淺析離心泵設計方法

劉占峰

摘 要：離心泵是利用葉輪旋轉而使水發(fā)生離心運動來工作的。本文對離心泵基本參數(shù)和參數(shù)帶好進行說明，對過流部件主要幾何參數(shù)的水力設計計算從葉輪主要幾何參數(shù)設計要點、泵體主要幾何參數(shù)設計要點以及泵體積葉輪的匹配性進行分析，其次對設計的關鍵點進行分析。

關鍵詞：離心泵 設計 水力 葉輪

中圖分類號：TG311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0082-01

鑒于目前我國離心泵的實際技術水平以及泵廠家的實際生產(chǎn)能力，通過多年來對國外離心泵產(chǎn)品的反向推導研究，響應國家離心泵節(jié)能惠民的號召，特提出一種離心泵的非常規(guī)設計方法，旨在提高我國離心泵的整體技術水平和產(chǎn)品檔次。先對一些基本的參數(shù)加以說明，以下是對一些參數(shù)代號的說明：

Q為流量，單位為m3/s；

H為揚程，單位為m；

n為轉速，單位為r/min；

ns為比轉速；

D2為葉輪外徑，單位為mm；

b2為葉輪出口寬度，單位為mm；

β2為葉片出口安放角，單位為°；

φ為葉片包角，單位為°；

Z為葉片數(shù)；

D3為泵體壓水室基圓直徑，單位為mm；

b3為泵體流道寬度，單位為mm；

K3為離心泵速度系數(shù)；

γ為梯形斷面夾角，單位為°；

η為效率，單位為%。

1 過流部件主要幾何參數(shù)的水力設計計算

1.1 葉輪主要幾何參數(shù)設計要點

（1）如果離心泵內葉輪的尺寸偏差較大，那么就可能導致葉輪滑度差，水力和性能都有所降低，想要避免這種問題的發(fā)生，就必須事先選擇一些寬度加大、易于制造的葉輪，這樣不僅能夠有效降低由于葉輪表面粗糙帶來的制造誤差的現(xiàn)象，還能有效提升工作效率。除此之外葉輪寬度的加大還意味著葉片之間的運轉更加順暢，有效減少摩擦，讓流動的效果更好，這樣能有有效減少水流在葉輪之間的損失，真正減少了工作的時間。

（2）離心泵的葉輪如果外徑的尺寸限制必須選擇較大的出口寬度，那么就必須對于外輪的外徑選擇較小的尺寸，不然就會超過葉輪自身可以承受的性能，如果減小葉輪的外徑，那么便可以有效地減小葉輪的摩擦，提升工作效率。

1.2 泵體主要幾何參數(shù)設計要點

（1）當前我國國內的離心泵通常水流面積都比較小，尤其是對于低比例轉數(shù)的離心泵來說更是如此，泵內的水流面積如果過于小，就會讓區(qū)域內的水流變急，出現(xiàn)高效點向著小流量的方向流動，讓本應當正常的最大流量值，產(chǎn)生氣濁現(xiàn)象，或者由于震動產(chǎn)生噪音，如果根據(jù)當前的經(jīng)驗來看，我們常常采用增大橫斷面積來緩解壓力，可以適當增大8%～20%，可以通過水室的速度來確定壓水室的橫斷面積。

（2）如果離心泵內流道的寬度較低，那么要確定泵體的寬度是否符合葉輪內出口的寬度，以便于及時發(fā)現(xiàn)誤差和計算圓盤內摩擦產(chǎn)生的損失，一般情況下，我們可以采用公式b3=B2+（6～15），其中b3是沒有具體的要求的，具體的情況要根據(jù)第八個橫斷面來確定，而且要盡力確保橫斷面的形狀，最好是長方形或者是圓形。

1.3 泵體及葉輪的匹配性

根據(jù)離心泵的特點，我們可以發(fā)現(xiàn)泵的特性是由泵體自身以及內部的葉輪決定的，因此如果想要設計出適合的離心泵就必須重視葉輪的設計，要能將葉輪和泵體進行良好的匹配，只有確保兩者的匹配，才能提升工作效率，讓泵內的運轉更加高效，同時可以方便泵體內部可以通過的流量更大，也就是葉輪出口的面積要符合泵體的要求。

2 幾個關鍵點的淺析

2.1 葉輪出口寬度與葉輪外徑的匹配性

葉輪的外徑以及橫斷面積是必須要匹配的情況，只有采取匹配的方式，才能讓泵內的流量更加的符合葉輪的特性，雖然會影響到葉輪工作的效果，但是如果采用大出口寬度的葉輪就必須同時減小葉輪的外徑，讓其減少摩擦力，不然離心泵自身的荷載就會超過自身的性能，因此可以采用切割葉輪的方式實現(xiàn)葉輪的性能，但是這種方式會讓葉輪內的匹配性能變差，從而大大影響到工作效果。

2.2 葉片包角與葉片出口安放角的匹配性

葉輪內的寬度會影響到泵內的流速，如果想要保證泵的速度，就必須讓泵的揚程曲線變得平滑，如果出現(xiàn)了大的波動，是不符合匹配標準的，這種情況可以實現(xiàn)安放葉片角，然后通過減小出口安放角的方式加大葉片包角，另外如果葉片角的角度過大時，就會讓水流在里面的流動時間加長，這樣就會減小水的力度，從而提升泵的效率，如果相鄰葉片的流道很長，那么可以通過拓寬泵范圍的方式改變流速。

2.3 泵體第8斷面形狀

應該選擇恰當?shù)闹担ＷC流道內的寬度和橫斷面的面積相吻合，如何出現(xiàn)了相對應角度過小的問題，應當予以改正，保證橫斷面的角度γ近似于長方形或者是方形。

3 設計例證

3.1 SLW50-125

原泵性能參數(shù)：Q=12.5 m3/h，H=20 m，P=1.5 kW，n=2950 r/min，η=56.2%，高效區(qū)流量10.5～14.1 m3/h。非常規(guī)設計測試性能參數(shù)：Q=12.5 m3/h，H=20 m，P= 1.5 kW，n=2950 r/min，η=65.0%，高效區(qū)流量9.5～15.9 m3/h。

3.2 SLW150-160

原泵性能參數(shù)：Q=160 m3/h，H=32 m，P=22 kW，n=2950 r/min，η=73.2%，高效區(qū)流量149.0～180.1 m3/h。非常規(guī)設計測試性能參數(shù)：Q=160 m3/h，H=32 m，P=22 kW，n=2950 r/min，η=82.7%，高效區(qū)流量138.0～198.3 m3/h。

4 結語

（1）離心泵效率的高低取決于圓盤摩擦損失、容積損失及水力損失的大小，而這三種損失又是相互關聯(lián)、相互影響的，那么要得到一臺高效率的離心泵就需要使這三種達到一種平衡，使其損失之和達到最低。

（2）從高效節(jié)能上來講，只有效率高且高效區(qū)寬的離心泵才是真正意義上的好泵，因為不同的用戶所用的泵的實際工況都是各不相同的，即使是同一客戶其在不同時期的實際使用工況也是不定的，為了保證用戶所使用的泵總是工作在高效率點，除了要求客戶的合理選型和使用外，就要求企業(yè)設計出高效區(qū)范圍寬的泵，以適應用戶的各種工況需要。

（3）使用該種非常規(guī)設計方法所設計出來的泵，由于選取了相對較大的葉片包角和較小的出口安放角，其在進行切割時效率基本不變，即便是在切割量超出常規(guī)允許的切割量時效率也變化很小，并且泵運行平穩(wěn)、噪聲小。

參考文獻

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