离心泵最佳叶片数和出口安放角的选取

 

2020-04-09 23:38

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  维普资讯 I 叫 . z} 1 r 离 心泵 最佳 叶片数 和 出 口安放 角 的 选取 何希杰 _ —— 。_ __ _-_ 一 劳 一 伟 —。- _ -● _一 7" 3 I H / t ( 家 庄 杂 质 泵 研 究所 ) 石 月 摘 : 理 上 析 叶 出 安 角 、 抽 要 从 论 分 了 片 口 放 理畦 程珥和 轮 径D 之 美 .. T 1 叶 直 问的 景 ii  ̄  ̄ E - 片数 z时理 论扬程 H 叶轮 直径 D 和教 串 的影 响. 提出了 选取 和 z最佳值 的条件 , 关键词: , ● _ ● ’ 一 心 泵 。 轮 - 一 _ ● _ ~ 数 离 心 泵 叶 轮 水 力设 汁是 根 据 性 能 要 求 . 算 确 定 叶轮 主饕 几何 参数 和流 道 形 状 。 如 叶轮 的 影响 . 假 定 泵 叶轮 进 I 无预 旋 , 这 时 泵 的 理 论扬 _ 1 程公式可以改写为: 进 出 L直 径 D 和 D2 叶 轮 进 出 L宽 度 b 和 b . - 】 . J . , 叶 片进 出 u安 放 角 . 以 , 利 以及 叶 片 形 状 等 , 本 文 从 理 论 上分 拆 和 研 究 了叶 片出 L安放 角 雎 . 』 和 叶片 数 Z对泵 性 能 的影 响 . 以及 如 何 选 取其 最 佳 值 .这 为 离 心泵 叶论 水 力 设 汁提 供 了理 论 岫 等 一 面 【 1 1 式 中 一 理 论 扬 程修 正 系 数 上的 依 据 .并 与实 践 作 了 对 比。 ;1 一号 咖 : : 叶轮 出 u排 挤 系 数 一 ( 2 ) 1 叶 片 安 放 角 对 扬 程 的影 响 离 心 泵 叶 轮 叶 片 出 安 放 佑 对 泵 的 性 能 和 2 一2 皇l 肛D2i B 2 n R 一 叶轮 半 径 , 6一 叶轮 出 宽 度 , 一 性 能 曲线 的倾 斜 程 度 有 显 著 的 影 响l 如 图 I , 所示 。 泵 的窖 积 效 率 ∞一 泵 轴 旋 转 角 速 度 Q一 流 量 Z一 叶 片 数 从 图 上 可 以看 出 .在 一 定 流 量 下 . 扬 程 随 着 安 放 抬 的 增 大 而 提 高 。 下耐研究 H [安放 角 、 泵 理论扬程 . {】 f : 『 量一 叶片 厚 度 在其 它参数 一定 的情况下 .培定不 同的叶 片 出 口安 放 角 和 叶 片 熬 z.计 算 理 论 扬 程 —、 值 。 以 叶 片 数 z=4 ;9 。时 理 论 扬 程 为 基 、 0 准 .求 出不 同 叶 片敦 和 出 口安 放角 时理 论扬 程 \ 5 l , \ 9 。 的 相 对 值 .其 结果 H 线 .示 于 表 l 图 2上 。 和 ;,垆z 关系 曲 ,) 从 图 2中 可 以看 出 : 在 叶 片 敦 一 定 ( Z: 0 q2 ∞4 n 如 6 如 s o1 . o 常 数 ) 时 , 理 论扬 程 瞌 着 叶 片 出 【安 放 角 = J 的增大而 增 大: 当叶 片 角 儿 达 到 一定 值 时. 理 论扬 程 达 到 最 大 值 : 瞌 着 叶 片 角 继 续 增 水 泵 拄 术 1 9. 934 圈 1 叶 片安放角 对性 能曲线 的髟 响 一 l 一 8 维普资讯 囊 1 理 论插程 相 对债 计算结 果 在 具 体 情 况 下 . 可 以 计算 出 A值 . 公 式 ( ) 为 一 无三 次 方 程 式 . 是 可 解 的 。 为 解 此 3 B=d i +h =R(aO+li曲 os n s t 1* 3。 帅 l 2。 4 o 0 5  ̄ 2 6 5 矿 4 5 6 7 8 方程 式 . 可 以利 用 下 列一 些 关系 : c=a i -h =R(a ̄-ii曲 o s -s n k B :R ( s O+2 x +i i O + 2 n ∞ — n— s k — — 一 1 24B 25 l 2 I7 12 D7 l 6 10 6 24 6 4 1 18 1 8 5 . 22 2 168 25 27 5 o , J I1 25 28 2 .B 5 0 24 2 7 一 l吕 6 26 25 .9 .0 22 n n 29 28 3 6 7 25I 25 2 7 k c士:R1 s O+2 x } — — — ii — n O+2 n) s k ^ ∞ 28 3, 29 6 0 0 9 2稿 2 7 2 / i H,H , ¨ R=√ a46 - t =ba g / 3 0 : 2 0 在所 研究 的 情 况 下 . Z=3 . =O8 5 当 时 . 4 计算 得到 A=00 4 . 方程 式 () 解 表 达式 : . 4 4 3的 oo¥ = L 5 f . 【f D : 圉2 相 对 ^ 程 曲线 - 一 ’ = + 寻 一 。二砭五 厂 大 .理 葩场 程 逐 渐 下 降 .这 就 是 说 . 当叶 片效 +J 0 22 0 915  ̄- . 2- . 16 i 0 1 利 用 公 式 ( ) 求得 : 4. R=012 5 0 8 .9 4 0 0 9 定 ( z前 披 } 时 . 理 论 扬 程 在 =l。 O 0 ~9 。 范匿 内存在一个极大值 . 下 面 讨 论叶 片数 z 常数 的 情况 下理 论 扬 程 为 最 大 Hr时 叶 片 出 口安 放 角 的 度数 . _ 假 定 叶 片 排 挤 系 数 为 变 常 数 . 理 葩 扬 程 H, 叶 片角 且 求倡 导 ,得 到 : 对 - R }: 57 3 0 75 , O= 一8 .7 9 - 3 5 或 9 .2 3 66 4 哪 = 一2 .9 。 3 .。 77 2 或 22 将 这 些 值代 入 下 式 . 汁算 得 到 R 2 ) 2 - ] 故 1 i ( 2 B + C r 2 0 = =2 ∞s 3 Rf m - s  ̄o # n 令 其 为零 . 经 过 整 理 后 得到 : = 13 2 。 对 于 不 同 叶 片 数 . 求 出 出 I 安 赦 角 = I ∞g - o ̄+A= cs O = ( 3 ) 值 . 列 于 表 2中 . () 导击 囊2 3 08 5 4 09 4 44 在 其它参数 一定的条 件下。选取 对应的 叶 片 数 和 叶 片 安放 角 . 可 以使 理 沦扬 程 达 到 最 大 在 一 时叶 片南 值 5 6 06 O 9 0】9 0 Z ± 7 06 g 3 0l7 3 8 05 6 8 0{I 7 9 0穷{ n2 {I 、 07 3 9 0 0 3{ 6 1 n0 4 8 5 A 岛 1 2 1. 48 】 7r I 98 2 27 . 2 5r 2。 9 5 簟 摹技 暮 1' 9' 9 . 3 一 I 一 9 维普资讯 值。根 据上述 计算 .经过 回归分析得 到使 达 到 蟥大 时 Z与 之 间 的 关 系式 : 以=3 1 4 4+28 4Z .1 f) 5 取 上 述 叶 片 出 【安 放 角 . 可 以使 叶 轮 直 径达 到 = = = i 最小 .这样可 以使 圆盘摩擦损失降低到 最低程 度。 r 9 0 4 【为 回归 处 理 的 相 关系 数 ) =O9 7 9 5 , 对 表 3中 叶 片 数 z 与 叶 片 出 口安 放 角 之 间 的 关 系 进 行 回归分 析 . 可 以得 到 下 列 回归 方 程式 : 风 一 12 8+35 1 :1 .4 Z () 7 2 叶轮 直 径 D2 小 时 的 叶 片 出 最 口安 放 角 理 论 扬 程 公 式 ( ) 可 以 改 写 为 i , . 6 【为 相 关 系 数 ) =O9 9 r 此公 式 为 叶轮 直径 最小 时 叶 片数 与 出 口安 放 角之 问 的 关系 式 。 ) 1 O I } -) 甩 叶 轮半 径 R 公 式 对 出 L 安 放 角 求 偏 I 导 . 争其 为零 . 解 出 值 . 此值 就 是 R, 壤 为 小 的 值 。 笔者通过分析.提出离心泵特性 曲线无驼 峰 极 限 条 件0 : 为 觑= 7 0Z 1 () 8 特 公 式 () 和 () 联 立 .得 到 下 式 : 7 8 乎+O 4zl 34 。 佃一2 o5=0 o. () 9 解 此 方 程 式 . 到 Z=7I 这 说明 在 Z<7 得 . 。 aR2 — 一 . r r + ] } L ( 号咖 ) J 1 _ 条 件 下 能 移 使 性 能 曲线 无 驼 峰 且 叶 轮 直 径 最 小 。 这 对 离 心泵 水 力 设 I具 有 指导 意 义 .保 证 f _ 叶 轮直 径 蛀小 且 曲线 无 驼峰 的 两个 条 件 为 : 令 其 为零 . 经 过 整 理 后 得 到 : s + 【 呈 :0 T) s a i 吼 峨 () 6 z ( ∈+) 37 3 , } j ( t o ) 在 叶 轮 水 力 设 计 时 . 叶 片数 最 多 只 能 取 2 ≤7 当 z>7时 , 要 保 证 叶 轮 直 径 最 小 就 。 不能保证 特性 曲线 无驼峰 .或者保证 无驼峰就 此式是 关于s 的三次方程式 。 m _ 而在s 韬 i n 项 中还 含 有 ∞s 项 、 此 式 甩 一 般 计 算 方 法 不 且 能 求 解 值 . 只 能 采 用 数 值 解 法 求 辩 . 其 结 列 于 表 3中 。 不 能 保证 叶轮 直径 最小 .将 这种 情况 用 图形 描 述 就 如 图 3所 示 。 上 述 结 论一 叶 片数 ≤7 被 离 心 泵 的 设 . 计 实践所 证 实。 据 统 玑 在 现 2 9种 深 井 泵 袭 中 值 足 叶 敷 一定 叶 轮 出 口直 径 鹾 小 时 耐 片 出 安 敢 角 值 这些 值 对 中低 比 转 数 离 心 泵 叶 轮 水 力设 ”具 有 重 要 意 中低 和 塔 水 泵 中 . 只有 一 种 取 2 =7 在 I ; s型 2 9 利, 心 泵 中. 只有 四利- 2 =7 在 【 型 1 离 取 r 衄 ; B 6 丰- q 离心 泵 中 ,叶 片数 取 Z =6【 Z≤6 ;在 P ) N. 比转 数 离 心 槊 的 圆盘 摩 擦损 失很 大 。在 保 证 扬 P 、P 、P S W H型 渣 浆 泵 中 . 般 取 Z=4~7 。 ≤7 在 上述 清 。 程 的 情 况 下 .减 少 叶 轮 直 径 . 可 以降 低 圆 盘 摩 擦 损 失 . 提 高 泵 的效 章 在 一 定 叶 片数 时 .选 水 泵 和 渣 浆 泵 中. z≤7 没 有 一 种 泵 z ≥8 。 。 一 寰 3 在 D 蛀小 时叶 片角 值 Z 0 口 l 打 , 3 I 2 6 7 1 I : 4 0 73 9 l l n9 2 5 071 4 l l6 0 9 6 n6 ∞ 94 2 .9 , 札6 8 3 87 9 7 8 058 6 80 3 6 9 &5 5 3 73 7 .5 如 l 2 5 l5 55 | 8 25 lB. 2 . S 3 2o 93‘ I‘ 5 表中 — B=Q a2 b  ̄/n 2 水 泵 技 术 19 93 2 一 0 维普资讯 广 ‘ \ | 。 1 . \\ | 图 3 泵 性能 曲线 稳 定 的条 件 A— Q-l 由 蛙 不 产 生 峰 的 区 螭 q ' 图 5 散 宰相 对值 与 Z的美系 曲线时 效 宰 值 为 基 准 . 求 出 不 同 叶 片 数 z时 的 效 率相 对 值 示 于 表 4中 。 3 叶 片数 对 泵效 率 的影 响 叶 片 数 z 和 叶 片 出 u安 放 角 之 间 相 互 关 联 . 相 互 制 约 .因 此 研 究 叶 片 出 口安 放 角 对 将 叶片数 Z与效率相对值 百( 表 示 = , 在 图 5 上 。从 图 5 上 可 知 . 叶片 数 z=4 ~ 7 时.泵效 率具有 较大 值 ;当 z=5时 泵 效 率 达到 峰 值 性能 的影 响. 同时要 考 虑 叶片敦 对性 能 的 影 响 . 下 面就 讨 论 叶 片数 Z 对 泵效 率 的影 响 。根 据 试 验 结 果】 叶 片 数 Z 与 泵 效 率 之 问 的 . 关 系 . 如 图 4所 示 . 我 们 试 求 描 述 圈 5曲线 的 经 验 公 式 。经 过 分 析 . 取; 形 式 。 有 关 数 值 算 此 处 从 略. 最 后 得 到 经 验公 式 为 : 将 圈 4中设 工况 点的教率值查 出.以叶 ( ) % 6 O 5C , 、 百= . 4 O7 8 8 e , (1 I) 根 据 公 式 { i 计算 的值 刊 于 表 5 t) 。 4 结 束 语 、、 . J 0 3 0 r · 、 本 文 对 叶片 出 L安 放 角 与 理 论 扬 程 ] 和 叶 轮 直 径 D’ 问的 关 系 从 理 论 上 进 行 了 分 之 ? I / Z2 \ \ 析 研 究 .同 时 还 讨 论 了叶 片 致 z 与 H D2 . 和 效 率 之 闻 的 关系 .褥 出 下 列 几 点 结 沦 : 1 从 理 沦上 阐 明 了 水 力 设 计中 叶片 数 应 取 . 图 4 不 同叶 片数 时效 瘴 曲线 。从 泵特 性 曲 线 稳 定 性 ( 驼 峰 ) 圆盘 无 、 农 4 不 同叶 片数 时效 率置其相 对值 Z . 3 47 2 6 l 4 5 0 64 13 2 2 5 铬0 6 1 7 . 3 3 6 58 75 1 蚰 . 3 8 5.I 58 1 ∞ . 3 l l I 1 2 兜.9 7 12 7 , % z2 l 6 119 . 9 衰 5 根 船 公式 (i i)计算 的i值 z l 2 1 3 l 1 』 I . 0 0 _ 1 9 I 2 9 5 1 6 1 . 3 7 8 1 1 2 1 1 1 . 3 5 I 7 rF 第 2 页 ) 转 8 2I 一 水 泵 技 术 19 . 93 4 一 维普资讯 效 率 5 结 论 1. 变角 泵 装 置 高 教 区蝙 向 泵 高 效 区 小 可 流 量 一侧 .设 置 全 调 节 水泵 的 泵 站 . 一定 净 扬 程 下 . 可 在 满足 抽 水 流量 的 前提 下调 整 开 机 台 数 和转轮 叶片角.使站平均泵装置效 率最高 。 采 用本 文 提 出 的 经济 运行 方 式 .泵 装 置 效率 可 提 高 5~ I% . O 2 全 调 节泵站 变角 经济 运 行 容 易 实施 . . 圉 6 可变 尚泵装 置性能 一 摇 图 5 圈 6可 以对 开 机 台 敦 和 转 轮 叶 片 角 进 、 净 搔 程 ;Q一 茅 羲 量 l 行手动控制和调节,无 需增 添任何 附加设 备 运行 垒 调节水泵 具 备有 叶片角 度 自动调 节系 统 . 耪于 实 现 变 角经 济 运 行 自动 化 . {h Q,- )‘. J f (, …· ^ ) m 。 口 ∑ 幢 ‘ 【 .Q Q Q = = 用 L ga g n幕 子 法 求 得 t) 式 取 弭 极 的 a rn i a 7 条 件 是 各 运 行 机组 的功 率馓 增 率 相 等 、 卸 参 考 文 献 I 水利 电 力部 . 站技柬规 范 (D24 6 技 术管 理分册 . 幕 S 0 -8J , 利 宅 力 出 l 牡 , l8 瞄 97 鼍Q 怒 ㈣ 0 罨…一 Q Qa 1 2 M 同 型 号 机 组 采 甩 等 流 量 分 配 提 流 量 2 饥 宝云 . 整 置麓 量 挂饕分 析 . 录 水幕拭木 .t . . 蜘 3 水 利 电 部 . 坫 技 术溉 蓖 eDⅫ 一8 设 计分 册 泵 s 曲 屯 力 出 嗌柑 1 R 97 束 利 每 台机 组 应 抽 ) 4 翦鲫. 程丰 覃 站运 行的‘优控 由 f.江 占 表 学 院 学 报 . Q =Q。 M 。 / ’8 97 (1 1 据 和 甄 扶 圈 6可查 出转 轮 叶 片角础 泵 装 簧 H } F f } ’x ’x ( 戈馆辑 本 王振华 ) ( 接第 2 页 ) 上 1 摩 擦 损 失 尽 量 小 ( D 和 泵 效 率 具 有 较 太 碱 一) 值等方 面综合考 虑+叶片数 选取 为 z ~ 7 =4 , 2 保 证 性 能 曲线 无 驼峰 且 圆 盘摩 擦 损 ,蛙 . 圭 小 的 条 件 为 : , I 1 +35 l 一 . . 28 4 z.z∈(- 1 3 7 3 倮 证 性 能 曲线 无 驼峰 且理 论扬 程 最 大 的 . 条 件 为 : =344 .1 .1 +284三 zE 7 . 1 上 述 结 论 对 离 心 泵 水 力 设 计 具 有 指 导意 参 考文 赫 I R K T nn p nd pk of1 讪 F N ¥p 1P .P 毋 oa 9+ 4 础 L L 硝 o & 2 何岳杰 中低 圮转敛 禽 茉叶 靶 优 化 设 计方 桔 . 幕 i 术 童 术 t9, 孙 97 .I Lon o dn TB F E珊 n 盯 I Th m I Compr  ̄ r Sl e0 1 g e 嫦 1 6 D 1 9 1 04 义.同时对离心泵参数优 化 设计 指明 丁方 向. 可 以减 少 优 化 设 计 中 造 代 过 程 和 汁苒 工作 量 f 墒辑 本 王掘 华 1 一 2 一 8 术 泵 技 术 19. 9 34

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