潜水轴流泵的变环量、变轴面速度设计实践.pdf

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1、潜水轴流泵的变环量◆变轴面速度设计实践上海瑞晨环保科技有限公司(201822)张玉新李剑锋陈招锋张培富【摘要】在潜水轴流泵水力模型设计中，采用合理的环量及轴面速度径向分布规律。针对潜水轴流泵的结构特点，提出合理的轮毂比、叶片数、升力系数及稠密度等叶轮几何参数的确定方法。并提出合理的导叶几何参数的确定方法。依此设计系列高效节能、抗汽蚀性能好的新型水力模型；经过试验验证，潜水轴流泵效率达至q78％～85％，达到了国外同类产品的技术指标。【关键词】潜水轴流泵变环量变轴面速度水力模型一、前言目前，国内泵行业企业生产的潜水轴流泵，其所用的水力模型，普遍采用比较成熟的ZLB干式轴流泵的水

2、力模型，比转速分为500、700、l000、1250；fN1400；这些国内研制的优秀水力模型，其综合水力性能可与国外同类产品媲美，甚至有些超过了国外产品。但应用到潜水轴流泵，综合水力性能大幅度下降，泵的效率降低10％～20％，自然也浪费相应数额的电能，造成了极大的浪费。因此针对潜水轴流泵的结构形式，摸索相应水力模型的设计方法，专门研制高效节能的潜水轴流泵水力模型，迫在眉睫。针对以上的问题，吸收了国外同类产品的优点，采用国际上最先进的变环量、变轴面速度升力法，独立设计的高效节能、抗汽蚀性能好的新型水力模型；经过试验验证，潜水轴流泵效率达到78％～85％，达到了国外同类产品的技

3、术指标。二、潜水轴流泵效率低的原因分析如图l所示，潜水轴流泵的电动机与水泵联为一体，电动机在水泵的上方。电动机周围是液体的环形流道，电动机的尺寸是根据功率和转速确定的，这就限制了导叶体的出口尺寸，即导叶体扩散角的大小。为了保证过流面，扩散角一般情况下偏大，这势必增加了扩散损失，降低了水泵的效率。另外，电动机的法兰面太大，几乎挡住了导叶出水口的一半以上，使出水受阻，水流不畅，增加冲击损失，降低泵的效率。图1潜水轴流泵电动机2．导叶3．叶片4．叶轮轮毂5．进水管三、潜水轴流泵水力模型的设计实践1．水力模型的设计指导方法(1)变环量、变轴面速度升力法设计基础升力法源于叶栅理论，用于

4、轴流泵叶片设计时，做了如下假设：1)流体介质经过叶片时，各圆柱面流层之间互不2014ff-棚黑黧黑tom89第7期Ⅵmv．e州x．UJ嬲耱荔规丽厢矿通伽此赢r卅水哳罄商城m干扰。2)在计算升力时，假定叶片为无限翼展，可以利用二元翼型的试验或理论计算，再加以对直列翼栅的修订。3)轴流泵的水力效率或水力损失可以通过已有水力模型效率，可以估算。(2)潜水轴流泵环量的径向分布规律变环量设计方法的主要着重点是按叶轮机械的流动情况，使环量分布沿叶片径向有变化，即根部和叶梢部(外周缘)负荷较小而中部负荷较大。因此采用变环量设计，正是适应潜水轴流泵内实际流态的一种有效手段。而这手段运用得好坏

5、，关键在于根据具体设计要求，合理选择环量分布规律。在设计实践中，结合理论分析和模型试验的情况看，推荐用笔者统计回归的计算公式：厂(r)卸，厂o(1)式中厂(r)——环量分布函数，r为叶轮半径；厂。——平均分布环量；口，——径向环量分布系数，Dr=一2．83r?+4．64ri一0．8，‘为各个圆柱面的半径。(3)潜水轴流泵轴面速度的分布规律在设计实践中，结合理论分析和模型试验的情况看，轴向环量分布系数口。推荐用计算公式：Om=一1．807fl+3．0375—0．215(2)2．叶轮叶片几何参数的确定及计算(1)轮毂比d。的确定在潜水轴流泵的结构设计中，由于电动机与轴流泵的叶轮和

6、导叶体紧密结合，为使流道顺畅，电动机外径与导叶体外径相同。那么，叶轮出IZl的流体势必直接撞击导叶体的内壁。因此，对于潜水轴流泵，为了提高水力效率，轮毂比d。需要取得大一些。这是决定d。第一条件。根据笔者的设计经验，为保证有最佳效率，推荐按表1选取。表1轮毂比的确定。。．。．0．52～()5()～(148～I(I．45～04l～0．36～}E剃㈧0．550．52()50I)．48(14504()(2)叶轮外径D的确定轴流泵叶轮直径D是重要的设计参数，目前广泛采用经验公式计算。(3)转速n的确定在决定潜水轴流泵的转速时，90然慧紧：Ⅲ年黼通过计算汽蚀比转速c和比转速n；，来决定

7、n，因此选择n6"两个原则：1)使汽蚀比转速C不超过预定值，通常C