叶轮形式对双吸离心泵压力脉动特性影响试验研究

双吸离心泵压力脉动是影响水泵机组运行稳定性的关键因素之一。为研究叶轮形式对双吸离心泵压力脉动的影响,对5种方案的叶轮进行压力脉动同台试验。通过在吸水室和压水室壁面布置压力脉动传感器,采集各个测试流量下的压力脉动信号,并进行混频幅值和频谱分析,得到吸水室和压水室的压力脉动分布规律。结果表明:双吸离心泵普遍存在叶片通过频率、泵轴旋转频率和低于轴频的低频脉动成分。相对于传统双吸叶轮,两侧叶片交错布置后可改善压力脉动特性;调整叶片出口边形状,增加叶片后盖侧的包角,可明显降低压水室叶片通过频率的脉动幅值,减轻动静干涉的危害;采用长短叶片形式可改善叶轮进口流态,降低吸水室的压力脉动,改善小流量工况下压水室的压力脉动特性。

叶轮形式对双吸式离心泵叶片泥沙磨损的影响分析

采用欧拉-拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟,并采用离散相冲击磨损模型分析了3种不同叶轮形式对离心泵叶片泥沙磨损的影响,分析结果表明:双吸式离心泵叶轮叶片的压力面和吸力面均存在不同程度的磨损,磨损严重的位置主要集中在叶片的进口处和出口处,吸力面受较强磨损的范围明显大于压力面;相比于原型叶轮,隔板式叶轮叶片压力面进口磨损强度降低,压力面和吸力面整体较强磨损范围均减小;吸力面加厚式叶轮叶片压力面出口处集中磨损强度降低,压力面和吸力面整体较强磨损范围均明显减小。

不同叶轮形式离心泵压力脉动和空化特性试验研究

压力脉动和空化特性是影响离心泵稳定运行的两个重要因素。针对国内某大型调水工程的立式带导叶离心泵,在保证蜗壳、导叶和叶轮出口直径等设计参数一致的情况下,设计了两种不同形式的模型叶轮,并进行了模型泵的同台试验。两个叶轮的比转速都为106.43,叶片数分别为7和9,叶轮流道、叶型也不相同,其中,对9叶片叶轮叶片进口边进行了"C形"修型。结果表明,两种叶轮形式离心泵内部压力脉动的频率成分及其分布特性类似,总体上都为叶片通过频率及其谐频,且该频率的压力脉动能通过叶轮流道逆水流方向向进口端传播。叶轮形式对压力脉动幅值的影响比较显著,相比7叶片叶轮,9叶片叶轮的压力脉动幅值降低了10%以上。同时,对叶片进口边修型后,初生空化得到有效延迟,设计流量点附近的临界空化余量下降约10%。适当提高叶片数与叶片进口边修型可显著提高离心泵空化性能。

超低比转速离心泵非定常流动压力脉动特性研究

超低比转速离心泵内部非定常流场导致的压力脉动问题是影响其安全稳定运行的重要因素。本文研究了“S”型叶片超低比转速离心泵内压力脉动的分布特征及其对安全稳定运行的改善效果,采用SST k-ω湍流模型,对“S”型叶片和直叶片两种形式分别进行定常以及非定常数值模拟,得到泵内叶轮叶片及隔舌处的压力脉动特征,并进行时域及频域分析。结果表明:直叶片小流量工况下压力脉动幅值最小,而“S”型叶片在额定工况压力脉动幅值最小;两种叶轮均以叶片通过频率为主,低频特征明显。“S”型叶片叶轮在0.6Qd(Qd为设计流量)、0.8Qd、1.0Qd、1.2Qd四种工况下叶轮出口及隔舌处监测点压力脉动幅值均有不同程度的下降,下降幅度达23%~47%,说明与直叶片相比,采用“S”型叶片能有效降低超低比转速离心泵的压力脉动幅值,提高超低比转速离心泵运行稳定性。