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首級葉輪結構對水泵效率有哪些影響以及引起水泵汽蝕的原因

點擊：1071 日期：2021-05-14 選擇字號：小 中 大
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首級葉輪結構對水泵效率有哪些影響以及引起水泵汽蝕的原因
     水泵的效率提升困難一直是制約水泵行業發展的難題，國內水泵性能指標的行業調查結果表明臥式水泵的效率指標總體水平都達不到國家標準的規定要求。研究表明，泵的能量損失導致運行不穩定的現象主要由過流部件內部流動決定。隨著計算機技術的發展，對水泵內部流動的數值模擬實驗研究相結合成為了揭示葉輪機械內部流動規律的重要方法，相對較少的水泵的內部流動成為近年來研究的熱點。
 
       D200-50(P)-0105a型水泵在運行的過程水泵的運行效率不高，無法達到設計揚程的需求。由于首級葉輪內流動狀況對泵的性能起到決定性作用，為提高水泵的效率，本文主要針對首級葉輪結構進行數值模擬和改進。
       1、水泵首級葉輪水力模型
       D200-50(P)-0105a型水泵設計性能參數為：流量Q 200 m/h,級數= 10級，總揚程H=500m,轉速n=2950r/min。首級葉輪幾何參數為：葉輪進口直徑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，流體進入葉輪時壓力比較低，受葉片繞流和進口壓力損失的影響壓降增大，使進口部分出現大面積的低壓區，最低壓力點為葉片進口背面靠近輪緣處為-1。58X105Pa,當壓力低到一定程度時此處將發生汽蝕，破壞葉輪結構，影響泵的性能和運行的安全性。總壓圖上隨著葉輪旋轉，流體不斷獲得能量，壓力變化進口到出口出現較大波動，流體在葉輪流道內流態不均勻導致能量分布不均勻，在葉片的工作面中間部分出現壓力突然增大的現象，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出現很強的素流，造成較大的水力損失，導致整個泵運行不穩定，使效率急劇下降。.


 1、水泵發生汽蝕情況介紹
       某熱泵機房中，4臺河水取水泵的額定工況流量均為Q-958m3/h，揚程H-21m，轉速n-1480rpm。水泵進、出口接管管徑均為DN350，水泵本體接口口徑為DN400。當水泵接通電源開始運轉后，可以很明顯的聽到水泵發出的“啪、啪、啪"的炸裂聲，通過超聲波流量計進行檢測，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行過程中發生了很嚴重的汽蝕現象。
       發生汽蝕的原因分析有以下幾點:
       1）水泵進口壓力低；
       2）水泵進出口接管管徑偏小；
       3）其他原因。
       2、水泵入口壓力分析計算與結論
       2.1、水泵進口壓力計算
       2.1.1、水泵吸入口前取水管網水力計算：


       另外取水頭部過濾網+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、水泵進口壓力：
       河水水位實測黃海高程為0.54知，水泵吸入口實測高程為-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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