葉輪與導葉匹配關系對立式離心泵水力特性影響的實驗研究

曾永順，張世杰，陶 然，2，姚志峰，2，肖若富，2，劉偉超

（1.中國農業大學 水利與土木工程學院，北京 100083；2.北京市供水管網系統安全與節能工程技術研究中心，北京 100083；3.東方電機有限公司，四川 德陽 618000）

1 研究背景

大型含導葉立式離心泵已應用在山西萬家寨泵站、云南滇池-牛欄江補水工程和珠江三角洲水資源配置工程等高揚程調水工程［1-4］。水泵葉輪與導葉之間的動靜干涉可導致過大的壓力脈動，其幅值在無葉區達到最高，可能引發機組振動超標，過流部件提前疲勞破壞［5-6］。為保障調水工程的長期高效穩定運行，有必要在設計階段控制該類型水泵內部非定常壓力脈動。如何降低立式離心泵動靜干涉的負面效應，進而改善內部流動，是當前水力機械行業關注的一個關鍵問題。

傳統不帶導葉的蝸殼式離心泵壓力脈動特性已經相對明確，其與泵內空間位置、運行流量等密切相關［4-7］。如雙吸離心泵壓力脈動特性與隔舌位置具有強相關性，且距離隔舌位置越近，動靜干涉產生的葉頻幅值越大，進而導致壓力脈動峰峰值越高［4，7］。對于水泵水輪機，LI 等［5］和李浩亮等［6］的研究結果表明無葉區壓力脈動幅值最大，且主頻為葉頻。對于導葉和隔舌同時存在的立式離心泵，無葉區內壓力脈動特性更加復雜，空間位置對壓力脈動特性的影響需要基于實驗進一步明確。傳統離心泵研究結果表明，偏離設計流量越遠，水泵壓力脈動幅值越高［7-11］。原因在于設計工況的葉片進口沖角幾乎為零，水泵運行平穩，該工況下水泵內部壓力脈動也最低［7-9］。……