旋流泵汽蚀性能试验研究.pdf

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1、苏州邦普赛司流体工程有限公司(江苏215200)吴学峰刘强孙跃林强胜精密机械(苏州)有限公司(江苏215137)王强谷云庆【摘要】为了了解旋流泵的汽蚀性能，分别以Is150—100—300(LXH)、IS125—80一230(LXH)为试验对象，对两种型号的旋流泵进行多工况下的汽蚀性能试验研究。结果表明：旋流泵的有效汽蚀余量会在规定的必需汽蚀余量上下波动，这就需要进行多组试验以确保试验的准确性；在汽蚀余量较小时，扬程会有明显的减小，其原因是汽蚀堵塞了流道，导致扬程降低。此外，泵试验时振动现象明显比非汽蚀工况时更为剧烈。【关键词l旋流泵汽蚀试验汽蚀余量一．前言早在1945

2、年，美国西部机械公司便发明了旋流泵产品，之后，其他泵类公司也相继开始了对旋流泵的设计研究。旋流泵亦称无堵塞泵，因其内部流体存在旋转的旋涡运动而得名。旋流泵的结构特点是叶轮为开式或半开式，叶片为直叶片并呈放射状布置，叶轮与前泵壳之间有较宽阔的轴向空间，或者说叶轮后缩至泵壳后腔，这便为固体介质通过泵体提供了良好的条件。旋流泵多用于抽送大颗粒或含杂质流体，如含垃圾、泥沙或污水的两相流体等。国内外很多学者都对旋流泵做了大量的研究。Li等模拟了旋流泵内部流动气液两相流运动状态，结果显示，流道中的泡沫主要分布在叶片的压力面，气泡对气相旋涡泵性能的影响很小，但当气体体积分数增加到15

3、％后，特性曲线会因为由于气体堵塞现象突然下降。通用税税蒯造GMIGM』’缸"Ⅳ砌cm朋_吴坚等用5孔球形探针对无叶腔流场进行测量，得到变转速流场5个测点静压、绝对速度、圆周速度、径向速度和轴向速度变化规律，证明轴向旋涡运动为主流，存在回流运动，解释了外特性参数与内部流动参数之间的联系和变化规律。陈红勋等对旋流泵叶轮内部的流速和叶片表面压力进行测试，结合前人测得的无叶腔内部流动测试结果，测试了旋流泵叶轮流道内轴垂直断面上的速度分布和叶片表面压力分布，并建立了计算旋流泵叶轮内流动的流动模型，提出了旋流泵叶轮内流场的全三维边界元解法，结果显示叶片表面压力的计算值与测量值吻合良

4、好。steinmann等采用试验和数值模拟两种方法，模拟出了旋流泵汽蚀的部位，并用探针拍摄到旋流泵运行过程中发生的汽蚀。由于旋流泵的汽蚀现象受到诸多因素的影响，而且泵的汽蚀理论大多是建立在诸多假设之上，且实际生产中往往不完全遵循之前所建立的很多假设，因此往往采用数值模拟方法不能完全预测泵的实际汽蚀性能，通常与实际表现的性能会产生一定的偏差。基于此，就需要对旋流泵的汽蚀性能进行试验研究。二．泵汽蚀理论分析泵所输送介质的液态和气态是能够互相转化的，其转化的条件依托于压力和温度。在一定温度下，液体开始汽化的临界压力为汽化压力；温度越高，液体的汽化压力越高。泵在运转中，若其过流

5、部分的局部区域，：0l睥黼僦1772016年第4期’’ww．e喇x．com}l-GMManm咖M液体的绝对压力下降到所输送液体当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始汽化，形成气泡，气泡内部的压力约等于汽化压力。当气泡随液流向前运动至高压区时，气泡周围的高压液体使气泡急剧地缩小以至凝结，在气泡消失的同时，液体质点以高速(由于气泡破裂)填充空穴，发生互相撞击而形成强烈的水击，使过流部件受到腐蚀和破坏。实测结果表明，这种水击可使局部压力高达50MPa。上述过程称为汽蚀。可用汽蚀余量ⅣPs鼠，也叫装置汽蚀余量，是由泵的吸入装置提供的，在泵进口处单位重量液体超过汽化压力的富余能

6、量(也就是泵进口处液流全水头去掉汽化压力水头所净剩的水头)，其值以换算到基准面上的米液柱高度表示，即：^理l￡HIips，(pg)+记，(29)一pv，(pg)(1)式中p。——为测量断面压力，单位为Pa；p——为液体的密度，单位为kg／In3；g一为重力加速度，单位为叫s2；vs_一为测量断面的液体平均速度，单位为IIl／s；p，——为汽化压力，单位为Pa。式(1)中：ps／(pg)为换算到基准面上泵进口的绝对压力水头，单位为m，记／(幻)为泵进口的平均速度水头，单位为m；pv／(pg)为所输送液体温度下的汽化压力水头，单位为m。汽蚀破坏直接影响离心泵的运行可靠性和使

7、用寿命，为了保证离心泵安全、稳定、高效地运行有必要寻求改善汽蚀性能的有效方法。所以解决泵汽蚀问题的根本措施是提高泵本身的抗汽蚀性能，然而合理地选用吸入装置也有助干预防泵的汽蚀。三，试验方案试验所选用的旋流泵型号为IS150—100一300(LxH)及IS125—80—230(LxH)。前者旋流泵的流量Q=144m3／h，扬程^仁80m，转速，l=2980“min，比转速n。=81；后者旋流泵的流量Q=260m3／h，扬程月三170m，转速n=2980r／min，比转速，l。=62。两台试验用的旋流泵如图1所示。旋流泵汽蚀性能试验在闭式水泵