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        淺析導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)變形在抽芯泵及潛水泵的運(yùn)用

        2015-04-29 00:00:00丁超
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年26期

        摘 要:常規(guī)產(chǎn)品的更新致使工業(yè)泵的產(chǎn)品更新成為一種可能,為適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要,抽芯導(dǎo)葉式混流泵及潛水導(dǎo)葉式混流泵是導(dǎo)葉式混流泵發(fā)展的新型產(chǎn)品,廣泛地被熱電廠、城市給排水等使用,大有取代普通導(dǎo)葉式混流泵的趨勢(shì)。然而,由于產(chǎn)品的更新導(dǎo)致了零件的不匹配,為了在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中奪得先機(jī),利用現(xiàn)有的水力模型找到一種比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法尤為重要。由于葉輪或葉片的結(jié)構(gòu)型式不變,僅僅只需要進(jìn)行相似放大即可,關(guān)鍵是導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)。

        關(guān)鍵詞:導(dǎo)葉結(jié)構(gòu);變形;運(yùn)用

        隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要,一些常規(guī)的產(chǎn)品必須更新,以適應(yīng)市場(chǎng)的變化,開發(fā)工業(yè)泵是大勢(shì)所趨,抽芯導(dǎo)葉式混流泵及潛水導(dǎo)葉式混流泵是導(dǎo)葉式混流泵發(fā)展的新型產(chǎn)品,廣泛地被熱電廠、城市給排水等使用,大有取代普通導(dǎo)葉式混流泵的趨勢(shì)(國外已是如此),產(chǎn)品市場(chǎng)前景好,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益相當(dāng)可觀。由于這類新產(chǎn)品其結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致與原來普通結(jié)構(gòu)的水力模型不匹配,最理想的方法是根據(jù)新的結(jié)構(gòu)重新研制水力模型。但是,它需要大量的時(shí)間和費(fèi)用,這對(duì)工廠而言在短時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)的。在這種情況下,為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中搶到寶貴的時(shí)間,利用現(xiàn)有的水力模型找到一種比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法尤為重要。由于葉輪或葉片的結(jié)構(gòu)型式不變,僅僅只需要進(jìn)行相似放大即可,關(guān)鍵是導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)。

        1 幾種導(dǎo)葉式混流泵泵段結(jié)構(gòu)介紹

        從圖1中可以看到,四種泵段結(jié)構(gòu)中,葉輪完全相同,而導(dǎo)葉有較大差異。

        圖1 泵段結(jié)構(gòu)圖

        2 抽芯導(dǎo)葉式混流泵導(dǎo)葉設(shè)計(jì)

        2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        抽芯導(dǎo)葉式混流泵一般用于熱電廠作循環(huán)泵、自來水廠作取水泵等場(chǎng)合,其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子可以抽出,便于檢修,適用于連續(xù)運(yùn)行而且檢修時(shí)間短的泵站。以前采用抽芯導(dǎo)葉式混流泵舊結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)葉可以通過普通模型泵進(jìn)行相似換算來設(shè)計(jì),但該結(jié)構(gòu)導(dǎo)葉體上面需聯(lián)接擴(kuò)散管減少突然脫流而產(chǎn)生的損失,所以結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是流體經(jīng)過導(dǎo)葉體擴(kuò)散管時(shí)改變了方向,水力損失較大,現(xiàn)已不采用。抽芯導(dǎo)葉式混流泵新結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)了以上缺點(diǎn),而且減少了一個(gè)零件(擴(kuò)散管),既降低了制造成本,又提高了水力性能。因此,新結(jié)構(gòu)是抽芯導(dǎo)葉式混流泵泵段部分的理想結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵是導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)。

        2.2 導(dǎo)葉設(shè)計(jì)步驟

        (1)根據(jù)產(chǎn)品性能,選擇合適的水力模型。

        (2)根據(jù)泵的相似理論,進(jìn)行相似核算,確定實(shí)泵導(dǎo)葉水力尺寸,并畫出圖2導(dǎo)葉木模圖的虛線部分。

        圖2 導(dǎo)葉木模圖

        (3)由于工廠木模師傅根據(jù)導(dǎo)葉木模圖(軸面投影數(shù)據(jù)和導(dǎo)葉裁剪數(shù)據(jù))即可制作導(dǎo)葉木模,所以,工廠的木模圖一般沒有展開流線。為了得到展開流線,可以根據(jù)導(dǎo)葉木模圖軸面投影數(shù)據(jù)和導(dǎo)葉裁剪數(shù)據(jù)利用扭曲三角形法反求,分別求得ad、be、cf的展開流線。

        (4)根據(jù)抽芯導(dǎo)葉式混流泵新結(jié)構(gòu)確定實(shí)泵導(dǎo)葉軸面投影:進(jìn)口邊abc位置不變,假設(shè)展開流線不變,則流線ad、be、cf,軸向尺寸不變(一般情況下f與f'重合)。

        (5)根據(jù)實(shí)泵導(dǎo)葉軸面投影和展開流線,利用扭曲三角形法求得實(shí)泵裁剪數(shù)據(jù),并畫出圖2導(dǎo)葉木模圖的實(shí)線部分。

        (6)實(shí)泵導(dǎo)葉水力性能理論分析:a.由于導(dǎo)葉進(jìn)口邊位置沒變,展開流線沒有變,所以,其進(jìn)口安放角和出口安放角不變,導(dǎo)葉水力性能不會(huì)降低。b.由于各流線包角變小,減小了導(dǎo)葉的扭曲度,有利于造型。c.因?qū)~體過流面積增加(與普通導(dǎo)葉式混流泵相比)流速降低,減少了水力損失。

        根據(jù)以上分析,通過該方法設(shè)計(jì)的導(dǎo)葉是比較合理的,并且可以提高水泵效率。

        3 潛水導(dǎo)葉式混流泵導(dǎo)葉地設(shè)計(jì)

        3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        從潛水導(dǎo)葉式混流泵泵段結(jié)構(gòu)上看,潛水電機(jī)座在導(dǎo)葉體上,由于該型泵揚(yáng)程較高,電機(jī)配套功率大,并且潛水電機(jī)不可能做得很細(xì)長(盡管潛水電機(jī)外徑比普通電機(jī)外徑?。@就導(dǎo)致潛水導(dǎo)葉式混流泵的導(dǎo)葉與普通導(dǎo)葉式混流泵導(dǎo)葉形狀區(qū)別較大。

        3.2 導(dǎo)葉設(shè)計(jì)步驟

        設(shè)計(jì)方法基本同上,求得展開流線,確定潛水泵導(dǎo)葉軸向投影數(shù)據(jù),然后畫出導(dǎo)葉木模圖即可。但應(yīng)注意以下兩點(diǎn):

        圖3 潛水泵導(dǎo)葉軸向投影圖

        (1)內(nèi)流線cf\"的確定:根據(jù)電機(jī)外圓D來定,取Rf\"=D/2,保證水流穩(wěn)定出水。

        (2)潛水泵大部分選擇井筒結(jié)構(gòu)(類似于抽芯導(dǎo)葉式混流泵),所以Rd\"應(yīng)根據(jù)泵出口流速來確定。由于Rd\"過大,出口流速降低,水力損失減少,泵效提高,但井筒直徑較大,成本高;Rd\"過小,出口流速增加,泵效降低,井筒直徑較小,成本低。為了解決它們之間的矛盾,一般使出口流速控制在v=3m/s左右,然后再確定Rd\"。

        3.3 試驗(yàn)結(jié)果

        已生產(chǎn)的潛水導(dǎo)葉式混流泵型號(hào)為:400QHD-8、500QHD-9、600QHD-10.5、600QHD-14、700QHD-9等,試驗(yàn)結(jié)果顯示基本與同型號(hào)的普通導(dǎo)葉式混流泵一致,流量與揚(yáng)程稍偏小,泵效率不變。

        根據(jù)以上分析,用這種方法設(shè)計(jì)的導(dǎo)葉相對(duì)合理,而且可以提高泵的效率。

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