第九章 排灌機械

第一節(jié)概述

發(fā)展機電排灌機械，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化的重要方面，是發(fā)展社會主義現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要措施之一。它對改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自然條件，抵御自然條件，確保農(nóng)作物的高產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)具有十分重要的作用。

排灌機械中的主要設(shè)備是水泵，它能把動力機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)樗樗退乃δ?，可以把水輸送到高處或遠(yuǎn)處。

水泵的用途很廣。除農(nóng)田排灌應(yīng)用外，在國民經(jīng)濟(jì)的許多部門如石油、化工、水利、煤礦、電力、基建工程、環(huán)保、城鎮(zhèn)給水等等都需要水泵。因此，水泵是現(xiàn)代化設(shè)備不可缺少的一種通用機械。

農(nóng)田排灌用的水泵機組包括水泵、動力機、輸水管路及管路附件等(圖9—1)。

農(nóng)田灌溉的目的是補充自然供水的不足，能調(diào)節(jié)農(nóng)田水分狀況，使土壤中的養(yǎng)料、溫度、水分與通氣等狀況得到合理的調(diào)節(jié)，以滿足作物生長發(fā)育對水的適時適量的需要，達(dá)到作物的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、高質(zhì)的目的。

溝灌、畦灌和淹灌我國沿用已久，其優(yōu)點是簡便易行、耗能少、投資小。其主要缺點為用水浪費大、田間水利用率只有50％左右，地面工程量大、只改變土壤濕度，不改變田間小氣候，生產(chǎn)率低等。

圖9一l水泵機組

1．底閥2．吸水管3．彎管4．變徑接管5．真空表6．水泵7．壓力表8．逆止閥9．閘閥10．出水管

近幾年來，我國已開始推廣使用噴、滴灌等先進(jìn)的灌溉方法。噴灌和滴灌具有省水、省工、省地、保土、保肥，適應(yīng)性強及便于實現(xiàn)灌溉機械化、自動化等優(yōu)點。與地面灌溉相比，一般可以省水30％～50％，作物可增產(chǎn)10％～30％，工效可提高20～30倍，節(jié)省溝渠占地7％～13％等，是農(nóng)田灌溉的發(fā)展趨向。

第二節(jié)農(nóng)用水泵類型構(gòu)造和特點

目前農(nóng)田排灌中使用最多的是離心泵、混流泵和軸流泵。在北方地區(qū)，還廣泛采用井泵、潛水泵等抽地下水來灌溉。而在南方的丘陵山區(qū)，水力資源豐富，有時則利用水輪泵來提水灌溉。

圖9—2離心泵的構(gòu)造

1．水泵軸2．軸承體3．泵體

4．葉輪5．密封圈6．填料7．支架

一、離心泵

1．離心泵的構(gòu)造離心泵的結(jié)構(gòu)主要由泵體、泵蓋、葉輪、泵軸、軸承、支架及填料等部件組成(圖9—2)?，F(xiàn)將其主要部件的構(gòu)造和作用分述如下：

(1)葉輪葉輪是水泵重要的工作部件。其作用是將動力機的機械能傳遞給水體，使被抽送的水獲得能量，使具有一定的流量和揚程。因此，葉輪的形狀、尺寸材料和加工工藝對水泵性能有決定性的影響。

根據(jù)水泵使用的場合和要求，離心泵的葉輪分為封閉式、半封閉式和開敞式三種(圖9—3)。封閉式葉輪兩側(cè)有蓋板，里面有6～8個葉片，構(gòu)成彎曲的流道，輪蓋中部有吸入口。這種葉輪適合抽送清水。半封閉式葉輪只有后蓋板和葉片，葉片數(shù)較少，葉槽較寬，這種葉輪適合抽送含雜質(zhì)較多的水。開敞式葉輪只有葉片，沒有輪蓋，葉片較少，葉槽開敞大，這種葉輪適用抽送槳粒體和污水。

圖9-3離心泵葉輪

(a)封閉式(b)半封閉式(c)開敞式

圖9—4離心泵葉輪水流方向

(a)單吸泵(b)雙吸泵

圖9-5離心泵泵殼

1．蝸道2．隔舌3．?dāng)U散管

只有一個葉輪的離心泵，叫單級泵。具有若干個串聯(lián)的葉輪稱為多級泵。多級泵的揚程等于同一流量下各個葉輪所產(chǎn)生的揚程之和。

工作時，單級離心泵的水流沿軸向單側(cè)吸入。雙吸離心泵的水流沿軸向雙側(cè)吸入(圖9—4)。它們的進(jìn)、出水方向互成90°角。

(2)泵殼離心泵的泵殼(圖9—5)似蝸殼形。其作用是以最小的阻力損失，將從葉輪甩出的水匯集起來，借助蝸殼形過水?dāng)嗝嬗纱蟮叫〉淖兓?，將水流在蝸道?nèi)實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。在泵殼的頂部與下部各有一個螺孔，用螺栓堵塞，分別用于充水和排水之用。

(3)填料函密封裝置填料函設(shè)在泵軸穿過后泵蓋的軸孔處，用以減小壓力水流出泵外和防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)。起密封作用，同時還可以起到支承，冷卻等作用。

填料函由填料座、填料(油浸棉紗或棉繩)、水封環(huán)、壓蓋和填料盒組成(圖9—6)。用螺栓改變壓蓋位置可調(diào)整填料松緊度。通?？稍谠囘\轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整。

2．離心泵的特點對單級離心泵：揚程較高、流量較小，水泵出水口方向可以根據(jù)需要作上、下、左、右的調(diào)整。這種水泵結(jié)構(gòu)簡單、體積小，使用方便。

對單級雙吸式離心泵：泵體與泵蓋內(nèi)部構(gòu)成雙向進(jìn)水流道。特點是揚程較高，流量較單吸泵大。因為泵蓋可以方便掀開，所以檢修比較方便。適合于丘陵和較大灌區(qū)使用。但是其體積較大，所以固定使用比較合適。

圖9—6填料函示意圖

1．填料盒2．填料座3．填料4．水封管5．水封環(huán)6．壓蓋

圖9—7立式軸流泵

1．喇叭管2．葉輪3．導(dǎo)水體4．泵軸5．出水彎管6．橡膠軸承7．填料盒8．填料

9．填料壓蓋10．聯(lián)軸器

二、軸流泵

軸流泵的結(jié)構(gòu)由進(jìn)水喇叭管、葉輪、導(dǎo)水體、出水彎管、泵軸、橡膠軸承、出水彎管、填料函等組成(圖9-7)。

泵殼、導(dǎo)水葉和下軸承座鑄為一體。葉輪正裝在導(dǎo)水葉的下方，在水面以下運轉(zhuǎn)。泵軸在上下兩個用水潤滑的橡膠軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

軸流泵葉輪由2～6片扭曲型葉片、輪轂、導(dǎo)水錐等組成(圖9—8)。軸流泵的葉輪有固定葉片的葉輪(葉片與輪鑄成一體)、半調(diào)節(jié)葉片的葉輪和全調(diào)節(jié)葉片的葉輪三種。大型泵葉輪的葉片安裝角可以調(diào)整，從而可以改變水泵的工作性能。

軸流泵的導(dǎo)水葉有6～8片，它造成流線形彎曲面，其作用是消除離開葉輪后水流的旋轉(zhuǎn)運動，把動能轉(zhuǎn)換成部分壓能，并引導(dǎo)水流流向出水彎管。

軸流泵的殼體呈圓形，上部為彎的水泵管，葉輪進(jìn)口前設(shè)置吸入喇叭管。軸流泵是一種低揚程，大流量的水泵。適用于平原河網(wǎng)地區(qū)的大面積農(nóng)田灌溉和排澇。

三、混流泵

混流泵是介于離心泵和軸流泵之間的一種泵型。其外觀構(gòu)造很像B型離心泵，葉輪形狀粗短，葉槽比較寬闊，葉片扭曲，且多為螺旋形(圖9—9)。

混流泵特點是揚程適中，流量較大，高效范圍較寬，適合于平原河網(wǎng)地區(qū)和丘陵地區(qū)使用。

圖9-8軸流泵葉輪

四、水輪泵

水輪泵的動力是利用水流能量來進(jìn)行抽水的機械。由作為動力用的水輪機和離心泵所組成(圖9一l0)。水輪機轉(zhuǎn)輪與泵葉輪同裝在一根軸上，當(dāng)具有一定水頭的水向下流動時，沖擊水輪機的轉(zhuǎn)輪，從而帶動水泵葉輪旋轉(zhuǎn)。水輪機的轉(zhuǎn)輪為四葉片螺旋槳式，葉片與輪轂鑄在一起，水輪機進(jìn)水口處裝有導(dǎo)流輪，導(dǎo)流輪上固定著12～18片流線型導(dǎo)葉，用來使水流均勻平順地進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。在轉(zhuǎn)輪下部有用混凝土澆筑的吸出管。

水輪泵的特點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，因靠水力作用運轉(zhuǎn)，無需用油耗電。只要有1米以上的水頭，流量一定的溪流跌水的地方都可以安裝建設(shè)水輪泵站，適用于山區(qū)的抽水和農(nóng)田排灌。經(jīng)改裝后還可用作加工機械的動力機。

圖9-9混流泵葉輪

圖9—10水輪泵

1．轉(zhuǎn)輪2．導(dǎo)流輪轂3．泵殼4．泵蓋5．濾網(wǎng)6．葉輪7．出水管8．主軸9．導(dǎo)流輪10．輪轂1 1．吸出管

五、井用泵

井泵是專門用于抽提井水的水泵。根據(jù)井水面的深淺和揚程的高低分成深井泵和淺井泵兩種。井泵機組由帶有濾水器的泵體部分、輸水管和傳動軸部分以及泵座和電動機部分組成。

深井泵是一種立式、多級(葉輪一般2～20個左右)的離心泵，泵體部分浸沒在井水內(nèi)，動力機安裝在井上，中間用泵軸相連(圖9—11)。

深井泵能從幾十米到上百米的井下抽水，多用于小口徑機井。深井泵的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，效率較高，使用方便。適用于平原井灌地區(qū)。

淺井泵為單級單吸立式離心泵，其揚程一般在50米以下，常用于大口井或土井。

圖9-12潛水泵構(gòu)造

1．上泵蓋2．葉輪3．甩水器4．電纜5．軸6．密封盒7．電機轉(zhuǎn)子8．電機定子9．濾網(wǎng)10．出水接管

六、潛水泵

潛水泵是立式電動機與水泵的組合體，工作時電動機與水泵都浸沒在水中。電動機在下方，水泵在上方，水泵上面是出水管部分。

在構(gòu)造上，潛水泵由電動機、水泵、進(jìn)水部分和密封裝置等四部分組成(圖9-12)。

潛水泵密封裝置包括整體式密封盒和大小橡膠密封環(huán)，分別裝在電動機軸伸出端及電動機與各部件的結(jié)合處。密封盒內(nèi)有上下兩副動、靜磨塊，用彈簧壓緊，起到密封作用。密封盒周圍有一油室，可以冷卻和潤滑盒中的動、靜磨塊。磨塊之間的密封面要求有很高的光潔度和平整度，以防止水從軸的伸出端漏進(jìn)電機內(nèi)。泵體部分由葉輪、上、下泵蓋、導(dǎo)流殼、進(jìn)水節(jié)等零部件組成。電動機為普通三相鼠籠式電動機。

圖9-11井泵外形

1．泵體部分2．揚水管部分3．傳動部分

潛水泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、安裝使用方便、不怕雨淋水淹等特點。但潛水泵供電線路應(yīng)具有可靠的接地措施，以保證安全。嚴(yán)禁脫水運轉(zhuǎn)，潛水深度為0．5～3m，最深不超過l0m，潛水泵放置水下時，應(yīng)垂直吊起，被抽的水溫不高于20℃，一般為無腐蝕性的清水，水中含砂量不應(yīng)大于O．6％。