叶顶间隙大小对螺旋离心泵内部压力脉动的影响.pdf

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1、第33卷第l期842017年1月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV

2、ol'33No．1Jan．2017叶顶间隙大小对螺旋离心泵内部压力脉动的影响张华1，一，陈斌1※，王炳祺1，史长彪3，沈登武3(1．合肥工业大学机械工程学院，合肥230009；2．江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江212013；3．蓝深集团股份有限公司，南京211500)摘要：叶项间隙大小是影响半开式螺旋离心泵内外特性的重要因素之一，为充分探究叶顶间隙大小对其内外特性的影响

3、程度及作用机理，该文以一台比转速237的单叶片螺旋离心泵为研究对象，通过设计叶项间隙专用调节机构，分别调整叶顶间隙大小至O．3、0．5和0．8mm，与叶轮外径的比值分别为O．13％、O．22％和0．35％。针对3种叶顶间隙大小情况，同时进行外特性试验和压力脉动试验研究。压力脉动的监测点包括叶轮进口边、叶轮中部、蜗壳第三断面和蜗壳隔舌附近。结果表明叶顶间隙大小与叶轮平均直径的比值应介于0．13％～0．22％之间。同时，结合压力脉动试验获得的实测压力波形图、压力系数波形图及频域图，分析了单叶片螺旋离心泵内部压力脉动的规律，为半开式螺旋离心

4、泵的减振降噪提供参考和借鉴。关键词：离心泵；叶片；叶轮；螺旋叶轮；叶顶间隙；外特性；压力脉动doi：10．119758．issn．1002·6819．2017．01．011中图分类号：TH313文献标志码：A文章编号：1002—6819(2017)一01—0084～06张华，陈斌，王炳祺，史长彪，沈登武．叶顶间隙大小对螺旋离心泵内部压力脉动的影响[J]．农业工程学报，2017，33(1)：84—89．doi：10．119758．issn．1002—6819．2017．01．011http：／／www．tcsae．orgZhangHua

5、，ChenBin，WangBingqi，ShiChangbiao，ShenDengwu．Influenceoftipclearanceonintemalpressurefluctuationofscrewcentrifugalpump[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2017，33(11：84—89．(inChinese谢thEnglishabstract)doi：10．11975／j．issn．100

6、2—6819．2017．01．011http：／／www．tcsae．org0引言单叶片螺旋离心叶轮具有较强的通过能力和抗缠绕能力，主要应用于无损运输和污水输送等领域[1-3]。该类型叶轮具有叶片包角大、扭曲程度高[4】等特点，多采用半开式设计碡J，叶轮轮缘与底盖板之间存在一定的问隙，该间隙不仅直接影响机组运行效率，对泵的内部流场物理结构及压力脉动、振动等特性也有较大的影响16。J。施卫东掣8】以轴流泵为研究对象，讨论了4种不同叶顶间隙大小对轴流泵外特性、叶轮出口轴面速度及环量的影响，发现叶顶间隙超过0．5mm时，泵性能下降幅度明显增

7、大，并成功捕获了叶项泄漏涡。因此，研究叶顶间隙大小对单叶片螺旋离心泵性能的影响不仅具有实际工程意义，也具有较高的学术价值。单叶片螺旋离心叶轮由于非对称叶片结构，在不同工况下，径向力变化较大[9。0

8、，国内外学者逐渐对其展开深入的研究[¨‘141。Han等【】5】通过数值计算的方法，研究了单叶片螺旋离心泵的轴向力和径向力，并给出了极值情况下的叶轮与蜗壳相对位置。Quan收稿日期：2016—06．29修订日期：2016-11-11基金项目：安徽省合肥工业大学“秋实计划”A类计划项目(JZ2015QSJH0246)；中央高校基本科研业务费专

9、项资金资助(JZ2015HGBZ0129)；江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心开放基金资助(NRCP一201603)。作者简介：张华，男(汉族)，江苏南京人，助理研究员，博士，主要从事水力机械内部流动研究。合肥合肥工业大学机械工程学院，230009。Emaihzhh091088@126．corn※通信作者：陈斌，男(汉族)，江苏靖江人，研究员，博士，博士生导师，主要从事流体机械及工程研究。合肥合肥工业大学机械工程学院，230009。Emaihchenbin21cn@126．coin等[16】对单叶片螺旋离心泵的能量传递机理进行了分

10、析。Scherbatenko等【17]研究了螺旋离心叶轮出口的绝对速度分布。Pei等[18-20】采用流固耦合与试验相结合的方法，研究了单叶片叶轮进口的振动及变形情况，并引入波动量标准差概念分析了内部压力脉动强度。Nis