更符合实际的叶轮切割方法

作者:田纯堂 张培富 文章来源:上海连成(集团)有限公司 发布时间:2014-09-29

当用户要求的泵的性能低于我们所能提供的泵的性能,或是实验所测得的泵的性能超出我们的期望值,也或是为满足不同工况条件而需要同一台泵安装不同外径叶轮的时候,我们往往会通过切割叶轮外径的方法来满足我们的要求。

先对一些基本的参数加以说明,以下是对一些参数代号的说明:

Q —— 流量 (m3/h);

H —— 扬程 (m);

n —— 转速 (r/min);

D2 —— 叶轮外径 (mm);

P —— 功率 (KW);

η —— 效率 ( % )。

离心泵叶轮切割理论来源于泵基本理论、相似理论及泵基本方程式。关醒凡的 《现代泵技术手册》已给出相似理论: ,由此我们可以认为泵的性能只取决于叶轮的外径D2和转速n。泵切割理论:,由此我们可以认为泵的性能只取决于叶轮的外径D2。

由于离心泵相似理论和切割定律大多是建立在诸多假设之上,而实际生产中往往不完全遵循之前所建立的诸多假设,因此也就会产生一定的偏差。另一方面,叶轮在经过切割以后,特别是切割量比较大的时候,它和压水室的最佳匹配关系也往往会遭到破坏,这样一来泵的实际性能与我们计算的预期性能就会产生较大的偏差。基于此,就需要对传统的叶轮切割理论进行修正,从而得出更合理、准确的切割结果,下面给出几种常用的叶轮切割方法并逐一分析其实用性。

叶轮切割方法

传统叶轮切割及修正

公式化处理切割方法:由切割理论, , ,我们可以得出 ,

式中, 为叶轮切割前的参数; 为叶轮切割后的参数。

此种切割方法最直接、最易理解,但实际操作性较差,需要反复切割测试方能得到需要的参数,后来为了简化切割过程,根据大量的切割数据统计,得到图1的叶轮切割修正图。

图1 叶轮切割修正图

由于切割计算之后需要查上图修正相对来说也比较繁琐,所以笔者根据多年实践经验,结合上图,对叶轮切割进行实用性公式化处理,得出

由传统叶轮切割理论衍生的切割方法

根据离心泵叶轮切割理论 ,我们可以看出,叶轮的切割可以按照流量、扬程、功率这3个参数来进行多次切割与修正,而从实践结果来看往往最终要切割的数值会介于单按扬程或所计算的数值之间,即 < < ,根据笔者多年实践经验得出: 。此种切割方法最简单、易算,也是最近两年应用比较多的切割方法。

相似理论结合切割理论生成的切割方法

由相似理论 ;切割理论 ,我们可以得出 ,那么我们在切割叶轮外径D2的时候我们可以认为是在改变泵的转速n,即 ,由此我们可以得出我们需要的实际转速 ,再把 直接输入进我们的性能试验报告EXCEL电子表格中,即可得出切割后的性能,如不合适可调整 ,如此可以很快地得出需要的叶轮切割外径。

此种切割方法相对比较准确,但必须有性能试验报告EXCEL电子表格,但因为准确度比较高,所以近两年的应用越来越多。

由相似抛物线结合CAD绘图软件得出的切割方法

根据文献相似抛物线公式 ,由我们所需要的泵的工况点A2参数 ,即可求得抛物线系数K值;

由测试报告设定不同的流量数值Q1、Q2、Q3……,通过相发似抛物线公式 ,得出不同流量值下的扬程参数值H1、H2、H3……,制作Q – H参数表格;

根据Q – H参数表,在性能曲线图中绘制相似工况点,把这些工况点用光滑的曲线连接起来,即得出一条抛物线曲线,该抛物线曲线须跟性能曲线有交点(见下图),若无交点则重做第二步,增加流量数值;

上述抛物线与泵性能曲线的交点A1即为泵要切割到实际需要的性能参数点A2所需要的现有泵的性能点,由曲线图求得A1点的参数值;

再根据A1点的参数 值,用叶轮切割公式 进行计算,即得实际需要性能参数点A2的叶轮外径值。

结语

此种切割方法应用起来相对比较复杂,需要实际的性能参数,需要EXCEL电子表格计算出绘制相似抛物线所需的一些性能参数点,需要EXCEL电子表格和CAD绘图软件相互结合绘制性能曲线及抛物线曲线,然后根据CAD里绘制的曲线交点情况返回到EXCEL电子表格里计算出实际需要的数值。此中方法虽然应用复杂,但比上面的3种方法更准确、可靠,并且特别适用于没有准确的试验参数或者试验参数里没有我们需要的合适的性能参数点的情况。

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