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首级叶轮结构对水泵效率有哪些影响以及引起水泵汽蚀的原因
点击：727 日期：2021-05-14
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水泵的效率提升困难一直是制约水泵行业发展的难题，国内水泵性能指标的行业调查结果表明卧式水泵的效率指标总体水平都达不到国家标准的规定要求。研究表明，泵的能量损失导致运行不稳定的现象主要由过流部件内部流动决定。随着计算机技术的发展，对水泵内部流动的数值模拟实验研究相结合成为了揭示叶轮机械内部流动规律的重要方法，相对较少的水泵的内部流动成为近年来研究的热点。
D200-50(P)-0105a型水泵在运行的过程水泵的运行效率不高，无法达到设计扬程的需求。由于首级叶轮内流动状况对泵的性能起到决定性作用，为提高水泵的效率，本文主要针对首级叶轮结构进行数值模拟和改进。
1、水泵首级叶轮水力模型
D200-50(P)-0105a型水泵设计性能参数为：流量Q 200 m/h,级数= 10级，总扬程H=500m,转速n=2950r/min。首级叶轮几何参数为：叶轮进口直径D;=150mm,轮毂直径d=85mm，叶轮出口直径D-225mm，叶轮出口宽度b2=24mm,叶片数Z=5。
2、原水泵首级叶轮流场分析
静压分布(图2a)没有明显的对称性，流体进入叶轮时压力比较低，受叶片绕流和进口压力损失的影响压降增大，使进口部分出现大面积的低压区，最低压力点为叶片进口背面靠近轮缘处为-1。58X105Pa,当压力低到一定程度时此处将发生汽蚀，破坏叶轮结构，影响泵的性能和运行的安全性。总压图上随着叶轮旋转，流体不断获得能量，压力变化进口到出口出现较大波动，流体在叶轮流道内流态不均匀导致能量分布不均匀，在叶片的工作面中间部分出现压力突然增大的现象，说明此处存在很高的满流动能。图3为速度分布图。原水泵首级叶轮速度分布不均匀，速度迹线及云图上叶片进口附近流体的流动存在明显的水流冲击，叶片中部速度突然增大，流体在此处叶轮流道内出现很强的素流，造成较大的水力损失，导致整个泵运行不稳定，使效率急剧下降。.
1、水泵发生汽蚀情况介绍
某热泵机房中，4台河水取水泵的额定工况流量均为Q-958m³/h，扬程H-21m，转速n-1480rpm。水泵进、出口接管管径均为DN350，水泵本体接口口径为DN400。当水泵接通电源开始运转后，可以很明显的听到水泵发出的“啪、啪、啪"的炸裂声，通过超声波流量计进行检测，检测到水泵出水流量仅为680m³/h，与额定工况偏差很大，可以判定该水泵在运行过程中发生了很严重的汽蚀现象。
发生汽蚀的原因分析有以下几点:
1）水泵进口压力低；
2）水泵进出口接管管径偏小；
3）其他原因。
2、水泵入口压力分析计算与结论
2.1、水泵进口压力计算
2.1.1、水泵吸入口前取水管网水力计算：
另外取水头部过滤网+取水格栅阻力损失2m；水泵前Y型过滤器阻力损失1m。
突变管局部阻力系数ξ= (1-A1/A2) ^2
DN800突缩为DN350，ξ- (1-12.25/64) 2-0.6538，局部阻力=2.193KPa
DN350突扩为DN400，ξ= (1-12.25/16)、2=0.055，局部阻力=0.186KPa
弯头、三通的局部水损取沿程水损的30%
综上计算：水泵若正常开启运行后，从取水口至水泵吸入口总水损= (0.676+0.072) X1.3+2+1+0.238=4.21m
2.1.2、水泵进口压力：
河水水位实测黄海高程为0.54知，水泵吸入口实测高程为-5.32m，大气压力10m。
水泵吸入口之前压力P=10+0.54-(-5.32)-4.21-11.65m
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