[發(fā)明專利]一種多級泵首級雙吸葉輪的設(shè)計(jì)方法

有效

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• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107461361B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付強(qiáng);陳銘;朱榮生;王秀禮;劉剛;李夢圓;張國玉
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: F04D29/18
• 分類號: F04D29/18;G06F17/50
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種多級泵首級雙吸葉輪的設(shè)計(jì)方法，已知泵的設(shè)計(jì)工況流量Q、設(shè)計(jì)工況揚(yáng)程H、設(shè)計(jì)工況轉(zhuǎn)速n、多級泵的比轉(zhuǎn)速n_s和多級泵級數(shù)i參數(shù)，來計(jì)算多級泵首級雙吸葉輪的主要幾何參數(shù)，包括：葉輪的進(jìn)口當(dāng)量直徑D₀、葉輪的進(jìn)口直徑D_j、葉輪的葉片進(jìn)口直徑D₁、葉輪輪轂直徑D_h、葉輪的葉片進(jìn)口寬度b₁、葉輪的葉片進(jìn)口角β₁、葉輪的出口直徑D₂、葉輪的出口寬度b₂、葉輪的葉片出口角β₂。本發(fā)明設(shè)計(jì)的雙吸葉輪在一定程度上改善了葉輪內(nèi)流態(tài)，提高了泵抗空化性能，大大降低了水力損失，從而提高了多級泵運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多級泵領(lǐng)域，特別涉及一種多級泵首級雙吸葉輪的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

多級泵可用于石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過程中，如供熱供水，鍋爐給水，海水淡化，工業(yè)流程真空技術(shù)，冶金，除磷，化工加氣進(jìn)料，農(nóng)業(yè)水利等，多級泵得到廣泛的應(yīng)用。可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，多級泵應(yīng)用日益增多。

多級泵轉(zhuǎn)速高，首級葉輪進(jìn)口有貫穿軸減小了過流面積，使葉輪進(jìn)口流速增加。因此，空化是多級泵運(yùn)行過程中經(jīng)常遇到的重要問題。

當(dāng)空化發(fā)展到一定程度時(shí)，首級葉輪內(nèi)液體的能量交換將會受到明顯的影響和破壞，泵的流量、揚(yáng)程、效率和軸功率會有突然的下降。當(dāng)多級泵的空化充分發(fā)展時(shí)，液流的有效過流面積會減少很多，以致引起液流斷流，這時(shí)泵就不能正常工作。空蝕破壞大大縮短了泵的大修周期和使用壽命。

現(xiàn)有多級泵存在的主要問題是由于首級葉輪進(jìn)口處壓力較低，所以導(dǎo)致首級葉輪葉片進(jìn)口處較易產(chǎn)生嚴(yán)重的空化和氣蝕現(xiàn)象，影響了多級泵的正常運(yùn)行，降低了多級泵的使用效率。

對此問題的解決方法之一是將多級泵的首級葉輪設(shè)計(jì)成雙吸葉輪，然而對多級泵首級雙吸葉輪的水力設(shè)計(jì)方法尚缺乏研究。為使多級泵首級雙吸葉輪的水力設(shè)計(jì)更加合理，實(shí)現(xiàn)以盡可能少的投資達(dá)到最佳的水泵裝置性能，本人提供了一種多級泵首級雙吸葉輪的設(shè)計(jì)方法。

專利號為CN201110202524.5號的中國發(fā)明專利中公開了一種抗空蝕離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，獲得原始葉輪的周向XY平面上的前蓋板二維翼型骨線、中間二維翼型骨線以及后蓋板二維翼型骨線,并參數(shù)化后,構(gòu)建葉輪優(yōu)化參數(shù),構(gòu)建變化后的骨線,再將其三維化得到的變化后的前蓋板三維翼型型線、中間三維翼型型線以及后蓋板三維翼型型線,輸入到幾何造型軟件中,形成變化后的葉輪三維形狀,在單流道網(wǎng)格劃分的基礎(chǔ)上進(jìn)行水利性能測算,以多目標(biāo)遺傳算法NSGA-II遺傳算法為優(yōu)化工具,對離心泵葉輪參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),選取水利性能最佳的一組葉輪參數(shù)作為優(yōu)化后的葉輪參數(shù)。然而該設(shè)計(jì)方法僅僅設(shè)用于單級單吸離心泵。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種多級泵首級雙吸葉輪的設(shè)計(jì)方法，提高了多級泵的抗空化性能，同時(shí)也有利于提高其效率，從而提高了泵站運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種多級泵首級雙吸葉輪的設(shè)計(jì)方法，已知泵的設(shè)計(jì)工況流量Q、設(shè)計(jì)工況揚(yáng)程H、設(shè)計(jì)工況轉(zhuǎn)速n、多級泵的比轉(zhuǎn)速n_s和多級泵級數(shù)i參數(shù)，由下面公式計(jì)算葉輪輪轂直徑D_h：

式中：

D_h—葉輪輪轂直徑，米；

Q—多級泵的流量，米³/秒；

H—多級泵的揚(yáng)程，米；

i—多級泵級數(shù)；