首級葉輪結(jié)構(gòu)對水泵效率有哪些影響以及引起水泵汽蝕的原因
點(diǎn)擊：901 日期：2021-05-14
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水泵的效率提升困難一直是制約水泵行業(yè)發(fā)展的難題，國內(nèi)水泵性能指標(biāo)的行業(yè)調(diào)查結(jié)果表明臥式水泵的效率指標(biāo)總體水平都達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。研究表明，泵的能量損失導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定的現(xiàn)象主要由過流部件內(nèi)部流動決定。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對水泵內(nèi)部流動的數(shù)值模擬實(shí)驗研究相結(jié)合成為了揭示葉輪機(jī)械內(nèi)部流動規(guī)律的重要方法，相對較少的水泵的內(nèi)部流動成為近年來研究的熱點(diǎn)。
D200-50(P)-0105a型水泵在運(yùn)行的過程水泵的運(yùn)行效率不高，無法達(dá)到設(shè)計揚(yáng)程的需求。由于首級葉輪內(nèi)流動狀況對泵的性能起到?jīng)Q定性作用，為提高水泵的效率，本文主要針對首級葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬和改進(jìn)。
1、水泵首級葉輪水力模型
D200-50(P)-0105a型水泵設(shè)計性能參數(shù)為：流量Q 200 m/h,級數(shù)= 10級，總揚(yáng)程H=500m,轉(zhuǎn)速n=2950r/min。首級葉輪幾何參數(shù)為：葉輪進(jìn)口直徑D;=150mm,輪轂直徑d=85mm，葉輪出口直徑D-225mm，葉輪出口寬度b2=24mm,葉片數(shù)Z=5。
2、原水泵首級葉輪流場分析
靜壓分布(圖2a)沒有明顯的對稱性，流體進(jìn)入葉輪時壓力比較低，受葉片繞流和進(jìn)口壓力損失的影響壓降增大，使進(jìn)口部分出現(xiàn)大面積的低壓區(qū)，最低壓力點(diǎn)為葉片進(jìn)口背面靠近輪緣處為-1。58X105Pa,當(dāng)壓力低到一定程度時此處將發(fā)生汽蝕，破壞葉輪結(jié)構(gòu)，影響泵的性能和運(yùn)行的安全性?？倝簣D上隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，流體不斷獲得能量，壓力變化進(jìn)口到出口出現(xiàn)較大波動，流體在葉輪流道內(nèi)流態(tài)不均勻?qū)е履芰糠植疾痪鶆颍谌~片的工作面中間部分出現(xiàn)壓力突然增大的現(xiàn)象，說明此處存在很高的滿流動能。圖3為速度分布圖。原水泵首級葉輪速度分布不均勻，速度跡線及云圖上葉片進(jìn)口附近流體的流動存在明顯的水流沖擊，葉片中部速度突然增大，流體在此處葉輪流道內(nèi)出現(xiàn)很強(qiáng)的素流，造成較大的水力損失，導(dǎo)致整個泵運(yùn)行不穩(wěn)定，使效率急劇下降。.
1、水泵發(fā)生汽蝕情況介紹
某熱泵機(jī)房中，4臺河水取水泵的額定工況流量均為Q-958m3/h，揚(yáng)程H-21m，轉(zhuǎn)速n-1480rpm。水泵進(jìn)、出口接管管徑均為DN350，水泵本體接口口徑為DN400。當(dāng)水泵接通電源開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，可以很明顯的聽到水泵發(fā)出的“啪、啪、啪"的炸裂聲，通過超聲波流量計進(jìn)行檢測，檢測到水泵出水流量僅為680m3/h，與額定工況偏差很大，可以判定該水泵在運(yùn)行過程中發(fā)生了很嚴(yán)重的汽蝕現(xiàn)象。
發(fā)生汽蝕的原因分析有以下幾點(diǎn):
1）水泵進(jìn)口壓力低；
2）水泵進(jìn)出口接管管徑偏??；
3）其他原因。
2、水泵入口壓力分析計算與結(jié)論
2.1、水泵進(jìn)口壓力計算
2.1.1、水泵吸入口前取水管網(wǎng)水力計算：
另外取水頭部過濾網(wǎng)+取水格柵阻力損失2m；水泵前Y型過濾器阻力損失1m。
突變管局部阻力系數(shù)ξ= (1-A1/A2) ^2
DN800突縮為DN350，ξ- (1-12.25/64) 2-0.6538，局部阻力=2.193KPa
DN350突擴(kuò)為DN400，ξ= (1-12.25/16)、2=0.055，局部阻力=0.186KPa
彎頭、三通的局部水損取沿程水損的30%
綜上計算：水泵若正常開啟運(yùn)行后，從取水口至水泵吸入口總水損= (0.676+0.072) X1.3+2+1+0.238=4.21m
2.1.2、水泵進(jìn)口壓力：
河水水位實(shí)測黃海高程為0.54知，水泵吸入口實(shí)測高程為-5.32m，大氣壓力10m。
水泵吸入口之前壓力P=10+0.54-(-5.32)-4.21-11.65m
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