浅谈低比转速多级离心泵的设计

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1、浅谈低比转速多级离心泵的设计浅谈低比转速多级离心泵的设计摘要：通过对低比转速多级离心泵的设计研究，阐述了在设计低比转速多级离心泵时应注意的问题和提高效率的方法，为设计及选型提供一些参考。关键词：低比转速多级离心泵；泄漏量；效率；平衡机构；汽蚀余量刖§现阶段国内流量12m3/h,扬程600m的工况可以选用流量12m3/h单级扬程50m的12级多级离心泵。但现阶段国内所生产的多级离心泵级数一般不超过12级，当流量12m3/h扬程600m以上时，此工况多选用高速切线泵。高速切线泵需要配备增速齿轮箱，在维护方面比多级离心泵复朵，维护成本较

2、高；而且切线泵的曲线平坦，如果工况耍求泵从额定点至关死点为连续上升的曲线时，则无法满足工况耍求。这时选用流量12m3/h单级扬程80m的8级多级离心泵则可以满足工况要求。该泵设计为12级时扬程可以达到960m。与高速切线泵相比，效率较高，维护简单方便，维护成本较低。1设计目的作者公司生产的一种低比转速多级离心泵，流量12m3/h,单级扬程80m,叶轮外径①258mm,叶轮出口宽度4mm,叶片数为6枚。由于叶轮出口宽度较小，外径较大，铸造时叶轮毛坯的合格率比较低。我厂决定重新设计该泵，以提高毛坯合格率。2设计思路该泵的参数为12m3

3、/h,单级扬程80ni,按此参数计算该泵的比转速为23.2o按照8级设计，平衡机构分別采用单平衡鼓和平衡盘结构进行设计。其中采用平衡盘时，平衡机构的泄漏量为6〜7m3/h；采用平衡鼓时，泄漏量为9m3/ho按照此泄漏量，叶轮和导叶的设计流量为12m3/h,则无法达到设计参数要求。为了达到参数要求，叶轮和导叶应该按照“泵设计流量+平衡机构泄漏量”进行设计。平衡机构泄漏量为6〜9ni3/h,叶轮和导叶应按照18~21m3/h设计，该泵平衡机构泄漏量与泵流量比■为50%〜75%。而一般流量较大，比转速为70〜110的多级离心泵的■只为4

4、%〜10%左右。比转速越低，级数越多，则■越大。这止是低比转速多级离心泵效率偏低的主要原因。3试验结果该泵按照8级试制生产了两台，采用单平衡鼓结构，试验吋的效率为21%,两台泵效率基本一致。为了验证我计算的平衡机构泄漏量是否正确，将叶轮轮毂处尺寸做适当修改后，安装在单级离心泵的泵体上进行性能试验。结果叶轮在单级泵上的效率达到42%。由于两台泵的吐出涡室喉部面积有所差别，不能对流量和扬程进行比较，只能对最高效率进行简单比较。如不考虑涡壳与导叶的效率差别及其它因素的影响，该泵平衡机构的容积效率应按照“多级泵效率三单机泵效率二多级泵平衡

5、机构的容积效率”计算，经计算平衡机构的容积效率只有50%04经验总结4.1减少平衡机构的泄漏量提高泵效率。由“多级离心泵平衡机构泄漏量统计表”可以看出，泵流量较大时泄漏量对效率影响较小，但流量12m3/h,泄漏量6m3/h,■就达到了50%。如果平衡机构泄漏量减少1.2m3/h,■就可以减少10%。所以减小平衡机构的泄漏量对提高低比转速多级离心泵的效率非常明显。在平衡机构中平衡鼓的泄漏量最大，平衡盘次之，双平衡鼓和平衡盘联合结构的泄漏量最小。与平衡盘结构相比，双平衡鼓和平衡盘联合结构不但泄漏量小，装配时的拉量比平衡盘的拉量大，在泵

6、运行期间不易发生平衡盘端面磨损;而且拉量的装配误差对泄漏量和轴向力的影响较小，不易产生推力轴承过热等问题。4.2在设计时，叶轮和导叶按照“泵设计流量+平衡机构泄漏量二叶轮和导叶的设计流量”进行设计。一般此类泵平衡机构泄漏量在6m3/h左右，扬程越高泄漏量越大。可先按照设计流量增加6m3/h进行叶轮、导叶和平衡机构的计算，再根据得出的平衡机构进行泄漏量的计算。得出泄漏量后与先前设计时曾加的泄漏量比较。如果不同，根据计算得出的泄漏量加上泵的设计流量重新设计叶轮和导叶，确定平衡机构，再次计算泄漏量，直到“泵设计流量+平衡机构泄漏量二叶轮

7、和导叶的设计流量”为止。4.3泵的效率会随级数增加而降低。由平衡机构的泄漏量计算公式可以看出，泄漏量q与平衡机构的前后压力差有关，与泵的流量大小无关。泄漏量q与■成正比，平衡机构前后压差随泵的扬程的升高而增加，所以扬程越高，泄漏量越大。由此得出，低比转速多级离心泵的效率会随着级数的增加而有所降低。选型时泵级数较多，应该适当地加大电机的配带功率。平衡鼓泄漏量q二3600?滋卩・?滋-泄漏系数，其大小与平衡鼓结构间隙有关。F-泄漏间隙，单位为m2。?驻卩-平衡鼓前后压力差，单位为MPa。?籽-介质密度，kg/m3o4.4此类泵在小流量

8、运行时应注意汽蚀问题。在小流量运行时泵的容积效率很低，大部分的泵送介质会经平衡回水管回流到首级叶轮的入口，泵送介质的温升会较大。该泵试验时，泵运行在5m3/h,使用温度计测量平衡回水管的温升达到10°Co由此可以看出，此类型泵在输送气化压力对温升比