混流泵轴流泵典型设计(仅供参考)
第2章 13轴流泵及混流泵
轴流泵及混流泵
轴流泵（Axial-Flow Pump）及混流 泵（Mixed-Flow Pump ）
轴流泵及混流泵都是叶片式水泵中比转数
较高的一种泵。特点都是属于中、大流量， 中、低扬程。
应用：大型工厂、火力发电厂、热电站的
循环水泵站，城市雨水防洪泵站、大型污 水泵站以及象引滦入津工程中的一些大型 提升泵站等等。
混流式潜水泵等。
潜水泵构造
湿式潜水给水泵 其构造由电机、水
泵、带导杆的自动 耦合装置和带支座 的出水弯管组成。
六、污水泵
与清水泵的不同处在于：
叶轮的叶片少，流道宽，便于输送带有纤维
WQ型潜水排污泵
其流量范围为1~2000m3/h，扬程范围为
Sh型泵
Sh型泵的特点
Sh型泵、SA型、S型泵的结构形式相类似 它们共同的特点是
泵的吸入口与压出口均在泵轴心线的下方， 检修时只要松开泵盖接合面的螺母，即可揭 开泵盖，可将全部零件拆下，不必移动电动 机和管路。 从电机方向看泵，泵为逆时针旋转，按用户 要求，也可改为顺时针方向旋转。
二、Sh(SA)系列单级双吸式离心泵
Sh(SA)系列单级双吸式离心泵
在城镇给水、工矿企业的循环用水、农田排灌、
防洪排涝等方面应用十分广泛，是给水排水工 程中最常用的一种水泵。
目前，常见的流量为90-20000m3/h，扬程为
10-100mH2O。
按泵轴的安装位置不同，有卧式和立式两种。
400m3/h)．扬程范围为5-125m。 标准化程度高，泵的效率达到国际水平。
IS型单级单吸式离心泵
供输送温度不超过80℃的 清水。
IS泵型号含义
大型立式混流泵和轴流泵叶轮叶片角度调节设计
长沙 利 欧天鹅 有 限公 司 （ 湖南
湖南 利 欧泵业 有 限公 司 （ 湘潭
４ １ Ｏ １ １ ４ ） 宋梦 斌
４ １ １ ２ ０ １ ） 冯 滴清
【 摘
要 】介 绍 了大型 水利 泵站 的轴 流 泵和 混流
控制泵转子轴 向窜动量 ，满足机械密封 工作要 求 ，简化 了使 用平 衡盘 、填料密封的节段式 多级离 心泵 改装机械
间隙增大 ，需要调 整间隙时 ，亦可按前述 方法 调节止推
螺柱，使转子轴向窜动量重新回到适当范围，保证机械
密封有效工作 。 图３ 所示止推 装 置中 ，止推 螺柱端部可 做改锥 口或
轮减 速器、螺旋调 节机 构、数码 管显示部 件等组成。减
速器输出轴带动调节杆，调节杆的正反向旋转，迫使轴
承机构及电动机拉杆做上下移动牵动叶轮部件内的连杆
机构 ，使叶片转动 ，达到调节叶片角度的 目的。 由于这 两种 型号 的水泵 都属 大型水 泵设 备 ，其结
灵活 ， 各 叶片转 角同步一致 。
［ ２ ］ 李 香桂 ，袁茂强 ，程 爱华 ． 节 段式多级泵轴 向窜量控
多级泵上 ， 用 此止 推装置做机械密封 改造 ， 运 行效果 良
好
制方式的优化设计 ［ Ｊ ］ ． 水泵技术 ，２ ０ １ ２（ ５ ）． ＧＭ
（ 收稿 日 期： ２ ０ １ ５ ／ ０ １ ／ １ ５ ）
（ 上接第８ ２ 页）
要拆开检查非常 困难 ，而且每一 一 片叶 片角度是 否同步 不
以在工厂进行叶 片角度 调 节及联 动检 验 ，确保 了大型水
泵 产 品 出厂 的 制 造 质 量 。
利干观察 。叶轮部件如 图１ 所示 。
离心混流泵水力设计
离心混流泵水力设计离心/混流泵是水泵的常见形式，广泛应用于工业、农业等各个领域。
本文以一个离心式水泵为例，简要介绍相关过流部件的水力设计过程。
叶轮是泵的最核心过流部件，泵的流量、扬程、效率、抗汽蚀性能和特性曲线的形状与叶轮的水力设计密切相关，叶轮设计需要经过三方面的主要步骤。
主要参数和结构方案确定首先根据设计要求，如流量、扬程、转速、汽蚀余量等参数，对泵的主要参数和结构方案进行确定。
泵进口直径Ds指的是泵吸入法兰处管的直径。
泵出口直径Dd是泵排出法兰处管的内径。
按照经验公式进行计算。
其中，转速的确定需要考虑几个因素：转速越高，体积越小、重量越轻à高转速转速和比转速有关，比转速和效率有关à转速和比转速协同确定转速考虑原动机的类型和传动装置à同步转速3000、1500、1000、750、600、500（rpm），滑差转速提高，过流部件的磨损加块，机组的振动、噪声变大à转速有上限转速提高，更容易发生空化à转速有上限之后根据公式计算比转速：比转速应当兼顾一下几个因素：120~210之间效率高，小于60，效率显著下降单吸式、双吸式相互转换，调整ns特性曲线形状与ns大小有关多级泵的比转速按照单级叶轮计算至此，泵进出口直径、转速、比转速等参数就已经确定了。
结构形式是单级/多级、单吸/双吸也已经确定了。
值得注意的是，各个参数之间具有一定的关联性，也会受到实际因素，如尺寸标准化、同步异步转速等的制约。
因此，主要参数和结构方案的确定过程有可能是一个反复尝试的过程。
最终确定后，可参照同类产品或经验公式近似估算效率、轴功率等参数，具体计算此处不再赘述。
叶轮主要尺寸初步计算叶轮的尺寸较多，按照位置，大致上可以分为进口尺寸和出口尺寸两类。
其中叶轮进口尺寸影响汽蚀性能；出口尺寸影响扬程、流量；进出口尺寸共同影响效率。
初始设计时，最小轴径（通常是联轴器处的轴径），按扭矩确定。
轴流泵的设计 本科生毕业设计
第二章
叶轮设计 ............................................................................................................................3 （一）叶轮设计流程 ........................................................................................................3 （二）叶轮基本参的选择数 ............................................................................................3 （三）流线法设计叶片 ....................................................................................................5 （四）选定截面及计算 ....................................................................................................7
I I
扬州大学本科生毕业论文
目
摘 目
录
要 ................................................................................................................................................ I 录 ..............................................................................................................................................III 概述 ....................................................................................................................................1 一、轴流泵的特点和工作原理 ................................................................................................1 二、我国轴流泵模型发展概况 ................................................................................................1 三、设计意思和目的 ................................................................................................................2
混流泵轴流泵典型设计
5 主要建设内容及典型设计5.2.1.5混流泵及轴流泵站（2台泵）典型设计一、基本资料1、基本情况选取别桥镇湖塘下圩灌排站工程作为典型混流泵和轴流泵站进行设计。
该泵站为拆建工程，位于湖边村。
泵站主要功能为灌溉和排涝。
设计根据原有进、排水条件及功能要求，按现有灌溉面积2050 亩和排涝面积1190亩进行泵站规模设计。
2、工程地质工程位于天目湖观山村。
经勘测，泵站附近地面高程为6.83~7.47m左右。
浅部为①层素填土，高程6.83~4.73m，γ=18.82kN/m3；高程4.73-0.67m为②-2层淤泥质粉质粘土，γ=17.72kN/m3，凝聚力c=8.7kpa，内摩擦角φ=7.8°，地基允许承载力[p]=60kpa。
二、机泵选型1、水泵选型（1）灌溉设计流量推广水稻控制灌溉技术后，水稻生育期灌水定额较小，因此起控制作用的灌水定额是泡田定额。
当地水田泡田定额为80m3/亩，泡田期旱作物不需灌溉（旱作物若需灌溉，应将灌水时间前移或后退，以避开用水高峰）。
泡田延续时间为5天，提水泵站每天开机时间20h。
则设计净灌水模数为：根据下列公式推求渠道设计流量：Q=q设×A/η式中：Q——灌溉流量（m3/s）；A——渠系控制灌溉面积（万亩）；η——灌溉水利用系数，取0.68。
计算得灌溉设计流量为0.67m3/s。
该泵站为小（2）型，泵站等级为V等，建筑物等级为5级。
（2）排涝设计流量排涝设计标准为日降雨200mm雨后一天排水，根据溧阳市圩区测算结果，该标准相当于排涝模数为10m3/（s·万亩），则泵站排涝设计流量为1.19m3/s。
该泵站为小（1）型，等级为Ⅳ等，建筑物等级为4级，该泵站位于为一般圩区，因此建筑物防洪等级根据堤防确定，为20年一遇。
（3）灌溉设计扬程a、渠首设计水位（出水池水位）为了满足自灌溉的要求，设计渠首水位应满足灌区内各高程点灌溉要求，根据泵站灌溉实际情况，渠首设计水位为6.70m。
轴流泵-PPT文件
功能
定子线圈超 温保护温度 高于135℃ 动作后 ≥4KΩ
接线盒发生 泄漏电阻 R≈0
电机内腔发 生≈0泄漏 电阻R
水进入油中 达10％， 油水混合液 阻值＜ 33KΩ
集成块测温 元件ADM590 传出成 正比的毫安 级电量信号
谢谢 观看
五 轴流泵的构造
全调节式叶轮是通过一套油压调 节机构来改变叶片的安装角，不需停 机即可进行，机构较复杂，多用于大 型轴流泵站中。
固定式叶轮轴流泵是一种小型轴 流泵（叶轮直径一般在250mm以下）， 叶片和轮毂浇铸为一整体，其结构简 单，扬程低（2～5m）,流量较小（ 100～600m3 /h），适用于河、渠两岸 平坦地形的小型提水灌溉和排水。
二 比转数与泵的类型及特性
1.比转数 泵的相似定律建立了几何相似的泵，在相似工况下，性能之
间的关系。也就是说，如果泵性能参数之间存在着上述关系，泵 是几何相似和运动相似的。但是用相似定律来判别泵是否几何 相似和运动相似，既不方便，也不直观。
在相似定律的基础上，可以推出对一系列几何相似的泵，性 能之间的综合数据。如果各泵的这个数据相等，则这些泵是几何 相似和运动相似的，可以用相似定律换算性能之间的关系。这个 综合数据就是比转数，也称比转速或简称比速，用ns表示。
≈1.2～1.1 扭曲叶片
≈1 轴流泵翼形
性能曲线形 状
三 轴流泵工作原理
图1 (a)、（b）分别为 轴流泵外形和抽水原理示意 图，在叶轮上安装着4～6个 扭曲形叶片， 叶轮上部装 有固定不动的导轮，其上有 导水叶片；下方为进水喇叭 管。当叶轮旋转时，水获得 能量经导水叶片流出。这种 泵由于水流进叶轮和流出导 叶都是沿轴向的，故称轴流 泵。
潜水电机的保护
混流泵在农田灌溉系统中的优化设计
混流泵在农田灌溉系统中的优化设计在农业生产中，灌溉是一项关键的任务。
为了高效利用水资源，提高农田的产量和品质，混流泵在农田灌溉系统中的优化设计起着重要作用。
本文将讨论混流泵的工作原理、设计要点以及优化设计的方法，帮助农民和农田灌溉系统的设计者更好地应用和改进混流泵。
混流泵是一种常用于水力工程和农田灌溉的水泵。
它采用混流叶片设计，即旋流室与叶轮之间形成的空间使流体能够以混流方式通过。
在工作过程中，混流泵既有轴流泵的特点，又有离心泵的特点，因此能够适应不同流量和扬程要求。
混流泵通过旋转叶盘和流体产生交互作用，从而将能量转化为压力，提供所需的流量和水压。
在农田灌溉系统中，混流泵的优化设计可以从以下几个方面进行考虑。
首先是选型和安装位置。
根据农田的实际需求，选择适合的混流泵型号和规格。
同时要考虑混流泵与水源的距离和灌溉系统的管道布局，确保泵站的选址和泵的安装位置能够最大限度地提高水的输送效率。
其次是设计合理的水泵井和泵站。
水泵井是混流泵系统的重要组成部分，其设计合理与否直接影响到整个灌溉系统的效果。
合理设置水泵井的进水口和出水管道，确保流体能够顺利进入和流出泵房，减少能量损失和压力降低。
同时，水泵井的深度和直径也需要根据农田的实际要求进行调整，以提高泵的效率和使用寿命。
第三是考虑水源的稳定性和供应能力。
农田灌溉系统中的水源可以是自然水源如河流、湖泊或者地下水等，也可以是储水池等人工水源。
为了保证混流泵的正常工作，需要对水源进行充分的调研和评估，确保水源的供应能力能够满足农田灌溉的需求。
在设计中应采取合理的措施，例如设置进水口的滤网和清洁设备，以防止杂质和污物进入水泵，降低泵的故障率。
最后是考虑灌溉系统的自动控制和监测。
混流泵在农田灌溉系统中常常需要根据实时需求进行调节和控制。
因此，将自动控制和监测装置引入灌溉系统中，可以帮助农民和设计者更好地实现自动化管理和监控。
通过传感器、流量计和液位计等设备，实时监测农田的土壤湿度和水位，控制混流泵的运行状态和灌溉水量的调节，提高农田的灌溉效果和节水效率。
(02)800、900、1000轴(混)流泵(2013.05)
8 0 0 - 1 0 0 0 Z L B、H L B立 式 轴 流 、 混 流 泵 产品结构图二（泵承受轴向力）
泵座 接长管
注 ：ZL B型 轴流 泵 典 型 结 构 图 05
800-1000 ZLB,HLB Vertical Axial Flow Pump,Mixed Flow Pump
联轴器 调节螺母
60°弯管
产品结构图一（泵承受轴向力）
弹性联轴器 调节螺母
轴承座部件 电机座
进水 出水
基础环
泵轴部件 水润滑轴承
导叶体 叶轮部件
喇叭
传动轴
传动部分
泵体部分 注 ：H L B型 混流泵典型结构图
04
电机座 调节螺母 轴承体部件 填料函部件
60°弯管
基础环 套管
泵轴部件 直管
电机座 水润滑轴承
叶轮部件 喇叭
填料函部件 泵轴部件 60°弯管
轴承座部件 电机座
进水 出水
传动轴
水润滑轴承 导叶体 转轮室
叶轮部件 喇叭
泵体部分 注 ：ZL B型 轴流 泵 典 型 结 构 图
03
传动部分
800-1000 ZLB,HLB Vertical Axial Flow Pump,Mixed Flow Pump
刚性联轴器部件 填料函部件
800ZLB/X、800ZLB/1X 无传动轴轴流泵外形安装图
800ZLB/X 上出水无传动轴安装(闭式)
800ZLB/1X 下出水无传动轴安装(闭式)
启动前引水 泄漏水接头
均布 叉开中心线
最低水位
最低水位
泄漏水接头 启动前引水
均布 叉开中心线
(用 户 定) (用 户 定)
一种实用的混流泵叶轮设计方法
研究与开发
／、 ＿
一
种实用的混流泵叶轮设计方法
王 红 志
（ 圳 大 学 工 程 技 术 学 院 ， 广 东 深圳 ５ ８ ６ 深 Ｉ０ ０
混 流 越 求 趟 广 泛 的 散 川 于 ｊ 农 业 ｋ 巾 ． 【 ． 产 混
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文献 ｌ Ｊ提Ｈ ｒ 补培 卜 记牯性流动分析 １ １ 流动分析的机 卅 叶片优化没 Ｉ 维反 ６题讣弹 疗法 ．可以 Ｕ
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流动 ｌ 像一元理 论所假 定的部 样均 匀流曲 ．『 流 愈 不 町Ｉ
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此 方 程 的 实 质 是 能 世 平 衡 疗程 ， 它 建 市 丁叶 轮 的外 特
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到 日 为止， Ｉ程 Ｌ 前 ： 蜜川 的叶片裂水 设计 方法 仍然
轴流泵设计步骤
轴流泵设计数据1、设计参数：流量 Q ＝ 1000( m ³/h )扬程 H ＝ 4.5 (m) 转速 n ＝ 1450 ( r/min )效率 η≧85℅ 汽蚀比转速C≧1000 2、结构形式： 采用60°出水弯管 3、 底板至叶轮中心距离：1m轴流泵水力设计一、叶轮的水力设计 （一）结构参数的选择 1．确定轮毂比根据轮毂比与比转速的关系表，取45.0=d h2．叶轮直径D叶轮直径一般根据轴面速度来确定，为了得到最优的影片安放角，叶轮进口前的轴面速度，采用C.C.鲁德涅夫推荐公式来确定：0(0.06m v =-根据液流的连续性条件，不考虑排挤，则叶轮区域内的轴面速度为 2241m h Qv d D D π=⎛⎫-⎪⎝⎭取0m m v v =，则(4.0D =- 根据轮毂比45.0=Dd h及给定的参数，叶轮直径即可求出。
则 取 D=272mm即 mm d h 12227245.0=⨯=3．确定叶片数Z叶片数通常按s n 选取为了更易于调节动平衡，取Z=44．确定叶栅稠密度l tZ=4,叶轮外缘的叶栅稠密度推荐为，0.750.85l t =-，同时，适当减小外缘的l t ，增加轮毂侧的l t ，以减小内外侧翼型的长度差，均衡叶片出口的扬程。
所以，轮毂和轮缘之间各截面的lt按直线规律变化，其值为 ()()()1.3 1.4hl lt t =-取()73.00=l ，则()96.0=h t l4．确定叶片翼型的厚度：通常轮毂截面的相对厚度为 lδδ==（10～15）%轮缘截面的厚度按工艺条件确定，通常轮缘截面的相对厚度 lδδ==（2～5）%从轮毂到轮缘其厚度按直线规律变化。
（二） 选定截面及计算 1．确定计算截面通常选取五个彼此等距离的计算流面，由于本设计要求为为半调节式轴流料浆泵，考虑到叶片的调节，轮毂和轮缘需作成球面。
各计算流面的半径可按下式确定： 21hd r =D r =52513r r r +=2312rr r +=2534r r r += 截面D 取值：122，160,198,236,2722．确定轴面速度和速度环量（1）确定轴面速度 取99.0v =η 即028.6)(422=-=vh m d D QV ηπ（2）确定速度环量 036.22==ΓwgH Tk π 3．升力法设计计算选定截面 计算表格4．计算泵的汽蚀比转速C知道设计流量Q 和轴流泵的转速n ，根据GB/T 13006-91,查取临界汽蚀余量r NPSH ,计算泵的汽蚀比转速C ：C =1000112062778.0145062.5m 64/3r >=⨯==C NPSH 所以符合设计要求。
混流泵叶片优化设计
混流泵叶片优化设计混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵。
它的比转速高于离心泵，低于轴流泵，一般在300-500之间，扬程比轴流泵高，但流量比轴流泵小，比离心泵大。
由于混流泵流量大、扬程和效率高等优点，广泛应用于国民经济各个部位，特别是在火电站和核电站冷却剂循环系统中，是不可替代的核心部件。
叶轮作为混流泵的核心部件，其设计的好坏直接影响到整个泵运行的稳定性，进而影响着机组系统的安全稳定运行。
为了提高混流泵的外特性、空化性能、内部流动特性和降低混流泵运行时压力脉动幅值，就需要探索研究混流泵叶轮的水力优化设计理论与方法。
JP本文基于最优化理论与方法，结合叶轮叶片的设计方案对提高混流泵性能、降低混流泵运行时产生的噪音與振动和提高机组的安全稳定运行提供理论支撑，为今后混流泵的优化设计奠定了一定基础和为企业提供了一套完整的混流泵的优化设计理论和方法。
1.叶轮参数化造型叶片参数化在自动优化中是极其重要的一步。
自动优化中可以选择参数化叶片中的各自有参数进行优化，并以初始参数化叶片为模板进行叶片几何造型、网格划分、流场计算等。
一般在优化设计中，叶片参数化拟合需要一个初始叶片为模板进行拟合，所以首先要根据已有参数设计出一个叶片，然后对叶片用参数化方法去表达，通过对端壁型线、流面控制线、堆叠规律和翼型型线的控制来参数化叶片。
在旋转机械中，可以将叶片角作为可变自由参数，前缘到尾缘的叶片角能很TP唐健.TIF；%30%30；Z5mm，YTS（JZHT7.H图1TS）大程度上影响泵的性能。
之前的研究表明叶片的厚度对泵的水力效率影响不大，所以在本文的参数化拟合中，初始叶片的厚度设置为不变，同样轮缘和轮毂的子午面和出口直径也保持不变。
本文所研究的叶片参数化造型拟合分为两步完成，分别是初始参数化拟合和二次参数化拟合。
参数化后模型如图1所示。
2.性能分析2.1网格划分。
为了提高数值模拟的计算速度和优化过程中有效样本的数量，首先在划分网格时，就采用了多重网格技术。
轴流泵(混流泵)供排水及排涝泵站泵组选型设计基本方法和程序
（ ）在设 计 标 准 年 份 时 （ 净） 要 求 泵 站 流 １ Ｈ设 ，
量不 低于 规划 的设 计 流 量 ， 计 扬 程 时 运 行 的历 时 设 比平 均扬程 时 要小 很 多 ， 效 率 比平 均 年 份 的低 是 其 合理的。 （ ）在平 均扬 程 时 ， 站运 行 历 时最 长 ， ２ 泵 要求 这 种工 况时 泵组 段 的效 率 最 高 ， 即水 泵 在 最 高 效率 点
于设 计 流量 ， 于供 水 水 源 泵 站应 考 虑 备 用 机 组 投 对
入 ， 型时应 进行 不利 工 况和机 组稳 定性 校核 ， 免 选 避
机组 超 载运行 。
程 Ｈ平 （ ）最 高 净 扬 程 Ｈ高 （ ）最 低 净 扬 程 净； ３ 净； ４
Ｈ低 通 常情 况下 ： 净＞ Ｈ 净。 Ｈ高 殳 净＞ Ｈ平 净＞ Ｈ低 净，
２ １ 机 组 选 型 设 计 基 本 要 求 和 方 法 ．
量较 大 ， 汽蚀 性 能随流 量增 大 而恶化 。 （ ） 用机 组 台数不 应超 过 ２台。 ５ 备
（ ）按 照 平 均 年 时水 泵 效 率 最 高 ， 流 量较 设 ６ 其
计年 份 大 ； 在设 计 年 份 时 ， 小 于 设 计 的 流 量要 求 ， 不
况 下 ， 他工 况运 行 效率 很 低 ， 其 由此 可看 出 ， 择水 选
片 的混 流泵 站 。具 体 划 分 为 两 类 ：（ １ 水及 利 用 ）供 率较 高 的排水 泵 站 ；（ ２ 用 率 较低 的 排水 和排 涝 ）利
泵站 。
泵 时 ， 高效 区 的宽广 是其 优 劣 的一个标 志 。 其
（ ） 低扬 程 时 ， 泵站 正 常 运行 范 围 的下 限 ， ４ 最 是
轴流泵和导叶式混流泵模型研究及工程应用
１ ７
８ ．８ ５０
８ ．２ ５１
９ ６ ５ １ｏ ７ ０ １０ ７ ７ ９ ０ ４ ９ ７１
５ ０ ５
３ ２６ ３ ．５ ３ ６－８ ２ ８ ４ ．９ ０１６ ３ ６ ６１ ７ ．
—
＋ ４ ＋ ２
天津３ 号
Ｔ ０ 一 ＺＬ—＿ ３ Ｊ４ Ｏ
—
０
３ ６４ ８ ．８
３ ７５ ６ ．０ ３ ８３ ５ －０ ３ ７１ ３ ．２
７５ ７ ．２
７２ ２ ．６ ６７ ７ ．３ ６５ ９ ．４
８ ．５ ５１
８ ６ ５．０ ８ ２ ５＿ ２ ８ ９ ４．９ ８ ．２ ５１ ８ ．１ ５ １
９３ ８
１０１ ０ １０ ４５ １１ ２ ６
＋ ４ ＋ ２
流 量 Ｑ／Ｌｓ （／）
３ ０５ ８ ．９ ３ ３３ ６ ．５
扬 程 Ｈ／ ｍ
１ ０５ ０． ３ ９．９ ７ ７ ９． ８ ５１ ９．６２ １ ８３ ．６１ ９．０８ ３ ９． ８ ２ ８ ８７８ ． ８ ８３ ．６３ ８２ ６ ．５ ７６ ０ ．８
８ ７ ５ ８４ ５ ８ ２ ２ ８ ８ ４ ８０ ５
天 津 １号 ９
Ｔ『 ＿ １ Ｏ４一２ 一１ ９
—
Ｏ
２
３４Ｏ ７ ５
３７１ ５ ７
６２ ８ １
５．８ ７ ３
８ ５
．
４ ４
８ ．３ ５ １
一
ｄ
３ ．２ ４１７
４４ ２ ４２ ４１ ８ ６１
３ ８８ ２ ９
４１ ８ ４７ ３ ６２ ９ ．９
５９ ０ ９
６２ ７ ，９ ６１９ ８
８ ６ ５Ｏ
混流泵的工作特性分析与优化设计
混流泵的工作特性分析与优化设计混流泵（Mixed Flow Pump）是一种常见的水泵类型，主要用于水处理、排水、疏浚和农业灌溉等领域。
本文将对混流泵的工作特性进行分析，并提出优化设计的方法。
混流泵是一种既具有离心泵的高扬程特点，又具有轴流泵的高流量特点的水泵。
其工作原理是将液体既进行离心运动，又进行轴向流动，形成混合流动状态。
这种混合流动的特性使得混流泵拥有较高的扬程和较大的流量容量。
首先，混流泵的工作特性可以通过性能曲线来描述。
性能曲线是描述泵的扬程和流量关系的图表。
通常，性能曲线可以分为单点特性曲线和多点特性曲线。
单点特性曲线是指在给定转速下，泵的扬程和流量关系曲线，而多点特性曲线考虑了不同转速下的工作特性。
混流泵的单点特性曲线呈现出高扬程和较大流量的特点。
这意味着混流泵能够提供较高的水压，并且能够处理大量的水流。
由于其特殊的流体流动状态，混流泵在工作过程中也具有较高的效率和较小的振动噪声。
为了进一步优化混流泵的设计，可以考虑以下几个方面：首先，选择合适的材料和结构。
混流泵通常是由铸铁、不锈钢或其他耐腐蚀材料制成。
选择适合工作环境的材料可以延长混流泵的使用寿命，并提高其耐腐蚀性能。
此外，优化泵的内部结构，如叶轮、导叶等，可以减小涡轮损失，提高泵的效率。
其次，合理选择泵的工作参数。
混流泵的工作参数包括转速、叶片数、出口角度等。
适当调整这些参数可以改变泵的工作特性，以满足特定工况的需求。
例如，增加叶轮的出口角度可以提高泵的扬程，而增加叶片数可以增加泵的流量。
此外，优化泵的进口和出口管道设计也是提高性能的关键。
合理设计进出口管道的直径、长度和弯管的布置等，可以减小管道摩擦损失和流动阻力，提高泵的效率。
在管道的设计中，还应考虑减少涡旋和液体撞击等不利因素对泵性能的影响。
最后，采用先进的技术手段，如计算流体力学（CFD）模拟和优化算法等，可以对混流泵进行更精确的分析和设计。
CFD模拟可以模拟泵的流场分布和压力分布，以指导优化设计过程。
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5 主要建设内容及典型设计
5.2.1.5混流泵及轴流泵站（2台泵）典型设计
一、基本资料
1、基本情况
选取别桥镇湖塘下圩灌排站工程作为典型混流泵和轴流泵站进行设计。
该泵站为拆建工程，位于湖边村。
泵站主要功能为灌溉和排涝。
设计根据原有进、排水条件及功能要求，按现有灌溉面积2050 亩和排涝面积1190亩进行泵站规模设计。
2、工程地质
工程位于天目湖观山村。
经勘测，泵站附近地面高程为
6.83~
7.47m左右。
浅部为①层素填土，高程6.83~4.73m，
γ=18.82kN/m3；高程4.73-0.67m为②-2层淤泥质粉质粘土，
γ=17.72kN/m3，凝聚力c=8.7kpa，内摩擦角φ=7.8°，地基允许承载力[p]=60kpa。
二、机泵选型
1、水泵选型
（1）灌溉设计流量
推广水稻控制灌溉技术后，水稻生育期灌水定额较小，因此起控制作用的灌水定额是泡田定额。
当地水田泡田定额为80m3/亩，泡田期旱作物不需灌溉（旱作物若需灌溉，应将灌水时间前移或后退，以
避开用水高峰）。
泡田延续时间为5天，提水泵站每天开机时间20h。
则设计净灌水模数为：
根据下列公式推求渠道设计流量：
Q=q设×A/η
式中：Q——灌溉流量（m3/s）；
A——渠系控制灌溉面积（万亩）；
η——灌溉水利用系数，取0.68。
计算得灌溉设计流量为0.67m3/s。
该泵站为小（2）型，泵站等级为V等，建筑物等级为5级。
（2）排涝设计流量
排涝设计标准为日降雨200mm雨后一天排水，根据溧阳市圩区测算结果，该标准相当于排涝模数为10m3/（s·万亩），则泵站排涝设计流量为1.19m3/s。
该泵站为小（1）型，等级为Ⅳ等，建筑物等级为4级，该泵站位于为一般圩区，因此建筑物防洪等级根据堤防确定，为20年一遇。
（3）灌溉设计扬程
a、渠首设计水位（出水池水位）
为了满足自灌溉的要求，设计渠首水位应满足灌区内各高程点灌溉要求，根据泵站灌溉实际情况，渠首设计水位为6.70m。
b、进水池水位
泵站通过涵洞从内河引水，本方案灌溉站设计运行水位根据历年灌溉期满足灌溉保证率95%的日平均水位确定，根据相应水文资料，设计常水位为3.50m，枯水位为2.80m；所以设计工况进水池水位为3.50m，校核工况进水池水位为2.80m。
则水泵设计净扬程为3.20m，校核净扬程为3.90m。
表5-3 前山一级灌溉站运行水位组合表
c、泵站设计扬程
初选泵型时，沿程水头损失和局部水头损失按净扬程的25%计算，则水泵设计总扬程为4m；最大总扬程H最大=4.875m。
（2）排涝设计扬程
a、出水池水位
为了满足排涝的要求，出水池水位应满足排涝区内各高程点要求，根据泵站排涝实际情况，出水池水位为6.33m。
b、进水池水位
设计工况进水池水位为4.00m，校核工况进水池水位为3.50m。
则水泵设计净扬程为2.33m，校核净扬程为2.94m。
表5-21 东湖圩排涝站运行水位组合表
c、泵站设计扬程
初选泵型时，沿程水头损失和局部水头损失按净扬程的30%计算，则水泵设计总扬程为3.029m；最大总扬程H最大=3.822m。
（3）水泵选型
该站灌溉设计流量为0.67m3/s，排涝设计流量1.19 m3/s，灌溉设计扬程4m，排涝设计扬程3.029m。
根据此流量、扬程，拟选用1台32ZLB-125的轴流泵和1台500HW-6的混流泵，转速均为n=580r/min，轴流泵叶片安放角0°，配套电机功率分别为JSL-12-10-95kW和
Y280M-6-55kW。
（4）灌溉水泵工况点校核
小型泵站实际扬程按下式计算：
H实=Δh净+h管
式中：H实——水泵实际扬程；
△h净——水泵设计净扬程，取值3.2m；
h管——管路损失扬程，为沿程水头损失与局部水头损失之和。
管道流速：v=4Q/πD2=4×0.67/（3.14×0.52）=3.41m/s
管路沿程水头损失：
式中：L——进出水管道总长，取4.9m；
Q——水泵设计流量，m3/s；
n——粗糙系数，铸铁管取0.013；
管路局部损失：
式中：ξ——局部阻力系数，为各部位局部阻力系数之和。
小型泵站局部损失以管道局部损失为主，进出水池的局部损失忽略不计。
管路局部形状改变和管路附件等所造成的各局部阻力系数如下：垂直进口阻力系数ξ进口=0.30，圆形整块拍门阻力系数为ξ拍门= 0.085。
局部损失h j=（ξ进口×ξ拍门×）=0.23m
则h管=h程+ h局=0.38m
所以求得设计工况点水泵实际扬程为：
H总=Δh净+h管=3.20+0.38=3.58m
（5）排涝水泵工况点校核
小型泵站实际扬程按下式计算：
H实=Δh净+h管
式中：H实——水泵实际扬程；
△h净——水泵设计净扬程，取值3.029m；
h管——管路损失扬程，为沿程水头损失与局部水头损失之和。
管道流速：v=4Q/πD2=4×1.19/（3.14×0.52）=2.37m/s。