轴流泵叶片有限元分析

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能源建设
大型立式轴流泵装置的水利性能优化比选因素分析
750001 宁夏水务投资集团有限公司 焦龙
【摘 要】 南水北调工程是我国21世纪重要的水利的工程， 其 中东线工程跨江、 淮、 黄、 海四大流域， 涉及泵站数量最多， 其工程 经流水域的工程复杂特点对机泵的性能要求也最为严格； 结合东线 工程实际需求， 不同地域， 不同工况， 开发不同泵型， 已成为当前东 线工程泵站设计与建设成效的关键。 本文着重从南水北调东线工程 中， 涉及使用的立式轴流水泵选型以及综合效率进行分析， 对决定水 泵效率关键因素的水泵比转速以及对汽蚀性能能变差进行阐述和分 析。 【关键词】 立式轴流泵;水利性能;比转速;汽蚀性 一、 东线工程水泵装置与性能需求概述 据水利部淮委会、 海委会制定的 《南水北调东线工程修订规 划[1]》 ， 整个工程分三期完成。 从东线工程新建的泵站需求来看， 东线第一期规划新建的21座泵站， 扬程在2.1－10.4m之间共装机 103台泵， 其中立式轴流泵23台占总装机台数的22%； 东线第二期 规划新建的13座泵站， 扬程在2.1－10.4m之间， 共装机60台。 其中 立式轴流泵4台， 占总装机台数的6.6%； 东线第三期规划新建17座 泵站， 扬程在1.8～7.5m之间， 共装机115台， 其中立式轴流泵39台 占总装机台数的34%。 由于南水北调东线工程是一项由多级泵站 组成的提水北调工程， 所以泵站成为这项工程最为核心、 最为关 键的部位。 这些泵站运行的特点： 一是低扬程； 二是大流量； 三是 高可靠； 四是多功能。 二、 模型泵段特性和模型泵装置特性 低扬程水泵的泵段特性和带进出水流道的泵装置特性之间 有较大差别。 按管道阻力曲线和泵段特性曲线的交点确定泵工况 点， 往往得出错误的结果。 分析泵段特性和泵装置特性差别的一 般规律， 是提出根据模型泵段特性选型和根据模型泵装置特性选 型两种方法。 泵选型的关键在于确定转速n， 计算直径D和nD值， 取较小的nD值。 1、 低扬程泵的选型 大型轴流泵， 流量大、 扬程低， 直接设计性能难以保证， 一 般要选择模型进行相似换算， 首先会遇到选型问题。 进行选型， 一是要有优秀的、 数据可靠的模型， 二是要有正确的选型方法。 作一条阻力曲线， 它和泵特 按一般离心泵的选型方法， 由 性曲线的交点就是工况点。 K值对于一个具体的泵装置应当是常 数。 但是模型轴流泵装置试验表明， 对轴流泵装置而言， 并无一 ， 个确定的K值， 也难以找出明确的规律， 阻力曲线不符合 看来用这种方法对轴流泵是行不通的。 这表明低扬程泵的特性和 泵装置特性的差异， 并不都是摩擦水力损失所致， 进出水流道的 各种局部水力损失， 以及对叶轮进出口流态的影响， 都对装置特 性有着重要影响。 2、 模型泵段特性和模型泵装置特性
在东线工程中， 一、 二、 三期工程已建设的大型泵站中， 为达 到选泵合理， 应了解泵段性能和装置性能之间的关系， 从而提出 切合实际的装置性能。 首先根据装置情况进行泵型选择， 确定泵 型之后， 通常需要进行模型泵装置的试验。 目前虽然不能从理论 上根据泵段特性作出泵装置特性， 但是如果能知道两者的大致关 系， 对选型也是有益的。
潜水轴流泵振动浅析
导读：轴流泵多工况空化特性数值计算，大型卧式轴流泵水导轴承的运用，轴流泵在运行
中的故障分析，大型卧式轴流泵水导轴承的运用，大型斜式轴流泵装置的数值模拟与优化。
中国学术期刊文辑（2013）
目 录
一、理论篇 大型立式轴流泵装置的水利性能优化比选因素分析 1 复件 串列式轴流泵首次级叶轮能量特性及相互作用 3 环管反应器轴流泵轴功率波动的分析 8 基于流固耦合的轴流泵叶轮结构分析 11 可调导叶式轴流泵马鞍区水力特性试验研究钱忠东王凡王志远 立车加工轴流泵叶片外球面谈杏森 21 流固耦合作用对轴流泵内部流场影响的数值计算 23 潜水轴流泵振动浅析 28 浅议提高中小型轴流泵装置效率闫运德 31 污水处理厂轴流泵电流超负荷原因分析 32 轴流泵模型汽蚀特性的数值模拟 35 轴流泵内部流场的数值模拟 39 轴流泵叶轮出口尾迹区非定常压力和速度场特性 43 轴流泵叶轮出口轴面速度和环量的试验研究 50 轴流泵叶轮内空化的数值模拟与实验研究 55 轴流泵叶片气蚀特性的数值模拟 59 轴流泵叶片有限元分析 62 轴流泵在东昌府区中小型泵站中的应用及改造建议 65 轴流泵在运行中的故障分析 66
56 《科技与企业》杂志 2011年9月 （下）
确定的水力损失， 以上提到， 从泵段特性曲线减去按 得到泵装置特性曲线， 往往会得出错误的结果， 但是为了说明两 者的大致关系， 我们假定图1中H～Q曲线是模型泵的扬程流量曲 h B、 hC是装置的阻力曲线。 A、 B、 C是H～Q曲线上的三个 线， h A、 H B、 HC是对应泵工况 工况点， 假设B为最高效率的工况点。 H A、 点A、 B、 C的装置扬程， 对于实际泵站则是净扬程， 等于吸入液 面到排出液面的高度。 对于模型泵装置而言， 是出口和进口水箱 的位置水头和压力水头之和。 从泵扬程曲线各工况点A、 B、 C上减 B'、 C'。 连接A'、 去各对应点的水力损失水头， 得到装置净扬程A'、 C'点则得泵装置扬程流量曲线。 由此可以得出结论： 模型泵装 B'、 置扬程曲线位于泵扬程曲线左侧， 其偏离程度随着装置阻力损失 增大而增加， 对既定的装置又随流量增加而增加。 三、 确定n、 D和nD值是选型的关键 n是泵的转速， D是转轮直径， nD值是表示泵汽蚀性能的重 要参数。 1、 nD值的确定 泵的转速和汽蚀性能有关， 限定nD值就等于限定叶片进口 外径处的相对速度。 目前国内模型泵试验时的nD值为435， 这时 的叶片进口最大相对速度已超过20m/s。 实际泵为安全起见， 一 般nD值要小于435。 南水北调工程已建泵站的nD值如下表所示， 除国外选型的 (>>下转第58页）