單葉片螺旋離心式潛水排污泵的優(yōu)化設(shè)計及試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著城市污水處理和節(jié)能減排要求的不斷提高，開發(fā)無堵塞高效排污設(shè)備顯得迫在眉睫。因此，本文在國家十二五科技支撐計劃“高效環(huán)保用泵關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用”(項目編號:2011BAF14B01)的資助下，對單葉片螺旋離心泵進(jìn)行了相關(guān)研究。本文的主要研究內(nèi)容和取得的主要創(chuàng)造性成果有:
　　1、簡述了單葉片螺旋離心泵的兩種設(shè)計方法，結(jié)合具體設(shè)計參數(shù)，采用保角變化法設(shè)計了單葉片螺旋離心葉輪水力圖，并對其進(jìn)行了預(yù)配重。
　　2、成功將多面

2、體網(wǎng)格應(yīng)用于單葉片螺旋離心泵的數(shù)值計算中，并與外特性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了該數(shù)值計算方法的精度。
　　3、對比了不同進(jìn)出口邊形狀、不同葉片高度和不同蝸殼隔舌半徑時候，單葉片螺旋離心泵性能的變化，通過對內(nèi)部流場的剖析，揭示了各個設(shè)計參數(shù)的作用機(jī)理;同時，研究了不同葉頂間隙大小情況下，單葉片螺旋離心泵性能的變化，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比，認(rèn)為實(shí)際安裝中應(yīng)保證最小間隙處不大于0.5mm。
　　4、結(jié)合具體工程改造項目，設(shè)計了比轉(zhuǎn)

3、速相近的傳統(tǒng)多葉片式、單葉片式、雙流道式離心排污泵，并加工樣機(jī)和進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)相似定律，將各類型葉輪換算至與單葉片螺旋離心葉輪同一功率下。對比四者的最大通過顆粒直徑、葉片進(jìn)出口過流面積、高效區(qū)寬度及揚(yáng)程、功率曲線的走勢，結(jié)果表明，單葉片螺旋離心泵具有最大的通過顆粒直徑和進(jìn)出口面積，并具有平緩的功率曲線和陡降的揚(yáng)程曲線，效率略次于傳統(tǒng)多葉片式排污泵。
　　5、通過透明水箱及葉輪底蓋的加工，采用變頻啟動，利用高速攝影相機(jī)，研究不同直徑

4、顆粒及長纖維通過單葉片螺旋離心葉輪進(jìn)口時的過程，發(fā)現(xiàn)了顆粒通過葉片進(jìn)口邊并通過葉輪的兩種方式，揭示了單葉片螺旋離心葉輪抗堵塞和對輸送介質(zhì)無損性的原因。
　　6、針對單葉片螺旋離心葉輪的配重問題，提出采用參數(shù)化建模技術(shù)及虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的解決方式，結(jié)果表明，通過該方法配重后的雙面不平衡質(zhì)量均在20g以內(nèi)，精度較高，且節(jié)約了大量的時間和成本。
　　7、通過樣機(jī)改造，實(shí)現(xiàn)了潛水狀態(tài)下，機(jī)組不同位置處的壓力脈動、振動測量及軸心

5、軌跡測量。通過對振動的測量可知，設(shè)計工況下的振動最小，隨著流量的增加或減小，振動逐漸增加;隨著葉頂間隙的增加，底蓋襯套和電機(jī)上測點(diǎn)處的振動明顯加強(qiáng)，而蝸殼隔舌及基礎(chǔ)上的變化規(guī)律則不明顯。通過對軸心軌跡和壓力脈動的分析，給出了二者的分布規(guī)律及隨著葉頂間隙、不同偏重等因素的變化趨勢。
　　8、對比了數(shù)值計算與試驗(yàn)的壓力脈動結(jié)果，二者具有較好的吻合度，并通過對數(shù)值計算內(nèi)部流場的剖析，揭示了壓力脈動曲線變化的原因。其次，研究了數(shù)值計算預(yù)測