第九章 排灌机械第一节概述

第九章 排灌机械
第一节概述
发展机电排灌机械，是实现农业机械化的重要方面，是发展社会主义现代化农业的重要措施之一。它对改变农业生产的自然条件，抵御自然条件，确保农作物的高产，稳产具有十分重要的作用。
排灌机械中的主要设备是水泵，它能把动力机的机械能转变为所抽送水的水力能，可以把水输送到高处或远处。
水泵的用途很广。除农田排灌应用外，在国民经济的许多部门如石油、化工、水利、煤矿、电力、基建工程、环保、城镇给水等等都需要水泵。因此，水泵是现代化设备不可缺少的一种通用机械。
农田排灌用的水泵机组包括水泵、动力机、输水管路及管路附件等(图9—1)。
农田灌溉的目的是补充自然供水的不足，能调节农田水分状况，使土壤中的养料、温度、水分与通气等状况得到合理的调节，以满足作物生长发育对水的适时适量的需要，达到作物的稳产、高产、高质的目的。
沟灌、畦灌和淹灌我国沿用已久，其优点是简便易行、耗能少、投资小。其主要缺点为用水浪费大、田间水利用率只有50％左右，地面工程量大、只改变土壤湿度，不改变田间小气候，生产率低等。

图9一l水泵机组
1．底阀2．吸水管3．弯管4．变径接管5．真空表6．水泵7．压力表8．逆止阀9．闸阀10．出水管
近几年来，我国已开始推广使用喷、滴灌等先进的灌溉方法。喷灌和滴灌具有省水、省工、省地、保土、保肥，适应性强及便于实现灌溉机械化、自动化等优点。与地面灌溉相比，一般可以省水30％～50％，作物可增产10％～30％，工效可提高20～30倍，节省沟渠占地7％～13％等，是农田灌溉的发展趋向。
第二节农用水泵类型构造和特点
目前农田排灌中使用最多的是离心泵、混流泵和轴流泵。在北方地区，还广泛采用井泵、潜水泵等抽地下水来灌溉。而在南方的丘陵山区，水力资源丰富，有时则利用水轮泵来提水灌溉。

图9—2离心泵的构造
1．水泵轴2．轴承体3．泵体
4．叶轮5．密封圈6．填料7．支架
一、离心泵
1．离心泵的构造离心泵的结构主要由泵体、泵盖、叶轮、泵轴、轴承、支架及填料等部件组成(图9—2)。现将其主要部件的构造和作用分述如下：
(1)叶轮叶轮是水泵重要的工作部件。其作用是将动力机的机械能传递给水体，使被抽送的水获得能量，使具有一定的流量和扬程。因此，叶轮的形状、尺寸材料和加工工艺对水泵性能有决定性的影响。
根据水泵使用的场合和要求，离心泵的叶轮分为封闭式、半封闭式和开敞式三种(图9—3)。封闭式叶轮两侧有盖板，里面有6～8个叶片，构成弯曲的流道，轮盖中部有吸入口。这种叶轮适合抽送清水。半封闭式叶轮只有后盖板和叶片，叶片数较少，叶槽较宽，这种叶轮适合抽送含杂质较多的水。开敞式叶轮只有叶片，没有轮盖，叶片较少，叶槽开敞大，这种叶轮适用抽送桨粒体和污水。

图9-3离心泵叶轮
(a)封闭式(b)半封闭式(c)开敞式

图9—4离心泵叶轮水流方向
(a)单吸泵(b)双吸泵

图9-5离心泵泵壳
1．蜗道2．隔舌3．扩散管
只有一个叶轮的离心泵，叫单级泵。具有若干个串联的叶轮称为多级泵。多级泵的扬程等于同一流量下各个叶轮所产生的扬程之和。
工作时，单级离心泵的水流沿轴向单侧吸入。双吸离心泵的水流沿轴向双侧吸入(图9—4)。它们的进、出水方向互成90°角。
(2)泵壳离心泵的泵壳(图9—5)似蜗壳形。其作用是以最小的阻力损失，将从叶轮甩出的水汇集起来，借助蜗壳形过水断面由大到小的变化，将水流在蜗道内实现能量的转换。在泵壳的顶部与下部各有一个螺孔，用螺栓堵塞，分别用于充水和排水之用。
(3)填料函密封装置填料函设在泵轴穿过后泵盖的轴孔处，用以减小压力水流出泵外和防止空气进入泵内。起密封作用，同时还可以起到支承，冷却等作用。
填料函由填料座、填料(油浸棉纱或棉绳)、水封环、压盖和填料盒组成(图9—6)。用螺栓改变压盖位置可调整填料松紧度。通常可在试运转进行调整。
2．离心泵的特点对单级离心泵：扬程较高、流量较小，水泵出水口方向可以根据需要作上、下、左、右的调整。这种水泵结构简单、体积小，使用方便。
对单级双吸式离心泵：泵体与泵盖内部构成双向进水流道。特点是扬程较高，流量较单吸泵大。因为泵盖可以方便掀开，所以检修比较方便。适合于丘陵和较大灌区使用。但是其体积较大，所以固定使用比较合适。

图9—6填料函示意图
1．填料盒2．填料座3．填料4．水封管5．水封环6．压盖

图9—7立式轴流泵
1．喇叭管2．叶轮3．导水体4．泵轴5．出水弯管6．橡胶轴承7．填料盒8．填料
9．填料压盖10．联轴器
二、轴流泵
轴流泵的结构由进水喇叭管、叶轮、导水体、出水弯管、泵轴、橡胶轴承、出水弯管、填料函等组成(图9-7)。
泵壳、导水叶和下轴承座铸为一体。叶轮正装在导水叶的下方，在水面以下运转。泵轴在上下两个用水润滑的橡胶轴承内旋转。
轴流泵叶轮由2～6片扭曲型叶片、轮毂、导水锥等组成(图9—8)。轴流泵的叶轮有固定叶片的叶轮(叶片与轮铸成一体)、半调节叶片的叶轮和全调节叶片的叶轮三种。大型泵叶轮的叶片安装角可以调整，从而可以改变水泵的工作性能。
轴流泵的导水叶有6～8片，它造成流线形弯曲面，其作用是消除离开叶轮后水流的旋转运动，把动能转换成部分压能，并引导水流流向出水弯管。
轴流泵的壳体呈圆形，上部为弯的水泵管，叶轮进口前设置吸入喇叭管。轴流泵是一种低扬程，大流量的水泵。适用于平原河网地区的大面积农田灌溉和排涝。
三、混流泵
混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵型。其外观构造很像B型离心泵，叶轮形状粗短，叶槽比较宽阔，叶片扭曲，且多为螺旋形(图9—9)。
混流泵特点是扬程适中，流量较大，高效范围较宽，适合于平原河网地区和丘陵地区使用。

图9-8轴流泵叶轮
四、水轮泵
水轮泵的动力是利用水流能量来进行抽水的机械。由作为动力用的水轮机和离心泵所组成(图9一l0)。水轮机转轮与泵叶轮同装在一根轴上，当具有一定水头的水向下流动时，冲击水轮机的转轮，从而带动水泵叶轮旋转。水轮机的转轮为四叶片螺旋桨式，叶片与轮毂铸在一起，水轮机进水口处装有导流轮，导流轮上固定着12～18片流线型导叶，用来使水流均匀平顺地进入转轮。在转轮下部有用混凝土浇筑的吸出管。
水轮泵的特点是结构简单紧凑，因靠水力作用运转，无需用油耗电。只要有1米以上的水头，流量一定的溪流跌水的地方都可以安装建设水轮泵站，适用于山区的抽水和农田排灌。经改装后还可用作加工机械的动力机。

图9-9混流泵叶轮

图9—10水轮泵
1．转轮2．导流轮毂3．泵壳4．泵盖5．滤网6．叶轮7．出水管8．主轴9．导流轮10．轮毂1 1．吸出管
五、井用泵
井泵是专门用于抽提井水的水泵。根据井水面的深浅和扬程的高低分成深井泵和浅井泵两种。井泵机组由带有滤水器的泵体部分、输水管和传动轴部分以及泵座和电动机部分组成。
深井泵是一种立式、多级(叶轮一般2～20个左右)的离心泵，泵体部分浸没在井水内，动力机安装在井上，中间用泵轴相连(图9—11)。
深井泵能从几十米到上百米的井下抽水，多用于小口径机井。深井泵的特点是结构紧凑，性能稳定，效率较高，使用方便。适用于平原井灌地区。
浅井泵为单级单吸立式离心泵，其扬程一般在50米以下，常用于大口井或土井。

图9-12潜水泵构造
1．上泵盖2．叶轮3．甩水器4．电缆5．轴6．密封盒7．电机转子8．电机定子9．滤网10．出水接管
六、潜水泵
潜水泵是立式电动机与水泵的组合体，工作时电动机与水泵都浸没在水中。电动机在下方，水泵在上方，水泵上面是出水管部分。
在构造上，潜水泵由电动机、水泵、进水部分和密封装置等四部分组成(图9-12)。
潜水泵密封装置包括整体式密封盒和大小橡胶密封环，分别装在电动机轴伸出端及电动机与各部件的结合处。密封盒内有上下两副动、静磨块，用弹簧压紧，起到密封作用。密封盒周围有一油室，可以冷却和润滑盒中的动、静磨块。磨块之间的密封面要求有很高的光洁度和平整度，以防止水从轴的伸出端漏进电机内。泵体部分由叶轮、上、下泵盖、导流壳、进水节等零部件组成。电动机为普通三相鼠笼式电动机。

图9-11井泵外形
1．泵体部分2．扬水管部分3．传动部分
潜水泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、安装使用方便、不怕雨淋水淹等特点。但潜水泵供电线路应具有可靠的接地措施，以保证安全。严禁脱水运转，潜水深度为0．5～3m，最深不超过l0m，潜水泵放置水下时，应垂直吊起，被抽的水温不高于20℃，一般为无腐蚀性的清水，水中含砂量不应大于O．6％。