比轉(zhuǎn)速185的離心泵研制及平衡孔對泵性能影響的試驗(yàn)研究_凌瑋

1、比轉(zhuǎn)速185的離心泵研制及平衡孔對泵性能影響的試驗(yàn)研究*凌瑋 高良鳳 沙毅(浙江科技學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，杭州；310023)mb:通過對"185水力模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，研制成功cb5o-12.5-3 ®普通商心系。在泵型式試臉根底上,對葉 輪去掉平衡孔及背口環(huán)進(jìn)行了比照試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)平衡孔裝宜對泵揚(yáng)程、效率和汽蝕余景部有較大影響分析其原因主要是 由于平衡孔破壞了葉輪進(jìn)口區(qū)域的流場所致。建議高比轉(zhuǎn)速離心泵可以采用子軸承代替平衡孔來平衡軸向力。關(guān)鍵詞：離心泵 研制 平衡孔 汽蝕余 試驗(yàn)研究1前言在農(nóng)村灌溉、城市排水、魚塘養(yǎng)殖業(yè)、海水 曬鹽等場合.普遍需要揚(yáng)程不高、流量較大的離 心

2、泵作業(yè)。針對這種情況，本文研制了比轉(zhuǎn)速 w185的cb50-12.5-3型普通離心泵。針xt傳統(tǒng) 的在葉輪上打平衡孔以平衡軸向力這一做法,本 文以試驗(yàn)探討了平衡孔對高比轉(zhuǎn)速離心泵性能影 響這一問題。蝸室木模圖如表1、圖1和圖2。圖3為葉輪零件 圖，在443 mm的圓周上均勻分布配打了 4個(gè) 4>4mm的平衡孔。3樣機(jī)型式試驗(yàn)在完成cb50-12.5-3型離心泵樣機(jī)研制根底 上，對樣機(jī)進(jìn)行型式試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表2、表3、 表4、圖4中的有平衡孔局部。通過分析可見本泵 設(shè)計(jì)較為成功.各項(xiàng)指標(biāo)到達(dá)預(yù)期的設(shè)計(jì)指標(biāo)。2模型泵水力設(shè)計(jì)4平衡孔對泵性能的影響如表i所示cb5o-12.5-3型離心案設(shè)計(jì)

3、參數(shù)。 采用速度系數(shù)法進(jìn)行水力計(jì)算(7,得到葉輪和蝸 室水力幾何參數(shù)。葉輪采用保角變換法進(jìn)行流道設(shè) 計(jì)，流道分前蓋板、中間流線和后蓋板3條流線, 最后完成木模圖葉片繪哉。水力幾何參數(shù)和葉輪、 傳統(tǒng)的單級離心泵設(shè)計(jì)中為了平衡葉輪出現(xiàn)的 軸向力，大多采用打平衡孔和設(shè)置背葉片的方法。 就打平衡孔來說，理論上說平衡孔使葉輪進(jìn)口與葉 輪反面連通，造成壓差較小或沒有壓差，從而平衡 了軸向力，但筆者認(rèn)為這只是在靜壓強(qiáng)的情況下可表1 cb5o-12.5-3離心泵設(shè)計(jì)及水力兒何參效設(shè)計(jì)卷致水力幾淹 fit q (m%)50比轉(zhuǎn)速小185葉片出口安29揚(yáng)程 (m)125葉輪外秘ft (ma)25蝸室第”斷面面租凡

4、(n-n3)940轉(zhuǎn)速秀(r/min)2960葉片寬度(mm)17蝌室寬度8 (n»)30效(%)75葉輪80蝸室基0q直程0 (mm)135配套功率 (kw)3.0葉片ftz(h)6系吸入口h徑。(mm>80npshr (m)3葉片包角&1165家排出口宜徑。(mm)65募金工程：浙江省0然科學(xué)基金資助工程(yii1368)圖1葉輪水力木模圖以實(shí)現(xiàn).假設(shè)葉輪以高速旋轉(zhuǎn)的情況下，進(jìn)口和反面 能否順利連通有效平衡軸向力這就很難說了，目前 也沒有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種情況的真實(shí)內(nèi)部流動(dòng)。打平衡 孔從理論上說存在兩方面的弊端，一是葉輪進(jìn)口與 反面連通，勢必壓差造成相互間有流動(dòng)，這種流動(dòng)

5、 會(huì)造成水力損失，而降低泵的效率；二是葉輪設(shè)計(jì) 是以設(shè)計(jì)工況下流道流線定常均勻分布為前提的， 回流孔兩側(cè)有對流，勢必破壞了泵葉輪進(jìn)口定常且 均勻的流場.故會(huì)影響泵的特性。筆者對cb50-12.5-3型祥泵進(jìn)行了改造,去 除了背口環(huán)，不打平衡孔，并進(jìn)行了比照試驗(yàn)。試 驗(yàn)結(jié)果如表5、表6、表4、圖4中的無平衡孔部 分。通過分析可以看出：在額定工況點(diǎn)，無平衡孔 泵揚(yáng)程提高了 0.95 mo泵效率提升3.86%,汽蝕 余fit減少0.49 m.泵性能提高的幅度相當(dāng)可觀。 其主要原因是回流孔兩端相互流動(dòng)增加了泵的容積 損失，更主要是破壞了葉輪進(jìn)口原來假設(shè)的理想流 場，造成附加水力損失。泵汽蝕余景實(shí)際就是

6、從案 進(jìn)口到葉輪壓力最低點(diǎn)的流動(dòng)損失，設(shè)置了平衡孔 正常的流態(tài)被破壞，葉輪進(jìn)口本來就有葉片旋轉(zhuǎn)引 起的預(yù)旋運(yùn)動(dòng)，增加了平衡孔流動(dòng)就更加復(fù)雜，也 更加紊亂，自然局部水力損失增加.汽蝕性能惡 化。在進(jìn)行噴灌泵聯(lián)合設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了回流孔對 泉性能的影響|4-故噴灌泵葉輪根本上沒有設(shè)置 回流孔，也沒有設(shè)置背葉片。本文從研究結(jié)果考 慮，建議換一種改良思路，軸承體采用圓錐浪子軸 承，能同時(shí)承受較大的徑向和軸向的聯(lián)合栽荷e 價(jià)格上略微高一點(diǎn)，但比背口環(huán)和平衡孔的加工費(fèi)圖2期室流道圖圖3葉輪年件圖«2開有平衡孔泵性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)(*2860 r/min)q wm揚(yáng)程 h gn)輔功率p. (kw)案效率

7、 n (%)0.0017.801.1930.006.7517.70134524.2013.4917.441.49642.9221.0017.081.66658.6616.461.83968.3033.7315.79l”9733238.7915.11110775.8043.8514.192.20277x)24s.9113.01127676.2053.9711.832.377732159.0310.44141969.41衰3開有平衡孔泵汽蝕性能試役散據(jù)(u2860”min)mt q (mvh)40.0050.0055.00必需汽蝕余量npshr (m)1763.123.36« 4最優(yōu)工況

8、點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)(/i=2860 r/min)ft*q («7h)場程 h (m)輸功+p. aw)杲效率 ij (%)有平舍孔50.00!1721313751無平衡孔50.0013723677907* 6無平衡孔泵汽蝕性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)(n=2860 r/min)q (m'/h)40.0050.0055.00必需汽蝕余量npshr (m)2.371632.84圖4泵性能曲線衰5無平衡孔泵性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)缶2顧r/min)q 5)揚(yáng)程 h (is)輸功率 p. (kw)jk效* n (%)0.0018.151.1270.006.4117.961.27524.6013.1517.781.453

9、418620.2417.641.62859.7627.0017.111.83068.81318916.601.98474.9738.1315.90zi1078.3043.1815.142.22879.9647j214.462.32480.06503413.762.36879.7055.0012-802.45078.2060.7!11j7251274.882005要經(jīng)濟(jì)，且泵性能有一定幅度的提高，可旅性也不 差，總體經(jīng)濟(jì)性更好。5結(jié)束語在本文研究成果根底上，cb5o-12.5-3離心泵 已改良成不打平衡孔，采用圓錐浪子軸承抵街軸向 力的結(jié)構(gòu)。但產(chǎn)品耐久性和可尊性信息反應(yīng)需要較 長的時(shí)間，只能以觀后效。參考文獻(xiàn)i沙轂等.泵與風(fēng)機(jī)im1合je：中&科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2陳匯龍,聞建龍，水和祖運(yùn)行維護(hù)與案站管理(m| . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20043 5轂等.基于i