潜水排污泵叶轮水力设计改造.pdf

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1、匪潜水排污泵叶轮水力设计改造安徽沃特星水处理运营有限公司(安庆230051)冯品柱中石化武汉分公司(湖北430082)杨文军合肥华升泵阀有限责任公司(安徽231131)樊伟花迎春【摘要】某污水处理厂潜水排污泵在实际运行中，实际运行工况大大偏离设计点工况，导致泵出现较强的振动现象，且潜水排污泵性能范围无法满足实际工况需求。针对此问题，对该泵叶轮进行了水力设计改造，改善水力性能，通过三副叶轮试验比较，择优选出的叶轮，满足了实际工况要求，扩大了潜水排污泵的使用性能范围。【关键词l潜水排污泵叶轮水力设计一、前言某污水处理厂外回流泵，设备参数：Q=380m

2、3／h，H=7．0m，n=1450r／min，配套功率P=15kW。泵运行过程中流量为450m3／h，远超出设备的设计流量，流量调整到400m3／h时出现振动现象，可以基本确定是实际运行工况大大偏离设计点工况。通过对实际工况的确定，对叶轮进行水力设计改造，在叶轮外形尺寸不变的条件下，通过改变出口安放角卢：和叶片包角≯来改变叶轮水力性能，满足工况需求。=、问题提出1．现场情况现场管路数据情况，水面的净液位差为2．8m，回流污泥管道总长165m(DN600管路)，共有90。弯头7个，根据所提供的数据进行管路损失计算。(1)90。弯头的损失其中管路半径

3、R=o．3m，管路系数占=0．3，计算得出流量速度v=O．374m／s，90。弯头损失为E=0．003m。(2)165m管路损失其中摩擦因数^=0．03，165m管路损失Hf=0．06m。管路及7个90。弯头的损失为H，=7日．+H，=0．08m。由于管路使用期限较久，管壁冲刷严重，实际损GiM爱用栅■mvw．e蜘X．corn2013年第6期失应大于计算损失，管路及7个90。弯头的损失估算为lm，管路中的法兰和阀的损失约为lm，可以得到整个管路的总损失约为2m。因此估算，实际装置扬程为日=4．8m。2．实际工况确定结合实际工况需要和叶轮改造预期所

4、能达到的性能，将泵的额定参数重新确定为Q=400m3／h，H=6．0m，，l=l450dmin，配套功率P=15kW。三、叶轮水力设计改造1．改造的限制条件叶轮的基本参数见表1，叶轮基本尺寸如图1所示。因为整泵只是对叶轮进行改造，所以叶轮外部尺寸不能改动，确保叶轮与壳体原有的配合，因此只能对叶轮进口直径D。、出口宽度b。、叶片出口安放角卢：和叶片包角驴进行优化改型设计，其中叶轮进口直径D。、出口宽度b，的尺寸因结构限制修改变动很小。表1原叶轮基本参数进口直径D0，mm出口宽度b．／mm叶轮出口直径D．／mm19368247叶片包角≯叶片出口安放角

5、卢：叶片数z(。)39025图1原叶轮外形尺寸麓m祝胁燃工．耋水觚罄哳城丽．黜2．水力设计改造这次叶轮改造的目的是为了使叶轮额定流量增大，额定扬程降低，受叶轮原有外部尺寸限制，叶轮出13直径D．和叶片数目Z不变，进口直径调整到D，=190mm，出13宽度调整到62=65mm，因此进口直径和出13宽度改变很小，从而只有改变叶片出1：3安放角卢：和叶片包角≯使流量达到工况要求。对三副叶轮叶片出1：3安放角卢：和叶片包角≯取值见表2，根据叶片参数分别设计出了叶轮1、叶轮2和叶轮3，其中叶轮2型线剪裁图如图2所示。表2改造后三副叶轮叶片出口安放角和包角参

6、数叶轮出13安放角卢：(。)叶片包角≯(。)叶轮110120叶轮215110叶轮320100k心R67、．5R28--lI＼义蒌三So麓是o／龟董l、92。(a)轴面图(b)平向图图2叶轮2型线剪裁3．叶轮试验结果的分析与比较三副叶轮在密度约为1．05×103kg／m3的污水中试验，试验转速为，l=l450r／min。表3为--雷i]叶轮在泵额定工况点的性能参数，图3为性能曲线图。由试验数据及性能曲线可见，在其他叶轮参数不变的情况下，通过改变出口安放角卢：和叶片包角≯对叶轮水力在同流量时表3三副叶轮额定工况点性能参数叶轮流量Q／(m3，}1)扬程

7、H／m效率q(％)功率PIkW叶轮140053263．159．63叶轮24006．2864．4511．14叶轮34007．1458．2414．0l8072645648苫40薹32241680Q／(m3／h)图3三副叶轮性能曲线图的扬程有很大影响。由图3可见，对于流量一扬程曲线，叶轮2与叶轮3在相同流量时扬程要高于设计额定扬程，叶轮1低于设计额定扬程，其中叶轮1随流量增大扬程下降快于叶轮2和叶轮3。在三副叶轮外尺寸相同的条件下，根据欧拉公式计算得到的理论扬程应相等，但由于不同的出El安放角卢：和叶片包角≯确定了不同的叶片型线，使得叶轮内部的流场结构

8、不同，使得扬程相差较大。随着叶片出口安放角卢：增大叶片包角庐减小，增大了流动的扩散程度，叶片间扩散严重，使得扬程下降明显。对于流量一效率