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单级双吸中开式离心泵的技术改造

时间:2011-04-23  作者:秩名
③合理增大叶片进口冲角。加大冲角可以使叶片进口安装角增大,可以增大叶片间的通流面积,此时由于减小了叶片的弯曲,也减小了叶片的排挤,从而加大了叶片间的通流面积,降低了进口流速,使抗汽蚀性能得以提高。通常推荐叶片进口冲角取正冲角=30~80,其结果可以增大叶片进口安放角,改善叶片拥挤,减少压降系数λ2,此举既不影响泵的效率又能提高泵的抗汽蚀能力。

④叶片进口边合理前伸。叶片进口边前伸时,一方面增大了叶片的面积,使相同扬程下叶片单位面积上的载荷减小,另一方面则因进口边上中点的所在半径减小,使平均圆周速度和相应的相对速度也减小,因而使汽蚀余量NPSH减小,有利于泵的抗汽蚀性能。当叶片进口边朝进口延伸时,汽蚀汽泡首先发生在圆周速度最大的进口直径处,即只在局部区域发生汽蚀汽泡。叶片进口边延伸除了有利于抗汽蚀性能外,也有利于扬程曲线和效率曲线。叶片延伸后,其扬程曲线与未延伸时相比较形状比较平缓,减轻了驼峰,这对运行而言是有利的。此外,效率曲线的最高效率点朝小流量方向偏移,且最高效率点的绝对值也稍有提高。当然叶片进口边要合理前个,如果叶片进口边朝叶轮进口延伸得太多,则叶片将严重扭曲,易于造成流道的堵塞并且设计和制造也将造成困难。

⑤增大前盖板的转向半径。汽蚀汽泡首先发生在叶片进口边靠近前盖板处,因为该处液流的相对速度最大。因此,前盖板转向半径的大小将影响泵的汽蚀性能。当前盖板转向半径较小时,叶片进口边靠近前盖板处的速度比较大,该处易于形成汽蚀汽泡;相反当前盖板转向半径较大时,叶片进口边靠近前盖板处的速度比较小,该处不大会有汽蚀汽泡产生。因此,增大前盖板的转向半径也是提高泵的抗汽蚀性能的措施之一。当前盖板转向半径较大时,液流转弯较平缓,这将会在所有工况下都对叶轮的抗汽蚀性能起到良好的影响。此外,随着转向半径的增大,进口宽度也增大,这也为提高汽蚀性能提供了良好的条件。

⑥合理减少轮毅直径。轮毅直径的大小将在叶轮进口直径不变的情况下改变叶轮的进口面积,从而改变进口速度,对泵的汽蚀性能产生影响。如果条件允许,可以把轮毅直径设计小一些,减小轮毅直径与增大叶轮进口直径和加宽叶片进口宽度一样,也会增大液流的进口面积,从而改善汽蚀性能。可以认为,减小轮毅直径将比增大叶轮进口直径更有利,因为此时减少了进口边最大直径处发生汽蚀汽泡的倾向。但是,轮毅直径是受转轴强度限制,过大地减少轮毅直径,会降低转轴的强度,从而影响水泵运行的稳定性和可靠性。

此外对双吸泵还可采用半螺旋形吸入室,利用半螺旋形吸入室产生的强预旋,来减小相对速度,改善汽蚀性能。其他还有加装诱导轮,采用抗汽蚀性能好的材料等方法在一定程度上也都能提高离心泵的汽蚀性能。

2、提高效率指标

离心泵效率是指泵的有效功率和轴功率的比值,由于泵内的各种损失,泵的有效功率总是小于轴功率,故效率总是小于1的。目前国内离心泵中多数型号的效率一般在70-80%左右,少数大流量型号的效率在90%左右。影响离心泵效率的主要原因在于泵内存在的能量损失,这些损失主要是机械损失、水力损失和容积损失。机械损失主要是叶轮外表面与液体的磨擦损失(即圆盘摩擦损失)以及离心泵轴承、轴封上的摩擦损失,水力扣失主要是液体在泵内运动速度和方向的变化引起的冲击损失、旋涡损失等,液体与泵内各流道壁面的磨擦损失以及液体运动的内部磨擦损失,容积损失主要是泵内高压液体向低压区泄露回流造成的损失,包括密封环泄漏损失、平衡机构泄漏损失和级间泄漏损失。

下面介绍几种国内外常用的提高离心泵效率的方法:

①减小叶轮外径。叶轮圆盘摩擦损失与叶轮转速三次方和叶轮外径五次方的积成正比。对于给定的扬程,叶轮外径减小后,泵转速相应增加(可以认为叶轮外径减小一半,泵转速增大一倍),而叶轮外径减小后,圆盘摩擦损失成五次方比例地下降。所以,对给定扬程,离心泵转速增加后,圆盘摩擦损失并不增加,而减小,这也是泵逐渐提高转速的原因之一。

②适当减小叶轮盖板外径。圆盘摩擦损失主要是由于叶轮盖板与液体间摩擦造成的损失,所以减小叶轮盖板外径可以减小叶轮盖板与液体的接触面积,减小圆盘摩擦损失。但如果叶轮盖板外径减的太多,就会产生不利情况,这时叶轮内的液流沿叶片侧端泄露较多,并且半径越小处的叶片侧端,其泄露的液流能量越低,流量越小,而此处叶轮内的水流依然随叶轮高速旋转,这样就会在叶轮内外液流之间、叶片侧端与液流之间以及侧端液流内部造成很大的流速梯度,从而造成很大的水流种击和旋涡回流损失,所以叶轮盖板只能适当减小。

③降低表面粗糙度。圆盘摩擦损失的大小还与泵体内壁的表面粗糙度有关,所以提高离心泵铸造精度,提高叶轮盖板、泵壳内壁等的流道表面光洁度,可以一定程度上降低圆盘摩擦损失。试验表明:铸铁泵体的粗糙表面涂漆后,泵的效率较未涂漆时能高2~3%;叶轮盖板和泵体粗糙面用砂轮磨光后,泵效率可提高2~4%。

④合理设计叶轮与泵体间的侧隙,减小圆盘磨擦损失。对一般离心泵来说,在B/D2=2~5%(B:叶轮与泵体间的侧隙大小,D2:叶轮外径)范围内时,叶轮圆盘摩擦损失是比较小的。

⑤适当减小密封间隙的环形面积,降低泄漏量,减小容积损失。密封环泄漏损失与密封环间隙环形面积、密封间隙的平均直径成正比,密封环直径越大,其两侧压力相差越悬殊,则泄漏量越大。为了降低泄漏量,减小容积损失,提高泵的效率,就要把密封间隙的环形面积尽量减小,为了使叶轮入口直径保持一定的水平,这时应尽量减小密封间隙的平均直径,在保证安全运行及制造允许的前提下,应尽量选取较小的间隙宽度。

⑥增加密封环阻力,降低泄漏量,减小容积损失。论文发表。为了使密封环有更大阻力,可以将密封环设计成迷宫、锯齿形等,增加密封间隙的长度,增加了密封间隙的沿程阻力,从而达到降低泄漏量,提高效率的目的。

⑦合理确定过流部件进出口角,避免流道内出现死区、尖角、突变等,流道表面应尽量光洁,减少泵内的水力损失。

总之通过以上方法可以使单级双吸中开泵的效率和汽蚀性能得到很好的提升,当然在进行效率和汽蚀性能改造的同时,不可忽略对离心泵可靠性方面的要求,总之通过我们的努力要获得一款效率高、汽蚀性能好、运行可靠稳定的好泵。


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