潛水軸流泵的變環(huán)量、變軸面速度設(shè)計(jì)實(shí)踐.pdf

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1、潛水軸流泵的變環(huán)量◆變軸面速度設(shè)計(jì)實(shí)踐上海瑞晨環(huán)?？萍加邢薰?201822)張玉新李劍鋒陳招鋒張培富【摘要】在潛水軸流泵水力模型設(shè)計(jì)中，采用合理的環(huán)量及軸面速度徑向分布規(guī)律。針對(duì)潛水軸流泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出合理的輪轂比、葉片數(shù)、升力系數(shù)及稠密度等葉輪幾何參數(shù)的確定方法。并提出合理的導(dǎo)葉幾何參數(shù)的確定方法。依此設(shè)計(jì)系列高效節(jié)能、抗汽蝕性能好的新型水力模型；經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，潛水軸流泵效率達(dá)至q78％～85％，達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)?！娟P(guān)鍵詞】潛水軸流泵變環(huán)量變軸面速度水力模型一、前言目前，國內(nèi)泵行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的潛水軸流泵，其所用的水力模型，普遍采用比較成熟的ZLB干式軸流泵的水

2、力模型，比轉(zhuǎn)速分為500、700、l000、1250；fN1400；這些國內(nèi)研制的優(yōu)秀水力模型，其綜合水力性能可與國外同類產(chǎn)品媲美，甚至有些超過了國外產(chǎn)品。但應(yīng)用到潛水軸流泵，綜合水力性能大幅度下降，泵的效率降低10％～20％，自然也浪費(fèi)相應(yīng)數(shù)額的電能，造成了極大的浪費(fèi)。因此針對(duì)潛水軸流泵的結(jié)構(gòu)形式，摸索相應(yīng)水力模型的設(shè)計(jì)方法，專門研制高效節(jié)能的潛水軸流泵水力模型，迫在眉睫。針對(duì)以上的問題，吸收了國外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用國際上最先進(jìn)的變環(huán)量、變軸面速度升力法，獨(dú)立設(shè)計(jì)的高效節(jié)能、抗汽蝕性能好的新型水力模型；經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，潛水軸流泵效率達(dá)到78％～85％，達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的技

3、術(shù)指標(biāo)。二、潛水軸流泵效率低的原因分析如圖l所示，潛水軸流泵的電動(dòng)機(jī)與水泵聯(lián)為一體，電動(dòng)機(jī)在水泵的上方。電動(dòng)機(jī)周圍是液體的環(huán)形流道，電動(dòng)機(jī)的尺寸是根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速確定的，這就限制了導(dǎo)葉體的出口尺寸，即導(dǎo)葉體擴(kuò)散角的大小。為了保證過流面，擴(kuò)散角一般情況下偏大，這勢必增加了擴(kuò)散損失，降低了水泵的效率。另外，電動(dòng)機(jī)的法蘭面太大，幾乎擋住了導(dǎo)葉出水口的一半以上，使出水受阻，水流不暢，增加沖擊損失，降低泵的效率。圖1潛水軸流泵電動(dòng)機(jī)2．導(dǎo)葉3．葉片4．葉輪輪轂5．進(jìn)水管三、潛水軸流泵水力模型的設(shè)計(jì)實(shí)踐1．水力模型的設(shè)計(jì)指導(dǎo)方法(1)變環(huán)量、變軸面速度升力法設(shè)計(jì)基礎(chǔ)升力法源于葉柵理論，用于

4、軸流泵葉片設(shè)計(jì)時(shí)，做了如下假設(shè)：1)流體介質(zhì)經(jīng)過葉片時(shí)，各圓柱面流層之間互不2014ff-棚黑黧黑tom89第7期Ⅵmv．e州x．UJ嬲耱荔規(guī)麗廂礦通伽此贏r卅水哳罄商城m干擾。2)在計(jì)算升力時(shí)，假定葉片為無限翼展，可以利用二元翼型的試驗(yàn)或理論計(jì)算，再加以對(duì)直列翼柵的修訂。3)軸流泵的水力效率或水力損失可以通過已有水力模型效率，可以估算。(2)潛水軸流泵環(huán)量的徑向分布規(guī)律變環(huán)量設(shè)計(jì)方法的主要著重點(diǎn)是按葉輪機(jī)械的流動(dòng)情況，使環(huán)量分布沿葉片徑向有變化，即根部和葉梢部(外周緣)負(fù)荷較小而中部負(fù)荷較大。因此采用變環(huán)量設(shè)計(jì)，正是適應(yīng)潛水軸流泵內(nèi)實(shí)際流態(tài)的一種有效手段。而這手段運(yùn)用得好壞

5、，關(guān)鍵在于根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求，合理選擇環(huán)量分布規(guī)律。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，結(jié)合理論分析和模型試驗(yàn)的情況看，推薦用筆者統(tǒng)計(jì)回歸的計(jì)算公式：廠(r)卸，廠o(1)式中廠(r)——環(huán)量分布函數(shù)，r為葉輪半徑；廠。——平均分布環(huán)量；口，——徑向環(huán)量分布系數(shù)，Dr=一2．83r?+4．64ri一0．8，‘為各個(gè)圓柱面的半徑。(3)潛水軸流泵軸面速度的分布規(guī)律在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，結(jié)合理論分析和模型試驗(yàn)的情況看，軸向環(huán)量分布系數(shù)口。推薦用計(jì)算公式：Om=一1．807fl+3．0375—0．215(2)2．葉輪葉片幾何參數(shù)的確定及計(jì)算(1)輪轂比d。的確定在潛水軸流泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于電動(dòng)機(jī)與軸流泵的葉輪和

6、導(dǎo)葉體緊密結(jié)合，為使流道順暢，電動(dòng)機(jī)外徑與導(dǎo)葉體外徑相同。那么，葉輪出IZl的流體勢必直接撞擊導(dǎo)葉體的內(nèi)壁。因此，對(duì)于潛水軸流泵，為了提高水力效率，輪轂比d。需要取得大一些。這是決定d。第一條件。根據(jù)筆者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為保證有最佳效率，推薦按表1選取。表1輪轂比的確定。。．。．0．52～()5()～(148～I(xiàn)(I．45～04l～0．36～}E剃㈧0．550．52()50I)．48(14504()(2)葉輪外徑D的確定軸流泵葉輪直徑D是重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，目前廣泛采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。(3)轉(zhuǎn)速n的確定在決定潛水軸流泵的轉(zhuǎn)速時(shí)，90然慧緊：Ⅲ年黼通過計(jì)算汽蝕比轉(zhuǎn)速c和比轉(zhuǎn)速n；，來決定

7、n，因此選擇n6"兩個(gè)原則：1)使汽蝕比轉(zhuǎn)速C不超過預(yù)定值，通常C