低比转数离心泵设计实践

４ ｌ２ ｏ
４ Ｉ ６ ７ １０ １０ — √
７～Ｏ １ ８
卢 ｌ３－。 ２￣ 。Ｉ２￣。 ２－。 ２ ２２ ９２ ７２ ５２ ￣９ 。７ ￣５ 。３
片， 见表 ４ 。文献 ［ ］ ３ 推荐的叶片数见表 ５ 。 ２３４ 进 口角 的选 取 ． ． 文献【，］ 出低 比转数离 心泵进 口角 卢 的选 １２未提 择原则 ，文献［ ］ ３ 中提出计算进 口安放角 时一般 先假设一个 Ｊ 角为 １。２ 。 Ｂ ， ８一５ ，而后计算 出 ” ，如 果 ， Ｂ ］的值在 ３ ０范围内，则认为 冲角也 ” ］， ０１。 合理 ，则 ” 。 对 于 正冲角 ，在设计 流量 下会在 叶片 背 面产生
叶 片 出 口宽 度 ｂ 是 影 响泵 性 能 的 主要 几 何参 数之 一 ，也是 加 大流量 设计 法关键 的参 数之一 。文 献 ［，］ 按 式 （ ） ２ 、（ ） ４ 计算 出 口宽 度 ， １２推荐 １ 、（ ） ３ 、（ ）
根据文献［ ］ １的统计和本文的 １ 种规格的统计 ，实 ８ 际 选 用 值在 比转 数 ｎ ５ ， ０时 ，公 式 （） 和 （） 计 ＜ １ ３ 算 的 ｂ 值普遍偏小 ，不能用于低 比转数离心泵 的 ： 设 计 ，ｎ＞０时基本 符合 计算 值 。 ｓ５
表面的摩擦 ，根据文献 ［ ，］ １２ 统计 ，国内优秀低 比 转数泵模 型的叶片数基本在 Ｚ ４ ６范围内 ，这与 ＝～ 过去 的经验和理论相矛盾 ，但却是 已被实践所证实 的事实 。本 文经 过实 践证 明 ，考 虑方便 控制 叶轮进 出 口的 面积 扩散 度 在 １ ～ ． 围 内 ，避 免 人 口排 ． １ ２ ５范
本 文对 １ 种 规 格 水 力模 型 进行 了统 计 回 归 ， ８ 推 荐按 表 ３ 公 式 （） ３ 的计 算 值 进行 放 大 ， 对 １ 、（） 在设 计 时可 作 为参考 ，同时应综 合考 虑各几 何参数 和各种 改进 泵性 能 的措 施 ，最终 合理 的选取 叶片 出
ຫໍສະໝຸດ Baidu
口宽度 ｂ，１ 种泵 的具体选取值见表 ７ ： ８ 。 前苏联学者格梁科 （ ．． ￣ Ｋ ）等推荐的 ⅡＵＦ Ｈ Ｏ Ｐ 计 算低 比转 数 泵 ｂ 的经验公 式为 ：
量的大泵在较小流量处使用 ，此方法是综合考虑设 计工况和最佳 （ 效率）工作点的一种优化设计方法 ， 采取的主要措施就是适当增加 、ｂ、 等【，这样 ２ １ 做的不 良 后果是最佳效率点偏离额定工况点 ， 在大
流量 区运行易过载 ，同时性能曲线上容易 出现驼峰 。
２２ 确 定 Ｑ和 的放 大 系数 ．
本文根据文献［ ， ，］ １２ ３ 的设计理论和方法设计了 １ ８ 种单 级单 吸 卧式离 心泵 。该 系列泵 经样机 试制 、技
术 攻关 后 全 部 达 到 国家 Ａ线 标 准 ，其 参 数 选 取 具 有 一定 的参 考意 义 ，对 于试 验 中发 现 的 回流 、驼峰 等 问题 值得 深入研 究 和探讨 。 该 系列 泵 分 为 ３ 、４ 、６ ０ ０ Ｏ共 ３档轴 承 体 ，其 中 ３ 轴 承 体 １ 泵 ，４ ０档 ０种 Ｏ档 轴 承体 ７种 泵 ，６ ０ 档 轴 承 体 １种 泵 ，共 有 比转 数 ２ 、２ 、 ３ 、３ 、 Ｏ ５ ０ ５ ４ Ｏ、４ 、５ 、７ 、９ 、９ ５ ０ ０ ０ ５等 １ 水 力模 型 ，其统 Ｏ个
２４ 水 力几 何参数统 计分 析 ．
经试 验验证 的低 比转数离 心泵 的水 力几何 参 数 值统 计 见 表 ７ ，可 以看 出这 １ 种 泵 ，其 性 能 基 本 ８
３ － ０ ６ ４ １５ ． ．￣１４ ４ ￣４ １ ５ １３ ． ．￣１２ ４ － ５ ６ ５ １２ ． ． １ １
２１３ ．
２４２ ． ２ ８
４
４４ ＋ ３３ ＋
ｌ５ ５
ｌＯ ３ ｌＯ ６
２ １
２ ． ７５ ２ ６
３ ３
３ ５ ４． ２８
５ ３５ ． ３．／３５
６ ６ １ ６． ７． Ｉ ７．／ ２ ５ ２ ５ ｌ ７．
５
８ ７
２． Ｏ
２ ４４ ．
关键 词 ： 低 比转数 离心 泵
设计
加 大流量 设计 法
驼峰
回流
处理 方 法
１ 前
言
在 核 电厂 Ｂ Ｐ系统 中使 用相 当数 量 的离心 泵 ， Ｏ 这些 泵 的用途 是 向核 电厂核 岛 、常规 岛的辅助 系统
内，基本为常数 ；在 ｎ １０ ￣ ８ 范围内，开始缓降。因 此 ，将 给定 的设 计流 量和 比转数进 行放 大 ，就可 以 使泵 的效率有 较大 幅度 的提高 ，而且 同时 也提高 了 整个使 用范 围 的平 均效 率 ，等 于将 一 台具 有较 大流
及其配套设施输送各类介质 （ 含硼水 、除氧水 、蒸
馏液 、反应堆冷却剂等） 。最大流量 ４０ｍ／，最高 ５ ３ ｈ 扬 程 １２ｍ，比转数 范 围 ２ ～５ ２ ０ ９ ，属 于低 比转数 离
心 泵 。这些 泵 的水力 性能决 定 了其设 计方法 不 同于 中高 比转 数 离 心 泵 的设计 方 法 ，需 要解 决 低效 率 、 性 能 曲线 驼 峰 、大流 量过 载 、汽蚀 性 能差 等难 题 。
２。 Ｏ以下 ，背 面 防止严 重脱 流 。该 项措 施 在序 号 ７ 、 １ 、１ 、１ ０ ５ ８泵上 进 行 了验 证 ，效 果非 常理 想 ，其 汽蚀 比转 数 ｃ值分 别达 到 ６ １ ９ 、１３ 、１８ ， ４ 、９２ ２ ９ ２２
验证。 ２３ ．． 包角 西 ５
前 苏 联 学 者鲁 德 涅 夫 （ ＣＰ Ｒ Ｂ 等提 供 ｃ．．Ｙ ＨＥ ）
ｔ
ｂ ２
（） １
分离造成旋涡和二次流 ，扬程下降 ，汽蚀性能恶
化 ，曲线 出现 驼 峰 。 因此 本 文 提 出 不 应 选 择 正 冲
ｋ＝ 斋 （ ８ ＇０ ｂ 加（ ２ ｎ０ ｓ）
了另 一 种低 比转 数 ｂ 的计 算公 式 ：
（ ２ ）
角 ，甚 至增加 ３ １ｏ ０ ０ 的负 冲角 ，以控制 角在
２ ２ ２ ． ２５
２ ２ ２ ６
ｌ ２ ｌ ９
１ ２ ３Ｏ
３ ３３ ＿ ５．， ５３ ５ ７５ ７ ６．，６．
４ ６｜ ０ ６ ０． ４ ． ７ １ ７ ． ９．， ９ ６
计数据具有一定的代表性 。型谱见 图 １ ，典型通用 化 分档 见 图 ２ 。
２ 设 计 方 法
２１ 加大流 量设 计法 ．
一
般 ， 比转 数 越 高 ，泵 的 效 率越 高 。 比转
图１ １ ８种单级单吸卧式离 心泵型谱
数 ｎ＜ Ｏ ，ｌ０时 ，效 率迅 速 上 升 ；在 ｎ ｌ ０ １０范 围 ｓ Ｏ ８ ＝
表 ３ 本文对于 ｂ 值的推荐放大 系数
３１ ３ － ５ １６ ． ．￣１５
２１年第４ ０２ 期
表 ４ 本 文 推荐 的 叶 片数
小 番 柱 采
表 ５ 文献 ［］推荐 的叶片数 ３
・１ ２・
ｌ ２３ ３４ ００ ＂ Ｊ １０ ＂ － Ｚ ｌ ４ Ｉ ３ ＋ ＋ ４ ３
２． ８
３８ ． ５９ ．
５ ６
７ ８
０Ｈ３ —１ Ｏ ２ ６ ＯＨ３ —２ ０ ２ ２
ＯＨ３ －ｌ Ｏ ２ ８ ＯＨ５ 一２ Ｏ Ｏ ５
２ ． ９８ ３ ． ３８
３ ５ ３ ７
３３ ＋ ３３ ＋
３３ ＋ ４４ ＋
１５ ５ １５ ４
１５ ５ １６ ２
ｂｋ ２ｔ ＝２ ｂ Ｖ
ｋ＝ 击 ） ＂０ ｂ 【 ２
２３３ 叶 片数 ｚ ．．
（ 低 比转 数 Ｉ 角 的合 理选 择 需 要进 一 步 研 究 和试 验 ３ ） Ｂ
（ ４ ）
包 角过 大会 导致 两 叶片间 的流道过 长 ，增加 水
选 择 叶片数 时 ，不但 要考 虑叶轮 流道 是否有 足 够 的长度 ，以保证 液流 的稳定 性 和叶片对 液体 的充 分作 用 ，而且 还要 考虑 尽量减 少 叶片 的排 挤作用 和
力 摩 擦 损 失 ，包 角过 小 时会 减 少 两 叶 片 间 的 重 叠 度 ，缩 短流 道间 的有 效做 功部 分 ，也 是不 利 的。文 献［］ ３推荐 按表 ５选 择 叶片数 时 ，一 般包 角 取 ８ 。 ５～ １０ ，由于本 文选 择 的 叶片数 低 于表 ５ １。 ，其包 角应
， ｋ
４４ １５ － ６ ～ ７
叶片数
４５ ６５ ～ ５ — ６
包 角 击
ｌｌ ５ ３ Ｏ
ｌ
３＂ ００ ＂ ６
Ｚ ５ ５ ９８ ＋ － －
Ｉ ８ １ ０８ ＂０
１ ８６ —
１～８ ８ ２Ｏ Ｏ
５６ ￣
表 ７ １ 种低 比转数泵水力几何参数 ８
・
１・ ８
小 番柱 采
２１年第４ ０２ 期
低 比转数离心泵设计 实践
迟 秋 立 李 秀鹏 张 晓 光
（ 山东双轮股份有限公司，山东威海 ；２４０ ６２ ３）
摘 要：介绍核电厂 Ｂ Ｐ系统 １ 种低 比转 数离心泵的设计经验。根据全系列样机 的试验数据 ，对加大流量设计法 中 Ｏ ８ 放大系数 、水力 几何参数的选 取原 则和方法 等进行 了归纳总结 ，提 出了在试验 中发 现的水力性 能曲线上的驼峰 、回流 等需深入探讨的问题 ，这 些探讨为低 比转数离心泵的设计提供了有益的帮助。
根据文献［ ］ １的推荐放大系数，本文对 １ 种规 ８
格泵 的流量 和 比转数 进行 了放大 ，并按 放 大后 的数 值进行 相关几 何尺寸 的计算 选择 ，试 验结果 及根 据 试验数 据反算 的放 大系数 见表 １ 。
从表 １ 可以看 出，属于文献 ［］推荐值范围 １ 内的泵共有 １ 种 ，其 中 阴影部 分共 ｌ 种 离 心泵 的 ５ ２
挤 和大 包角 带来 的 叶片排 挤和表 面摩擦 损失 ，推荐 叶 片 数 选 择 ６ ８片 长短 叶 片 ，或 选 择 ４ ６片 长 叶 — －
凡 ２ ～ ５ Ｏ ２ １ ８ ． ．～１ ７ ２ ～ Ｏ ６ ３ １７ ． ． ～１６
该适当加大 ，经验证其合理 的取值范 围为 ｌ０～ １。 １０ ，推荐按表 ６ ６。 的推荐值选择包角。
序
号 型 号 ｎ ‘
进 口角
出口角
Ｈｄ — Ｈ
ｂ ２ 实取
６
Ｚ
４＋ ４
式 （） １
２３ －
式 （） ３
３３ ．
１
０Ｈ４ － ６ ０２５
ｌ ． ８６
３ ８
９ ６９ ， ７．， ７ ６
２
３ ４
０Ｈ３ － ０ ２２ｏ
ＯＨ４ － ｏ ０２ｏ ＯＨ５ －３ ５ ０ ｌ
脱 流 ，因为背面是 低压侧 ，形 成旋 涡不容 易 向高压 侧扩散 ，是局部且 稳定 的 ，对 汽蚀 的影 响较 小 。采 用正 冲角 的 目的是 增大 叶轮进 口面积 ，减 少人 口排 挤 ，降 低 。 和 速 度 ，改 善 大 流量 的工 作 条 件 。 对 于采用 加大 流量法设 计 的低 比转 数离 心泵 ，因为 其 本质是 大泵运 行在小 流量 工况 ，额定 点最 低运 行 在５ ０％设 计 流量 ，冲 角为 正 冲 角 ，且 冲角 远 远 超 过 ３ ０的合理 范 围 ，在 叶片背 面造 成 严 重脱 流 ， ０１。 对 汽蚀 造成影 响 ；在关死 点工况 ，更 为严重 的 流动
・
２・ Ｏ
小 森柱 采
２１年第４ ０２ 期
表 ２ 出 口安放角 的推荐值
远低于文献［ ，］ １２ 的推荐值 ， 也取得了较好的效率， 曲线呈 负斜 率下 降趋 势 ，改善 了大 出 口角造 成 的曲 线平坦和驼峰倾 向。本文推荐按表 ２ 选择 出口 安放 角 ： 。
２ ． 出 口宽度 ｂ 的 选取 ．２ ３ ２