离心泵叶轮切割定律的分析

离心泵叶轮切割定律的分析

武汉三源泵业制造有限公司 杨爱荣，甘根喜

本文介绍了几种离心泵叶轮的切割定律及针对每种切割定律作出的具体分析，以寻找一个较为准确的计算叶轮切割的方法，从而达到一台泵的多性能要求，提高产品的通用性和系列化。 一、 叶轮切割定律存在的条件及原因分析 叶轮切割定律一

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2 D D Q Q '=' ()22

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⎫ ⎝⎛'='D D N N 式中：

Q 、H 、N 、D 2为叶轮切割前的流量、扬程、轴功率和叶轮外径。 Q ＇、H ＇、N ＇、D 2＇为叶轮切割后的流量、扬程、轴功率和叶轮外径。 以上公式成立的条件是：

1、叶轮切割前后的容积效率不变。

2、叶轮吸入口前液流无预旋，即绝对速度的圆周分量V u1等于零。

3、切割前后流液相似，速度三角形对应成比例。

4、切割前后叶轮出口宽度相等，即b 2＇=b 2；出口面积不变即F 2＇=F 2。

5、切割前后叶片出口角度不变，即β2＇=β2.

从大量的试验结果来看，4、5两个条件很难满足。事实上切割

前后的叶轮出口宽度、面积、叶片出口角有的变化较大，最大的变化约为10%。这样就降低了叶轮切割定律的计算精度。在实际应用中往往进行保守切割，增加切割次数来确认要求的性能参数。

另外瑞士的苏尔寿公司针对以上存在的问题提出了的修正系数,即D 2＇=D 2＇+(D 2－D 2＇),该公司认为的修正系数安全可靠,在高效区运行时采用此法切割的叶轮特性曲线略高于要求的曲线。

以上方法在实际应用中较麻烦，而且要多次用试验验证计算结果。因此有关文献针对不同比转数的泵提出了不同的计算方法,陈述事如下:

对于n s ＜60的低比转速离心泵：

（a ）、叶轮切割后叶片的出口角β2可能因叶轮外径D 2的减小而发生一些变化，但可以用锉销叶片出口端面的方法加以修正，认为β2＇=β2；

(b)、锥形叶片出口端将会因切削而变厚，修锉叶片使它恢复到原形大小，可以认为切削叶前后叶片的排挤系数不变；

（c ）、对于n s ＜60的叶轮可以认为叶轮是前后盖板平行的经流叶轮，因此可近似地认为叶轮切割前后的出口宽度不变。 以上分析得出叶轮切割定律二：

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⎫ ⎝⎛'=''='D D QH H Q N N 对中、高比转数的离心泵n s ＝80—300，叶轮切割后出口宽度b 2

变大，可以近似地认为叶轮出口面积基本不变即D 2＇b 2＇ ＝D 2b 2由此推出叶轮切割定律三：

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D D V V V b D V b D Q Q m m m m '='='''=' ()22

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⎫ ⎝⎛'=''='D D V u V u H H u u ()33

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⎫ ⎝⎛'=''='D D QH H Q N N 另外国内泵行业泵厂有实验的基础上又提出了用比转速计算叶轮切割的切割定律四：

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29315.00855.122

s

n D D Q Q +⎪⎪⎭

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8438

.053448.122 s

n D D H H +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'=' ()31000

151551.1305425.222 s

n

D D N N +⎪⎪⎭

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切割定律四考虑了叶轮切割后比转速的变化（一般为n s ＝20），故它比叶轮切割定律一更准确，误差更小。

二、 叶轮切割量的限制

不管用哪种方法切割叶轮，叶轮切割后，泵的效率通常下降。一般而言，切割量不大时，可以认为切割前后效率相等，随着切

割量的增加,效率下降值也增加,尤其是高n s泵（如轴流泵、混流泵叶轮外径一般不切割）。因此，对不同比转速的泵限定了相应的许用切割量如下表：

三、叶轮切割后的修复

叶片的形状在一定程度上影响了叶片的性能参数。在叶片切割后，叶片出口的厚度总是有所增加，通常采用锉销的办法使其在出口部位在一定长度范围内恢复到切割前的形状，以便改善泵的性能。

锉销的方法有两种：其一是锉销叶片工作面,这种方法只恢复了原来的叶片出口角,对泵的性能影响不大;其二是锉销叶片的背面,这样就增大了叶轮的有效出口面积,从而达到了增加流量的目的,对叶轮外径和锉销长度也列出了一个推荐的表格:

通过以上分析,我们得出以下几点结论:

1、传统的切割定律一有其局限性,精度不太高,对n s ＝60～300的离心泵来讲,切割定律一仍然有效,但在计算时建议优先采用公式（2）,

这

样计算确度高一些.

2、对n s ＜60的离心泵用叶轮切割定律二，建议优先采用计算公式（2）

3、直接用n s求切割值，对于n s ＝30～300的离心泵，建议优先采用计算公式（2）

4、叶轮切割后，建议采用锉销叶片出口背面一定长度的方法尽可能地使其恢复到切割前叶片出口的形状，改善泵的性能。

参考书

水泵技术手册：关醒凡

水泵技术