淺析大型雙吸泵的設(shè)計(jì).pdf

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1、GMf，lC毋CoJlsfrHcffo”＆％陽r，JldHsfrv淺析大型雙吸泵的設(shè)計(jì)泰州泰東泵業(yè)有限公司(江蘇225300)錢萬鈞【摘要】淺析在研制某苯乙烯工程循環(huán)水系統(tǒng)的大型雙吸循環(huán)水泵過程中，通過對(duì)水力、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析探究，就如何保證大型雙吸泵既能高效、穩(wěn)定、安全。和可靠運(yùn)行，又能滿足運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、管理的實(shí)用性提出相應(yīng)的措施；經(jīng)過用戶現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證取得了滿意的效果?！娟P(guān)鍵詞l大型雙吸泵設(shè)計(jì)措施效果一、任務(wù)的提出為滿足山東齊魯石化設(shè)計(jì)院立項(xiàng)的國家重點(diǎn)工程，某化學(xué)公業(yè)園苯乙烯工程循環(huán)水系統(tǒng)的用泵，要求研制能夠適應(yīng)該苯乙烯工程現(xiàn)狀和發(fā)展前景的循

2、環(huán)水泵；設(shè)計(jì)要求的技術(shù)參數(shù)是：流量Q=6600m3／h，揚(yáng)程日=60m，效率，7=85％，必需汽蝕余量ⅣPs日，≤8．0m，轉(zhuǎn)速，l=980“min，配帶電動(dòng)機(jī)功率P=1400kw，結(jié)構(gòu)形式單級(jí)雙吸中開臥式離心泵。就主要性能指標(biāo)而言，不僅達(dá)到20世紀(jì)90年代國際上同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，而且意味著具有填補(bǔ)國內(nèi)同類產(chǎn)品型譜中空白的意義。因此研制的產(chǎn)品不僅僅滿足苯乙烯工程工藝循環(huán)系統(tǒng)的性能使用要求，而且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要符合標(biāo)準(zhǔn)化、通用化原則，又要有穩(wěn)定可靠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性；同時(shí)為了便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理在關(guān)鍵運(yùn)轉(zhuǎn)部位安裝自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)控、自動(dòng)加油等裝置，以確

3、保設(shè)備長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行。二、設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化思路鑒于該大型雙吸泵對(duì)效率、汽蝕性能及可靠性的62{然嬲：Ⅲ銣期要求，大型泵昂貴的試制成本和復(fù)雜的試驗(yàn)條件以及生產(chǎn)能力和工藝水平等諸多因素的困擾；為了確保研制產(chǎn)品成功，一方面精心選擇模型泵，遵循選用原則：首先選擇性能參數(shù)既要符合相似理論的規(guī)定，并且過流部分結(jié)構(gòu)幾何形狀幾乎完全適宜的水力模型，并且通過對(duì)所選的水力模型重新一一進(jìn)行性能試驗(yàn)進(jìn)一步確認(rèn)篩選；在新泵設(shè)計(jì)的計(jì)算過程中通過對(duì)相似理論的認(rèn)真探究，認(rèn)識(shí)到只有正確運(yùn)用相似計(jì)算及其修正公式的前提下才能保證相似設(shè)計(jì)可靠性。另一方面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)各種結(jié)構(gòu)的

4、設(shè)計(jì)使用經(jīng)驗(yàn)和力學(xué)分析比較，以及對(duì)過流面積與截面形狀間關(guān)系的分析和精算，最終認(rèn)定采用雙蝸殼蝸形體的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子支承軸承部件采用油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)等總體結(jié)構(gòu)方案；同時(shí)參考0mega系列雙吸泵相似產(chǎn)品的性能參數(shù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求。1．水力設(shè)計(jì)相似理論的應(yīng)用該大型雙吸泵是典型的流體水力機(jī)械，在研制時(shí)主要依據(jù)相似理論和相似公式將大型泵的性能參數(shù)和幾何尺寸予以適當(dāng)縮小，其目的：首先用于選擇相宜的模型，披露設(shè)計(jì)計(jì)算的難度，分析制造加工所需工藝水平，預(yù)測(cè)模型試驗(yàn)設(shè)備所應(yīng)具備的條件；鑒于該型泵所要求高效率、高抗汽蝕的特性，而目前幾乎又無法獲得這種具有雙高特性的優(yōu)秀水力模型

5、，因?yàn)榫哂懈咝实谋猛g性能稍遜一籌，但高汽蝕性能的泵在效率方面顯得有所不足，所以只能選擇多種相近模型進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)，并通過對(duì)局部水力幾何尺寸進(jìn)行修改、微調(diào)和完善，力圖獲得滿意的適宜模型。2．采納先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法提高效率和改善汽蝕性能(1)雙吸泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)1)雙吸葉輪是由兩個(gè)背靠背的單吸葉輪組合而成，選擇采用相鄰葉片相互錯(cuò)開30。角度、中間加隔板的低脈動(dòng)雙吸葉輪結(jié)構(gòu)(見圖1)，流體通過葉輪兩側(cè)流道時(shí)被分成互不干擾的兩部分，在葉輪出口處兩側(cè)流體相互混合，使壓水室內(nèi)速度分布更均勻，流場(chǎng)不平衡產(chǎn)生的作用力降到最低程度，且壓力脈動(dòng)最小，泵運(yùn)行更加平穩(wěn)

6、可靠，具有減少葉輪內(nèi)部軸向漩渦和顯著的抗汽蝕性能及高效率特性。圖1低脈動(dòng)雙吸葉輪結(jié)構(gòu)示意2)合理設(shè)置葉片各過流部位的最佳流速，精心選擇葉片的進(jìn)口角、出口角、葉片數(shù)以及包角等幾何參數(shù)，充分重視葉片進(jìn)口角的微調(diào)，創(chuàng)造更加滿意的入口流態(tài)，更好地迎合流體的進(jìn)入，避免流體通過流道時(shí)出現(xiàn)失速、脫流和突變現(xiàn)象，有效降低水力損失實(shí)現(xiàn)提高效率。3)充分考慮流道合理變化的規(guī)律，力求流道從進(jìn)到出的變化趨于平緩，合理設(shè)計(jì)葉輪的進(jìn)、出口幾何形狀；采用適當(dāng)增加葉輪進(jìn)口處的過流面積，當(dāng)然進(jìn)口面積的增大，縮短了葉片相對(duì)過流長(zhǎng)度，泵的揚(yáng)程略有下降，應(yīng)適當(dāng)向前延伸葉片進(jìn)口邊，不僅能

7、改善泵的汽蝕性能，而且可以避免對(duì)揚(yáng)程產(chǎn)生不利的影響，能夠達(dá)到改善汽蝕性能的同時(shí)對(duì)效率沒有明顯的影響，且有可能共同有所提高。反之，不僅有可能會(huì)在葉輪葉片進(jìn)口處產(chǎn)生回流漩渦，泵的汽蝕性能惡化，且同時(shí)會(huì)對(duì)泵的效率造成不良的影響。4)鑄造時(shí)型芯表面涂覆醇基涂料使鑄件表面更加光滑，噴砂打磨后在流道內(nèi)涂刷貝爾佐納1341涂料，使流體摩擦損失降到最低程度，達(dá)到提高效率、增強(qiáng)抗汽蝕性能以及延長(zhǎng)使用壽命的目標(biāo)。(2)雙吸泵蝸形體的優(yōu)化設(shè)計(jì)1)采用雙蝸殼結(jié)構(gòu)形式的蝸形體取代傳統(tǒng)的單蝸殼體，這種結(jié)構(gòu)實(shí)際上是由相互呈180。兩個(gè)獨(dú)立的蝸室組成(見圖2)，最終兩股液流匯合

8、到共同的排出口；盡管在部分流量下每個(gè)l80。弧段上的壓力是不平衡的，但這兩個(gè)力大小相等且方向相反，僅產(chǎn)生很小的徑向反作用力；由此可見，雖