誘導(dǎo)輪離心泵空化性能及不穩(wěn)定性研究.pdf

1、離心泵前加裝誘導(dǎo)輪有效的提高了離心泵的空化性能，隨著石油、化工、電力等行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)離心泵的運(yùn)行穩(wěn)定性和效率等方面提出了更高的要求，其中空化性能不僅決定著泵機(jī)組的穩(wěn)定性，還會(huì)影響泵的效率。本文以一前置等螺距誘導(dǎo)輪為研究對(duì)象，首先開展了單相定常流動(dòng)數(shù)值計(jì)算，與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析，確定文中所用的數(shù)值計(jì)算方法的可行性。其次，以單相流動(dòng)數(shù)值結(jié)果為初始值，選取0.6Q、1.0Q、1.2Q三個(gè)工況進(jìn)行空化數(shù)值計(jì)算，揭示空化發(fā)生時(shí)不同工況下的誘導(dǎo)

2、輪離心泵內(nèi)的空泡演變規(guī)律，流場分布情況以及空化對(duì)蝸殼的影響。再次，保持模型中其他過流部件不變，只改變口環(huán)間隙值，將口環(huán)間隙取值為b1=0.15mm、b2=0.25mm、b3=0.40mm、b4=0.60mm，在設(shè)計(jì)流量下進(jìn)行各個(gè)模型的單相及空化數(shù)值計(jì)算，研究口環(huán)間隙對(duì)誘導(dǎo)輪離心泵空化流動(dòng)和性能的影響。主要得出以下結(jié)論：
　?。?）不同工況下，原模型（b2=0.25mm）的數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較接近，數(shù)值模擬結(jié)果準(zhǔn)確可行。

3、>　?。?）隨著空化余量的降低，誘導(dǎo)輪離心泵中的誘導(dǎo)輪和泵的空化性能曲線都在空化余量降低到一定程度時(shí)開始下降，設(shè)計(jì)流量下，兩者的空化性能曲線波動(dòng)較小，小流量波動(dòng)次之，大流量最嚴(yán)重；泵運(yùn)行在大流量時(shí)，空化性能變差。
　?。?）小流量工況下，離心葉輪的初生工況和斷裂工況均出現(xiàn)在誘導(dǎo)輪初生工況和斷裂工況后的某一工況點(diǎn)，能夠較好的改善泵的空化性能；設(shè)計(jì)工況下，誘導(dǎo)輪和葉輪內(nèi)的初生空化點(diǎn)幾乎在同一空化余量下，而葉輪斷裂工況發(fā)生在誘導(dǎo)輪斷裂工

4、況之后；大流量時(shí)空化最先出現(xiàn)在離心葉輪內(nèi)，誘導(dǎo)輪無法滿足離心葉輪的能量要求，故泵不易工作在大流量工況。
　　（4）蝸殼隔舌和旋轉(zhuǎn)葉輪的動(dòng)靜干涉、誘導(dǎo)輪的存在和口環(huán)間隙的存在對(duì)離心葉輪內(nèi)的空泡分布不均和交變空化產(chǎn)生影響，出現(xiàn)空化不穩(wěn)定性。
　?。?）誘導(dǎo)輪離心泵中的空化形態(tài)有：誘導(dǎo)輪回流區(qū)的漩渦空化和發(fā)生在葉片上的葉面空化，其中葉面空化包括相對(duì)穩(wěn)定的片狀空化和不穩(wěn)定的云狀空化；空化發(fā)生時(shí)，離心葉輪葉片上的空泡分布不均勻，斷裂空

5、化發(fā)生在部分流道被堵塞的情況下。
　?。?）空化改變?nèi)~輪內(nèi)部流場，隨著空化余量的減小，空泡區(qū)所對(duì)應(yīng)的流道內(nèi)產(chǎn)生漩渦，漩渦靠近葉輪出口處的葉片背面，方向同葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，空化余量越小，漩渦數(shù)越多，漩渦區(qū)向葉片進(jìn)口蔓延；隨著流量的增加，蝸殼和旋轉(zhuǎn)葉輪的動(dòng)靜干涉對(duì)流態(tài)的影響減??；當(dāng)空化余量降低到斷裂工況之后，空化對(duì)流態(tài)的影響超過了動(dòng)靜干涉對(duì)流態(tài)的影響。
　?。?）空化余量減小到一定程度后蝸殼內(nèi)的揚(yáng)程損失開始增大；蝸殼內(nèi)的流態(tài)發(fā)生變

6、化，變化位置對(duì)應(yīng)葉輪流道內(nèi)空化嚴(yán)重的區(qū)域。
　?。?）口環(huán)間隙處的泄漏流對(duì)誘導(dǎo)輪離心泵的揚(yáng)程、效率有較大的影響，隨著口環(huán)間隙增大，相對(duì)b1，總揚(yáng)程下降達(dá)到0.6％、總效率達(dá)到6.5%，離心葉輪揚(yáng)程效率下降達(dá)到4.21%、9.32%；誘導(dǎo)輪揚(yáng)程效率增加達(dá)到29.86%、28.40%?？诃h(huán)間隙增大，對(duì)效率的影響更加顯著。
　?。?）口環(huán)間隙大小對(duì)誘導(dǎo)輪離心泵空化性能影響較大，隨著口環(huán)間隙的增大，空化性能曲線呈現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，間隙越大