵单级离心泵         1.进水管进水管  2.叶片叶片  3.叶轮叶轮  4.泵壳泵壳  5.出水管出水管 2  离心泵工作原理（离心泵工作原理（普通离心泵）普通离心泵） 叶叶轮轮高高速速转转动动→叶叶道道中中的的水水离离心心甩甩出出→射射向向四四周周→汇汇集集泵泵壳壳→速速度度降降低低→压压力力增高增高→压向出水管；压向出水管； 叶叶轮轮中中心心负负压压吸吸水水→水水源源水水面面在在大大气气压力作用下压力作用下→由进水管进入泵内；由进水管进入泵内； 叶叶轮轮不不断断转转动动，，水水源源不不断断地地从从低低处处抽抽送到高处。

送到高处自吸离心泵的构造自吸离心泵的构造自吸离心泵自吸离心泵1.泵舌泵舌 进水管进水管 2.涡（泵）壳涡（泵）壳  3.叶轮叶轮  4. 内通道内通道  5.外通道外通道 6.隔板隔板7.气液分离室气液分离室8.排液口排液口自吸离心泵的工作原理自吸离心泵的工作原理 先先加加满满引引水水叶叶轮轮高高速速转转动动→叶叶道道中中的的水水和和空空气气混混合合后后形形成成泡泡沫沫水水→离离心心甩甩出出→大大部部分分通通过过内内通通道道→汇汇入入气气液液分分离离室室→流流度度降降低低→气气、、液液分分离离→气气体体排排出出、、液液体体通通过过外外通通道道流流回回叶叶轮轮进进口口处处→再再次次形形成成泡泡沫沫水水循循环环→可可将将吸吸液液管管中中的的空空气气逐逐渐渐排排出出→液液面在大气压力作用下逐步上升面在大气压力作用下逐步上升  当当吸吸液液管管中中的的空空气气排排净净后后→内内外外通通道道均均变变为为排排液通过到道工作过程同普通离心泵液通过到道工作过程同普通离心泵 3 离心水泵的主要参数离心水泵的主要参数  流量Ｑ流量Ｑ 水泵单位时间内的出水量水泵单位时间内的出水量,m,m3 3/h/h。

  总扬程Ｈ总扬程Ｈ总总 指指水水泵泵从从吸吸水水平平面面到到压压水水管管口口中中心心线线之之间间的的距距离离，，加上各损失扬程之和加上各损失扬程之和 扬程：扬程：水泵能够扬水的高度水泵能够扬水的高度    ＨＨ总总＝Ｈ＝Ｈ实实＋＋h h损损＝Ｈ＝Ｈ吸实吸实＋Ｈ＋Ｈ压实压实＋＋ h h吸损吸损＋＋h h压损压损 ＨＨ实实＝Ｈ＝Ｈ吸实吸实＋Ｈ＋Ｈ压实压实. . h h损损＝＝ h h吸损吸损＋＋h h压损压损 吸水扬程：吸水扬程：ＨＨ吸吸＝Ｈ＝Ｈ吸实吸实＋＋h h吸损吸损    压水扬程：压水扬程：ＨＨ压压＝Ｈ＝Ｈ压实压实＋＋h h压损压损 压水扬程：压水扬程： h h损损＝＝ (10%(10%～～20%)20%)ＨＨ  功率、效率功率、效率 轴功率轴功率ＮＮ轴轴 水泵从动力机获得的功率水泵从动力机获得的功率 （输入功率）（输入功率） 有效功率有效功率ＮＮ效效 指水泵中水得到的净功率指水泵中水得到的净功率。

（输出功率）（输出功率） 配套功率配套功率ＮＮ配配 选用动力机的功率选用动力机的功率 效率效率   ＜＜1 13.4   转速转速n n 水泵叶轮每分钟转数水泵叶轮每分钟转数, r/min , r/min   允许吸上的真空高度允许吸上的真空高度HsHs Hs Hs＝＝10m10m，，m m，，其余为损失扬程其余为损失扬程         水泵的最大吸水高度水泵的最大吸水高度: : 即水泵不产生汽蚀即水泵不产生汽蚀现象的吸水性能，理论上等于实际吸水扬程与实际吸现象的吸水性能，理论上等于实际吸水扬程与实际吸水损失扬程之和水损失扬程之和         汽蚀现象汽蚀现象: : 叶轮真空度达到某一数值（等叶轮真空度达到某一数值（等于或小于汽化压力）时，水汽化于或小于汽化压力）时，水汽化→→气泡气泡→→随水到高压随水到高压区区→→气泡受压气泡受压→→冲击叶轮（高频冲击）冲击叶轮（高频冲击）→→使叶轮金属使叶轮金属表面疲劳表面疲劳→→剥落剥落→→呈蜂窝状。

呈蜂窝状 3.6   比转数比转数n ns--- s--- ----表示水泵的特性表示水泵的特性 用以水泵分类用以水泵分类, ,与水泵转速是两个不同的概念与水泵转速是两个不同的概念         比转数是一个假想的叶轮转数：这个假想叶比转数是一个假想的叶轮转数：这个假想叶轮与该水泵叶轮完全相似，它的扬程为轮与该水泵叶轮完全相似，它的扬程为1 1mmmm3 3/s/s时所具时所具有的叶轮转速有的叶轮转速         比转数比转数n ns s是水泵设计的一个重要参数：是水泵设计的一个重要参数：        n ns s大的泵，大的泵，Q Q大，大，H H小，轴流泵，小，轴流泵，n ns s＞＞500500; ; n ns s小的泵，小的泵，Q Q小，小，H H大，离心泵，大，离心泵，n ns s＜＜300;300; 混流泵，混流泵，n ns s＝＝300300～～500. 500. /H /H 3/43/4 1  水泵的性能曲线水泵的性能曲线1.1  Ｑ－Ｈ曲线Ｑ－Ｈ曲线 ＱＱ增增大大，，ＨＨ降降低低；；ＱＱ降降低低，，ＨＨ增增大大。

变变化化平平坦坦可可采采用用降降低低ＱＱ来来增增加加ＨＨ，，关关小小阀阀门门，，提提高Ｈ  Ｑ－Ｑ－ 曲线曲线 有有一一最最高高 点点，，离离心心水水泵泵要要求求在在9090％％ maxmax工工作，因此有一工作范围作，因此有一工作范围  a a→→  A A→→  b b第三节第三节  水泵的性能与调节水泵的性能与调节    Ｑ－Ｎ曲线Ｑ－Ｎ曲线 Ｑ＝０，ＮＱ＝０，Ｎminmin最小，可采用关闭闸阀起动最小，可采用关闭闸阀起动 额定Ｑ额定Ｑ、、Ｈ下有一额定功率Ｈ下有一额定功率, ,但不宜过载但不宜过载  Ｑ－ＨＱ－Ｈs s曲线曲线 ＨＨs s随Ｑ增加而下降，Ｑ降低Ｈ随Ｑ增加而下降，Ｑ降低Ｈs s增大2     水泵的性能调节水泵的性能调节  变速调节变速调节 优点是基本无附加损失优点是基本无附加损失, ,当当n n变化不大变化不大时时, ,变速后水泵的效率基本不变，一般只降变速后水泵的效率基本不变，一般只降速调节 Q Q2 2=Q=Q1 1(n(n2 2/n/n1 1) H) H2 2=H=H1 1(n(n2 2/n/n1 1) )2 2 N N2 2=N=N1 1(n(n2 2/n/n1 1) )3 3 H HS2S2=(10=(10－－H HS1S1)(n)(n2 2/n/n1 1) )2 2 n n2 2不得小于不得小于n n1 1的的5050％。

％   变径调节变径调节 将叶轮外径车削变小，来改变水泵性能，将叶轮外径车削变小，来改变水泵性能，车削后水泵的车削后水泵的 Q Q、、H H、、N N 随之改变车削叶随之改变车削叶轮只适用于轮只适用于nsns＜＜350350的离心泵、混流泵的离心泵、混流泵 Q Q2 2=Q=Q1 1(D(D2 2/D/D1 1) ) H H2 2=H=H1 1(D(D2 2/D/D1 1) )2 2 N N2 2=N=N1 1(D(D2 2/D/D1 1) )3 3    变角调节变角调节 改变轴流泵叶轮叶片安装角来改改变轴流泵叶轮叶片安装角来改变水泵性能，使水泵保持在高效率下变水泵性能，使水泵保持在高效率下工作 对轴流泵，安装角减小，其对轴流泵，安装角减小，其Q Q、、H H、、N N均降低反之增加均降低反之增加. .  水泵的串并联工作水泵的串并联工作　　 水水泵泵串串联联：：两两台台或或多多台台相相同同性性能能水水泵泵头头尾尾相相接接，，在在相相同同流流量量下下，，扬扬程程等等于于多台水泵扬程之和多台水泵扬程之和. . 水水泵泵并并联联：：两两台台或或多多台台相相同同水水泵泵接接到到同同一一出出水水管管，，在在扬扬程程相相同同条条件件下下，，流流量是多台水泵流量之和量是多台水泵流量之和. .3      水泵的选择水泵的选择　选择原则　选择原则 ＊＊  满足生产中提出的Ｑ、Ｈ满足生产中提出的Ｑ、Ｈ; ; ＊＊  水水泵效率高，常年工作稳定，且在高效泵效率高，常年工作稳定，且在高效 区工作区工作; ;      ＊＊  价格尽量低价格尽量低; ; ＊＊  台台数不宜太多，尽量选用同一型号的泵数不宜太多，尽量选用同一型号的泵; ; ＊＊    充充分利用水源，尽可能选用水轮泵。

分利用水源，尽可能选用水轮泵3.2   计算实际需要的Ｑ、Ｈ计算实际需要的Ｑ、Ｈ3.3   确定型号确定型号3.4   安装安装、、使用使用单嘴带换向机构的摇臂式喷头结构图单嘴带换向机构的摇臂式喷头结构图1.空心轴套空心轴套 2.减磨密封圈减磨密封圈 .空心轴空心轴 4.防沙弹簧防沙弹簧 5.喷体喷体 7.换向器换向器 8.反转钩反转钩 9.摇臂调位螺钉摇臂调位螺钉 10.弹簧座弹簧座 11.摇臂轴摇臂轴 12.摇臂弹簧摇臂弹簧 13.摇臂摇臂 14.打击块打击块 15.喷嘴喷嘴 16.稳流器稳流器 17.喷管喷管 18.限位环限位环摇臂式喷头的工作原理摇臂式喷头的工作原理 喷头的工喷头的工作过程，作过程，可分为可分为5 5个个阶段阶段: :a a．启动．启动b b．外摆．外摆c c．弹回．弹回d d．入水．入水e e．撞击．撞击　　　　垂直摇臂式喷头结构图垂直摇臂式喷头结构图1.空心轴套空心轴套 2.换向架换向架 3.喷体喷体 4.喷管喷管 5.反向摇臂反向摇臂 6.摇臂摇臂 7.喷嘴喷嘴 8.配重铁配重铁 9. 压力表压力表 10.挡块挡块缝隙式喷头的结构及工作原理缝隙式喷头的结构及工作原理      其有压水流经过固定不动的缝隙喷嘴喷出，其有压水流经过固定不动的缝隙喷嘴喷出，形成一个扇形的薄水层，然后在空气阻力的作用形成一个扇形的薄水层，然后在空气阻力的作用下逐渐裂散成水滴，降落到地面下逐渐裂散成水滴，降落到地面 .两种缝隙式两种缝隙式喷头结构图喷头结构图  1.缝隙缝隙 2.喷头喷头 3.管接头管接头折射式喷头的结构及工作原理折射式喷头的结构及工作原理        当喷头工作时，有压水流由喷嘴直接垂直射出后，遇当喷头工作时，有压水流由喷嘴直接垂直射出后，遇到折射锥的阻拦，形成薄水层而向四周射出，在空气阻力作到折射锥的阻拦，形成薄水层而向四周射出，在空气阻力作用下，伞形的薄水层就散裂为小水滴而降落到地面。

用下，伞形的薄水层就散裂为小水滴而降落到地面　　　　　　　　折射式喷头结构图折射式喷头结构图　　　　　　(a)内支架式内支架式;  (b) 外支架式外支架式;  (c) 整体式整体式　　       1.折射锥；折射锥； 2.喷嘴；喷嘴； 3.支架；支架； 4.管接头管接头. 水泵机组水泵机组    1.底阀底阀  2.吸水管吸水管   3.弯头弯头       4.变径接管变径接管  5.真空表真空表   6.水泵水泵                  7.压力表压力表   8.逆止筏逆止筏   9.闸闸阀阀        10.压水管压水管 手推直连式喷灌机手推直连式喷灌机            1.喷头；喷头；2.竖管；竖管；3.水泵；水泵；4.电动机；电动机；5.开关；开关；                 6.电缆；电缆；7.吸水管；吸水管；8.底阀；底阀；9.机架；机架；10.车轮车轮手推（抬）式喷灌机手推（抬）式喷灌机手推管手推管引式喷引式喷灌机灌机（柴油（柴油机配套）机配套）1.喷头喷头  2.出水管出水管 3.水泵水泵  4.进水管进水管 5.底阀底阀 6.柴油机柴油机拖拉机悬挂式喷灌机拖拉机悬挂式喷灌机　 手扶拖拉机配套的悬挂式喷灌机手扶拖拉机配套的悬挂式喷灌机1.水源水源   2.吸水管吸水管    3.水泵水泵   4.手扶拖拉机手扶拖拉机     5.皮带传动系统皮带传动系统6.输水管输水管   7.竖管及支架竖管及支架     8.喷头喷头行喷式喷灌机行喷式喷灌机　　　 软管卷盘式自动喷灌机软管卷盘式自动喷灌机1.喷头车喷头车   2 PE软管软管   3.喷头车收取吊架喷头车收取吊架   软管软管  5.卷盘卷盘  6.卷盘车卷盘车  7.伸缩支囊式水动力机伸缩支囊式水动力机  8.进水管进水管  9.可调支腿可调支腿  10.旋转底盘旋转底盘  11.泄水孔管泄水孔管   12.自动排管器自动排管器  13.支腿支腿卷卷(绞绞)盘式自动喷灌机现场盘式自动喷灌机现场滚移式喷灌机滚移式喷灌机　　　　　　　　　 滚移式喷灌机滚移式喷灌机1.水源水源   2.抽水机组抽水机组    3.输水干管输水干管   4.给水栓给水栓    5.连接软管连接软管6.钢圈式轮钢圈式轮    7.喷头喷头   8.喷洒支管喷洒支管  9.驱动车驱动车   滚移式喷灌机滚移式喷灌机 直连式移动喷灌机直连式移动喷灌机                      管引式（单喷头）喷灌机管引式（单喷头）喷灌机     田间作业平面示意图田间作业平面示意图                   田间扇形作业平面示意图田间扇形作业平面示意图。