一種離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種離心泵水力設(shè)計(jì)方法，特別涉及一種離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于實(shí)際使用工況的需要，離心泵在使用過程中的運(yùn)行工況并不是固定不變的， 而是隨著系統(tǒng)需要的改變而改變。例如：需要一臺離心泵需要往一大型壓力罐內(nèi)輸送工質(zhì)， 根據(jù)設(shè)計(jì)要求離心泵的出口與壓力罐的底部處于同一水平位置。在開始階段壓力罐內(nèi)無任 何工質(zhì)，對離心泵的輸出壓力要求不高，而需要較大的輸送流量。隨著壓力罐內(nèi)工質(zhì)的增 多，對離心泵的輸出壓力要求也越來越高直至達(dá)到最大輸出壓力值。針對于這種使用工況 的離心泵，目前常規(guī)水力設(shè)計(jì)方法主要是按照壓力罐最高位置或某一個(gè)準(zhǔn)確位置對應(yīng)的裝 置揚(yáng)程來確定離心泵的最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的揚(yáng)程，確保最大需要流量的三分 之二處對應(yīng)的揚(yáng)程對應(yīng)點(diǎn)達(dá)到最高效率點(diǎn)。但這種設(shè)計(jì)方法僅從設(shè)計(jì)點(diǎn)的角度來考慮，屬 于高效節(jié)能型的水力設(shè)計(jì)方法，而從整個(gè)系統(tǒng)角度來看高效節(jié)能的效果并不明顯，甚至并 未達(dá)到節(jié)能效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對在使用過程中離心泵的運(yùn)行工況會隨著系統(tǒng)需要而動(dòng)態(tài)變化的問題，為了解 決現(xiàn)有離心泵在進(jìn)行水力設(shè)計(jì)時(shí)，僅單個(gè)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的效率達(dá)到最高，而無法確保在實(shí)際 運(yùn)行過程中整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最高效率的的目的，本發(fā)明提供了一種離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方 法，其主要核心思想是：通過控制最小需要流量至最大需要流量的三分之二的性能曲線主 要通過控制最小需要流量處對應(yīng)的揚(yáng)程與最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的揚(yáng)程的比值 札來實(shí)現(xiàn)；二是從設(shè)計(jì)工況流量與最大流量間的性能曲線主要通過控制最大流量與設(shè)計(jì)流 量的比值A(chǔ)來實(shí)現(xiàn)。
[0004] 控制札的方法主要是在一定的比轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，針對不同葉輪葉片數(shù)和葉輪出口安 放角，按照比轉(zhuǎn)速的大小，對現(xiàn)有葉輪出口直徑、葉輪出口寬度修正的基礎(chǔ)上，通過聯(lián)立以 比轉(zhuǎn)速為己知量的相應(yīng)多項(xiàng)關(guān)系式來實(shí)現(xiàn)水力設(shè)計(jì)要求；控制A的方法主要是在一定的比 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，針對不同的葉輪葉片數(shù)和葉片安放角，按照比轉(zhuǎn)速的大小，在充分考慮葉輪出 口葉片間總面積與壓水室后補(bǔ)面積比值的基礎(chǔ)上，通過聯(lián)立以比轉(zhuǎn)速為己知量的相應(yīng)多項(xiàng) 關(guān)系式來實(shí)現(xiàn)水力設(shè)計(jì)要求。
[0005] 用本發(fā)明設(shè)計(jì)的葉輪通過控制札、來實(shí)現(xiàn)對性能曲線的控制，可有效保證離心 泵隨工況改變可以在整個(gè)運(yùn)行區(qū)間內(nèi)的綜合效率達(dá)到最高，最終實(shí)現(xiàn)變工況水力設(shè)計(jì)的目 的。實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的的技術(shù)方案：
[0006] 1.比轉(zhuǎn)速ns，其計(jì)算公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：將性能曲線的控制分為兩個(gè)階段來 實(shí)現(xiàn)： (a) 最小需要流量對應(yīng)的揚(yáng)程與最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的揚(yáng)程的比值札，其 計(jì)算公式如下：
式中： 札-最小需要流量對應(yīng)的揚(yáng)程與最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的揚(yáng)程的比值，
Hg_最小需要流量對應(yīng)的揚(yáng)程，米； Hd_最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的揚(yáng)程，米； 02-葉輪出口角，° ;ns-比轉(zhuǎn)速； Z-葉輪的葉片數(shù)，片； (b) 從最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的流量與最大流量間的性能曲線主要通過控制 最大流量與設(shè)計(jì)流量的比值A(chǔ)來實(shí)現(xiàn)，具體表達(dá)關(guān)系式為： (一） 當(dāng)葉片數(shù)Z為4~6,b2<b2d彡1.lb2時(shí)；
(二） 當(dāng)葉片數(shù)Z為7~9,0.9b2<b2d<b2時(shí)；
式中： Y-面積比；ns-比轉(zhuǎn)速； Q「最大流量與最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的流量的比值：
Qd-最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的流量，立方米/秒； Qb-最大流量，根據(jù)設(shè)計(jì)要求按照（0. 4~0. 6)Hd對應(yīng)流量，立方米/秒。
2. 如權(quán)利要求1所述的離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：葉輪進(jìn)口直徑D:由 以下關(guān)系式確定：
式中： Dr葉輪進(jìn)口直徑，米；n-葉輪轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分鐘； kr葉輪進(jìn)口修正系數(shù)； k:= 0. 13C0 513 式中： C-汽蝕比轉(zhuǎn)速；
式中： NPSH,-必需汽蝕余量，米。
3. 如權(quán)利要求1所述的離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：葉輪出口直徑D2由 以下關(guān)系式確定：
式中： D2_葉輪出口直徑，米；ku2_出口圓周速度系數(shù)，
4. 如權(quán)利要求1所述的離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：葉輪出口寬度b2由 以下關(guān)系式確定：
式中： b2-葉輪出口寬度計(jì)算值，米； kb2-葉輪出口寬度修正系數(shù)，kb2= 5. 798ns_°_35; vm2-葉輪出口絕對速度的垂直分量，米/秒； km2_出口軸面速度系數(shù)，
5. 如權(quán)利要求1所述的離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：蝸殼第八斷面面積 F3由以下關(guān)系式確定： F3=Y(D23i-ZSu)b2dsin02 式中： F3-蝸殼第八斷面面積，平方米； Su-葉片圓周厚度，米； b2d-實(shí)際葉輪出口寬度最終選取值，米。
【專利摘要】針對在使用過程中離心泵的運(yùn)行工況會隨著系統(tǒng)需要而動(dòng)態(tài)變化的問題，為了解決現(xiàn)有離心泵在進(jìn)行水力設(shè)計(jì)時(shí)，僅單個(gè)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的效率達(dá)到最高，而無法確保在實(shí)際運(yùn)行過程中整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最高效率的目的，本發(fā)明提供了一種離心泵變工況水力設(shè)計(jì)方法，其主要核心思想是：通過控制最小需要流量至最大需要流量的三分之二的性能曲線主要通過控制最小需要流量處對應(yīng)的揚(yáng)程與最大需要流量的三分之二處對應(yīng)的揚(yáng)程的比值Hr來實(shí)現(xiàn)；二是從設(shè)計(jì)工況流量與最大流量間的性能曲線主要通過控制最大流量與設(shè)計(jì)流量的比值Qr來實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】F04D15-00
【公開號】CN104776037
【申請?zhí)枴緾N201510197020
【發(fā)明人】王秀禮, 王學(xué)吉, 朱榮生, 付強(qiáng)
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月23日