誘導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，人們對離心泵的運行穩(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組的穩(wěn)定性，還會影響泵的效率。本文以一前置等螺距誘導輪為研究對象，首先開展了單相定常流動數(shù)值計算，與實驗值進行對比分析，確定文中所用的數(shù)值計算方法的可行性。其次，以單相流動數(shù)值結(jié)果為初始值，選取0.6Q、1.0Q、1.2Q三個工況進行空化數(shù)值計算，揭示空化發(fā)生時不同工況下的誘導

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)計流量下進行各個模型的單相及空化數(shù)值計算，研究口環(huán)間隙對誘導輪離心泵空化流動和性能的影響。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)果和實驗結(jié)果比較接近，數(shù)值模擬結(jié)果準確可行。

3、>　　（2）隨著空化余量的降低，誘導輪離心泵中的誘導輪和泵的空化性能曲線都在空化余量降低到一定程度時開始下降，設(shè)計流量下，兩者的空化性能曲線波動較小，小流量波動次之，大流量最嚴重；泵運行在大流量時，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)在誘導輪初生工況和斷裂工況后的某一工況點，能夠較好的改善泵的空化性能；設(shè)計工況下，誘導輪和葉輪內(nèi)的初生空化點幾乎在同一空化余量下，而葉輪斷裂工況發(fā)生在誘導輪斷裂工

4、況之后；大流量時空化最先出現(xiàn)在離心葉輪內(nèi)，誘導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。
　?。?）蝸殼隔舌和旋轉(zhuǎn)葉輪的動靜干涉、誘導輪的存在和口環(huán)間隙的存在對離心葉輪內(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。
　?。?）誘導輪離心泵中的空化形態(tài)有：誘導輪回流區(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穩(wěn)定的片狀空化和不穩(wěn)定的云狀空化；空化發(fā)生時，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)向葉片進口蔓延；隨著流量的增加，蝸殼和旋轉(zhuǎn)葉輪的動靜干涉對流態(tài)的影響減小；當空化余量降低到斷裂工況之后，空化對流態(tài)的影響超過了動靜干涉對流態(tài)的影響。
　?。?）空化余量減小到一定程度后蝸殼內(nèi)的揚程損失開始增大；蝸殼內(nèi)的流態(tài)發(fā)生變

6、化，變化位置對應(yīng)葉輪流道內(nèi)空化嚴重的區(qū)域。
　?。?）口環(huán)間隙處的泄漏流對誘導輪離心泵的揚程、效率有較大的影響，隨著口環(huán)間隙增大，相對b1，總揚程下降達到0.6％、總效率達到6.5%，離心葉輪揚程效率下降達到4.21%、9.32%；誘導輪揚程效率增加達到29.86%、28.40%?？诃h(huán)間隙增大，對效率的影響更加顯著。
　?。?）口環(huán)間隙大小對誘導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)波動現(xiàn)象，間隙越大