高扬程无过载潜水排污泵的优化设计与试验

为实现低比转速潜水排污泵高扬程、高效率、无过载性能的统一,该文对WQS150-48-37型低比转速潜水排污泵采用不同设计方法,经优化得出3种方案。应用Pro/E软件建模,结合Fluent软件对3种方案进行了多工况内部流场分析和性能预测,并与外特性试验结果对比。研究结果表明:采取增大叶片包角、减小出口角,控制流道扩散程度和增大蜗壳直径等方法可以得到满足高效率、高扬程、无过载要求的设计方案。其中,突破传统离心泵设计方法的新型通道式叶轮高效区范围更宽,扬程曲线陡降,无过载性能较好,可为高扬程无过载潜水排污泵的进一步优化设计提供参考依据。

离心泵间隙对压力脉动及径向力的影响

针对采用超厚叶片的离心式无过载潜水排污泵非定常流动所引起的蜗壳流道内的压力脉动及壁面受到的径向力的问题,基于标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,研究了间隙对压力脉动及径向力的影响.设计了基圆直径D3分别为390,435,460 mm的3种计算模型,通过对3种模型进行非定常计算,得到由于间隙的变化导致的隔舌处压力脉动的特性及蜗壳壁面所受径向力的变化规律.计算结果表明:由于叶片和隔舌的动静干涉作用,蜗壳流道内各监测点的压力脉动及壁面所受径向力的变化具有明显的周期性;蜗壳内各监测点压力脉动的主频均为叶片通过频率;在相同流量下,间隙越小,压力脉动越剧烈,主频处的脉动幅值越大;同一计算模型,随着流量的增大,在一个旋转周期内蜗壳壁面所受到径向力的平均值先减小后增大;与原始方案相比,在相同流量下,间隙增大或减小,径向力的平均值均会增大.

超厚叶片低比转数无过载排污泵数值计算与PIV实验

通过增加叶轮叶片的厚度来控制过流断面面积,从而实现低比转数排污泵的无过载特性。从样机的外特性实验结果可以看出:当过流断面面积趋于平缓变化时,流量达到1.5倍设计流量,泵的轴功率曲线即出现极值点,机组表现出明显的无过载性能。通过PIV内部流场测试技术与CFD数值计算手段,对垂直于轴线方向并通过叶轮出口宽度中间位置的截面进行了实验与预测,结果表明:设计工况下,数值计算结果不仅在外特性上与实验结果相符合,其内流场的计算也与PIV实验结果相一致;同时叶轮流道内部由于科氏力的作用导致压力面的相对速度小于吸力面,叶轮流道内整体流场分布均匀,无明显脱流和漩涡;由于叶轮与蜗壳之间存在动静干涉问题,导致各个叶轮流道之间的流动并不呈绝对的轴对称分布。

基于Ansys的矿用潜水电泵转子系统的优化设计

应用三维造型软件Pro/E对矿用潜水电泵过流部件内部水体和部件进行实体造型,导入ICEM软件对水体部分进行非结构化网格划分.基于雷诺时均Navier-Stokes方程、标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,采用计算流体动力学软件CFX对矿用多级潜水泵不同工况下的外特性进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证模拟结果的可靠性.将流场模拟结果导入Ansys Workbench,对两支点支撑方式的转子系统进行基于流固耦合的模态分析,计算得到了原有转子系统的一阶临界转速低于运行转速.根据对转子振型特点的分析,对转子系统进行三支点优化设计,并再次进行模拟计算.结果表明:原有两轴承支撑转子系统临界转速过低,是轴承7217AC/DB提前损坏、密封环磨损严重的主要原因;三支点转子临界转速远大于泵的实际运行转速,可大幅度提高轴承可靠性,减缓密封环的磨损.

叶片包角对可逆式泵性能影响的数值研究

为了有效利用能源,将泵在透平工况下运行回收高压液体能量,是节能技术的研究方向之一。叶片包角是可逆式泵设计时的主要参数之一。以比转速72的离心泵为研究对象,分别对不同叶片包角的叶轮进行了泵和透平工况的全流场数值研究。研究结果表明:对于可逆式泵,存在最佳叶片包角使泵的效率最高。随着叶片包角的增大,泵工况下的流量扬程曲线更加陡峭,轴功率逐渐减小;透平工况下的扬程、轴功率逐渐增加,流量扬程,流量轴功率特性曲线越来越陡峭。流场分析结果表明,叶片包角的增加,有效的改善了叶轮内部流场分布,使泵内部的流场分布更加均匀,研究结果对于可逆式泵的设计具有一定的指导意义。

低比转数潜水排污泵的内部流场PIV试验研究

针对低比转数潜水排污泵的研究现状进行调研后发现,目前主要的研究手段以数值计算为主,缺乏对其内部流场的可视化试验研究,因此,为揭示低比转数潜水排污泵内部流场的物理结构及流场演化过程,针对一比转数ns=60的潜水排污泵进行结构改造后,以透明的有机玻璃材料代替传统的金属材料,以空心玻璃球作为示踪粒子,进行了不同工况下的二维PIV测试.试验结果表明:在科氏力的作用下,叶片进口吸力面上的相对速度大于压力面上的,而叶片出口则相反;在大流量工况下叶片进口边的速度梯度最大,叶片出口的"射流-尾迹"现象也最为明显;在不同流量工况下,叶片压力面一侧均存在一定脱流现象,该脱流区域随流量的减小向叶片出口方向移动,并逐渐形成一个与叶片旋转方向相反的旋涡;当流量为0.2Qd时,该旋涡位于叶片流道出口中心,并堵塞了大部分流道.

低比转数排污泵数值计算与实验

结合数值计算与PIV实验手段,对一改造过的比转数n s=60的潜水排污泵蜗壳内部流动进行了研究。采用六面体结构化网格对其进行全流场数值计算,计算结果表明,由于口环泄漏导致该区域附近的湍动能最大,且设计工况下蜗壳内部湍动能要大于叶轮内部。另外,通过外特性实验结果、PIV测试结果与CFD数值计算的对比发现,二者能够较好地吻合,验证了数值计算的正确性,并得出以下结论:受叶轮出口绝对速度与圆周方向夹角随流量增加而变大的影响,在0.6Q opt和Q opt流量下第8断面内的流体一部分再次通过蜗壳进入第1断面内,导致蜗壳隔舌与蜗壳进口之间的速度较高,在该处造成较大的速度梯度;而在1.4 Q opt工况下此现象消失,蜗壳第8断面附近的速度最高,速度梯度较大;并且在大流量1.4Q opt下蜗壳第1断面与第5断面之间能够明显地看出3个从叶轮出口射流出来的高速尾迹区域。

离心泵做透平的叶片弯曲形状分析

为提高液力透平的效率,设计了前弯和后弯2种叶片弯曲形式的叶轮,利用实验、理论和数值计算相结合的方法对离心泵做透平的水力性能进行了研究.分别对后弯式叶轮泵工况、透平工况和前弯式叶轮液力透平工况3种情况的水力性能进行了分析,得到泵工况和2种液力透平工况下外特性曲线的差别,并分析了液力透平各过流部件内部功率损失分布.研究结果表明:泵作透平的外特性曲线与泵的不同,Q-H曲线随流量增加而逐渐增加;2种叶轮形式的液力透平对比中,前弯形叶轮在最高效率点的流量、扬程、轴功率和效率分别比后弯形叶轮高;前弯形叶轮高效点以及高效点之后的流量效率曲线高于后弯形叶轮的流量效率曲线,流量扬程曲线低于后弯形叶轮的流量扬程曲线,2种形式的叶轮轴功率相差不大.液力透平各过流部件功率损失分布表明,前弯形叶轮内部的功率损失的减小是液力透平效率提高的主要原因;对比2种叶片弯曲形状液力透平的流量和扬程系数可知,前弯式叶轮的流量系数和扬程系数均大于同尺寸后弯式叶轮的,因此前弯叶轮更适合于液力透平工况运行.

以废酸、废碱液制备聚合氯化铁铝的实验研究

以钢厂含铁废酸和铝加工业含铝废碱及废铁屑为原料制备聚合氯化铁铝(PFAC)。实验研究了废铁屑加入量等因素对Fe2+溶出率的影响,同时研究了Fe2+的氧化条件。结果表明,在25℃、反应时间为15～20 min、氧化剂氯酸钠加入量等于化学计量值时,Fe2+氧化率可达98.7%以上。用废碱液调整盐基度,PFAC盐基度为20%时,对活性蓝P-3R水溶液的A590去除率可达99.8%;并对PFAC样品进行了红外光谱表征。

可调导叶式潜水贯流泵的设计

本文论述并比较了目前工程实践中双向抽水泵站的几种实施方式,针对潜水泵的技术特点,提出一种半可调导叶式潜水贯流泵的设计思路,用实例论述其实施方式,并在工程实践中获得运用,取得了良好效果。

净水厂提升泵汽蚀故障分析与改进措施探讨

对闵行水厂的提升泵站在运行过程中轴流泵叶片发生断裂的现象进行分析,认为由于运行工况改变较大引起轴流泵运行在小流量区域,泵内部撞击、二次流等现象,同时受来流不均匀及叶轮与池底的垂直距离小等原因,造成泵内部汽蚀程度严重,在多种因素的共同作用下使得叶片断裂。因此,采用高比转速斜流泵替代轴流泵的优化设计,对斜流泵叶轮采用CFD数值计算方法进行性能预测及外特性试验研究,并优化斜流泵的水力设计,实际使用效果表明,采用高比转速斜流泵替代轴流泵有利于降低泵内部的汽蚀现象。

轴流泵及混流泵叶轮近似外球面的加工方法

针对轴、混流泵叶轮外球面的加工特点,提出一种叶轮外球面在普通车床上的近似球形加工工艺方法,既可以保证加工质量,也极大地提高了生产效率,突破工艺技术难关。

内装式矿用潜水泵背叶片几何参数对泄漏量的影响

取内装式矿用潜水泵叶轮背叶片半径、数量、高度等6个几何参数为因素,每个因素选用3个水平,选用L18(37)正交试验方案设计18个方案。利用商用软件CFX,对N-S方程进行离散,选用标准的模型,利用结构化网格对18个设计方案的全流场进行数值模拟,分析内装式矿用泵后口环处的泄漏量。对泄漏量结果进行了极差分析,得到了背叶片几何参数对泄漏量的影响的主次顺序,并得出了最优的几何参数组合,并与无背叶片的情况作了对比。计算结果对内装式矿用泵背叶片的设计具有理论参考价值。

叶片安放角变化规律对液力透平性能的影响

基于ANSYS Bladegen软件,针对不同叶片安放角变化规律分别设计3种前弯叶片液力透平专用叶轮。通过与试验结果对比,确定了合理的数值模拟方案,分别完成了3台透平全流场数值计算。分析了叶片安放角变化规律对透平外特性、压力分布和水力损失分布的影响。结果表明:最优工况时,3个叶轮的效率、压力分布和水力损失分布均相差不大。在非最优工况,安放角采用线性变化规律设计时,透平性能更好,效率曲线更平坦;叶轮出口处低压区域范围较其他2种方案大。水力损失分布显示在叶片进出口安放角及包角相同的情况下,安放角变化规律对蜗壳及尾水管内的流动影响不大,仅对叶轮内的流动产生较明显的影响,叶片安放角呈'S'形变化对透平性能的影响是负面的,线性分布规律相对较好。

潜水搅拌机转子轴断裂原因分析

潜水搅拌机是污水处理工艺的主要设备之一,其设备的完好性对污水处理工艺起重要作用。针对黑河市污水处理厂搅拌机转子轴发生断裂的现象,分别对搅拌机的选型、运行工况、搅拌机结构设计、表面磁粉无损检测、断口部位宏观特征和微观特征、化学成分、金相、硬度检测及加工工序等进行分析,找出转子轴断裂的原因是由于在切割砂轮越程槽时,割刀无明显倒角,造成砂轮越程槽的低应力,严重应力集中。通过重新加工后转子轴的再投入使用,潜水搅拌机通过长期运行,未发现同类故障,证明了断裂原因分析的正确性。

运用科学决策提前完成技改工程

南京制泵集团股份有限公司成立于1994年5月,是以国有企业南京深井泵厂为核心层的集团股份制企业。企业自1986年引进原西德ABS制泵公司AS、AV系列潜水排污泵的制造技术以来,通过多年的努力,现已达万台的生产能力,并批量返销国际市场。经过本身的消化吸收,已将项目产品的功率由1 3KW,提高到现在150KW功率档次,现已形成AS、AV、WQ、WL四个系列、品种近50个规格的规模,产品填补了国内空白,并被国内许多重点工程选为替代进口产品,技术上领先于国内同行。据中国通用机械泵行业协会统计。

山东桓台县污水处理厂提标改造工程实践

山东省桓台县污水处理厂采用百乐克工艺(Biolak)进行提标改造,出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(》GB 18918—2002)的一级A标准,介绍了改造背景、工艺设计方案选择、工程实施效果等。结果表明,本次提标改造选用的生物处理工艺可行,出水COD、BOD5、NH3-N等均达到了处理要求,由于原水的C/N值偏低,反硝化时间虽较长,TN稳定达标仍有一定难度。