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多级泵叶轮常识,怎样提高多级泵的工作效率

2020-10-21

      多级离心泵叶轮的概念:叶轮既指装有动叶的轮盘,是冲动式汽轮机转子的组成部分,又可以指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。叶轮常见的都是铸造或者焊接的,材质根据工作介质选用。
主要作用:叶轮的是把原动机的机械能转化为工作液的静压能与动压能。
分类
根据叶片形式分为三种:开式叶轮、闭式叶轮、半开式叶轮。
闭式叶轮由前后盖板和叶片组成;
半开式叶轮由叶片和后盖板组成;
开式叶轮只有叶片与部分后盖板或没有后盖板。
叶片式叶轮中的半开式、开式叶轮铸造方便,可输送含有一定固体颗粒的介质,但由于固体颗粒磨蚀流道,会造成泵的工作效率降低。
闭式叶轮运行效率高、能长时间平稳的运行,泵的轴向推力较小,但是封闭式的叶轮不易输送含有大颗粒的或者含有长纤维的污水介质。
 按照工作方式分为单吸叶轮、双吸叶轮。 
单吸叶轮即叶轮从一侧吸入液体。
双吸叶轮即叶轮从两侧吸入液体,具有优良的抗汽蚀性能。 
按结构分: 流道式(单流道、双流道)、叶片式(闭式、开式)、螺旋离心式、旋流式四种。 
1、流道式叶轮:
流道式叶轮是从入口到出口是一个弯曲的流道,该类型的叶轮适用于输送含有大颗粒杂质或者是长纤维的液体。因为这个类型的叶轮具有优良的抗堵塞性能。但是他的弊端在于抗汽蚀性能弱于其他形式的。
 2、叶片式叶轮:
叶片式叶轮中的半开式、开式叶轮铸造方便,并且容易维护清理输送过程中堵塞的杂质。但是他的弊端在于运输过程中固体颗粒磨蚀下压水室内壁与叶片之间的间隙加 大,降低了水泵的运行效率,并且因为间隙的增大使得流道中液体的流态的稳定性受到破坏,使泵产生振动,该种型式叶轮不易于输送含大颗粒和长纤维的介质。封 闭式的叶轮运行效率高、能长时间平稳的运行,泵的轴向推力较小,但是封闭式的叶轮易于被缠绕,不易输送含有大颗粒的或者含有长纤维的污水介质。3、螺旋离心式叶轮:
螺旋离心式叶轮是叶片为扭曲式的,在锥形轮毂体上从吸入口沿轴向延伸。输送的液体流经叶片时不会不撞击泵内任何部位,因此对水泵没有什么损伤型,同时对输送 的液体也没什么破坏性由于螺旋的推进作用,悬浮颗粒的通过性强,所以采用该型式叶轮的泵适宜于抽送含有大颗粒和长纤维的介质。
 4、旋流式叶轮:
旋流式的叶轮是叶轮全部或者是部分被缩离到压水室流道,具有良好的抗堵塞性能。颗粒在水压力室内流动靠叶轮旋转产生的涡流的推动下运动,悬浮颗粒运动本身 不产生能量,流道内和液体交换能量。在流动过程中,悬浮性颗粒或长纤维不与磨损叶片接触,叶片多磨损的情况较轻,不存在间隙因磨蚀而加大的情况,适合于抽 送含有大颗粒和长纤维的介质。
一、铸造缺陷
1.故障表现:流道夹杂;多肉;不光滑;沙眼;裂纹;缩松等。
2.处理方法:可根据实际情况进行磨削、补焊等方法,如果问题严重,需打废重铸。
二、磨蚀
1.故障表现:图示是由灰铸铁材料铸造的流程泵叶轮在5年时间内被含有少量水泥泡沫的水磨损的情况,磨蚀问题更多的是设计方选材不当或泵型选择不当造成的,或者是工艺介质被污染导致的。
2.处理方法:更改叶轮材质;更改设计方案,改变泵型;检查工艺介质。
三、汽蚀
1.故障表现:设计方案不当;安装位置过高;选材不当等。
2.处理方法:降低安装位置;改变更能够抗汽蚀的材质;重新设计泵型等。
四、口环抱死
1.故障表现:设计间隙过小;前后口环的硬度差小于50HBW;口环间隙有固体颗粒;口环变形等。
2.处理方法:增大设计间隙;更换口环材质;检查工艺介质;更换新口环等。
五、断裂
1.故障表现:由于汽蚀、腐蚀、磨蚀引起的;铸件质量较差导致;水锤导致的。
2.处理方法:更换新叶轮。
六、腐蚀
1.故障表现:选材不当。
2.处理方法:更换新叶轮,耐腐蚀磨损材料;叶轮耐蚀层的涂镀;叶轮耐蚀层的喷涂。


一、减少多级离心泵的容积损失
适当缩小各部分间隙或加长密封间隙以及采用迷宫密封等,增加泄漏阻力,以减少容积损失。多级离心泵内的泄漏部位发生在叶轮与密封环处、轴向力平衡装置等。
 
改进管路系统,减少阻力。管线长度应尽可能缩短和保持直线,降低流速以减少沿程水头损失;减少闸阀、底阀、弯头、孔板等部件的数量,以减少局部水头损失。
降低多级离心泵出水压力的富裕量,恰如其分地满足管路系统对出水压力的要求。如果多级离心泵压力的富裕量过大,多级离心泵的出水压力高于系统需要的压力,这就势必要采取关小阀门等节流方法来降压,造成功率浪费。这时必须对多级泵采取改造措施,可根据系统要求的压力拆除一、二级叶轮;若过剩压力不太大,可采取车削叶轮方法来减压,使系统管路)装置中的多级离心泵尽量工作在泵的最佳效率点,避免在大流量或小流量下(效率较低点)工作。
 
二、提高多级离心泵本身的效率
1)叶片向吸入口延伸并减薄,使液体提早受到叶片作用,可减小叶轮外径,也可以增加叶道内流线的长度,减少相对扩散;但延伸要适当,过于前伸会使入Et面积过小,使叶片入口与叶片盖板相交的壁角变小,反而加大水力摩擦损失,挤缩进口流道,对汽蚀和效率均不利。
 
2)使相邻叶片间流道出口和进口面积之比控制在1.0~1.3范围内,以减小扩散损失。若该比值大于1.3,流道扩散严重,效率下降。
 
3)增加叶轮出口宽度,减小叶轮出口绝对速度,从而减小压水室中的水力损失。
 
4)斜切叶轮出口、减小前后流线的长度差或不同流线选取不同的叶片出口角,以便减小前后盖板流线压力差,从而减小出口的二次回流。
 
5)由于弯曲扩散管水力损失较大,现在多数采用略带弯曲接近直线的扩散段。对反导叶来说,它的进口角和在圆周方向的位置,应结合液流在扩散段流出的情况而定,原则是形成连续的流道,避免反导叶流道入口截面过窄,否则在反导叶进口处会引起涡流和撞击损失。流道的水力半径越大越好,尽可能使叶片进口截面接近正方形,以减少摩擦损失,由水力学知道,过水断面面积和湿周的比值叫做水力半径,即水力半径一过水断面面积/湿周。湿周大,实际上就是液体与壁面的接触面积大,当把流道截面从近似正方形变为狭长矩形时,实质上就是让液体在狭长截面的间隙内流过,所以阻力必然大。
自平衡多级离心泵
6)流道的水力半径越大越好,尽可能使叶片进口截面接近正方形,以减少摩擦损失,由水力学知道,过水断面面积和湿周的比值叫做水力半径,即水力半径一过水断面面积/湿周。湿周大,实际上就是液体与壁面的接触面积大,当把流道截面从近似正方形变为狭长矩形时,实质上就是让液体在狭长截面的间隙内流过,所以阻力必然大。
 
7)由于反导叶出口角所造成的预旋对下一级叶轮的特性有较大影响,在设计时为了使理论扬程公式Ht—U2Vu2一“lVul中的“1Vul项为零,反导叶的出口角似应选定90。,这对于末级导叶来说可消除旋转分量。但实验证明,这对效率和获得稳定的性能曲线都不利,尤其对于一些低比转速泵,为了获得下降的特性曲线,反导叶的出口角应选取小于90°,通常在60°~80°。叶片的两端要薄一些,以免产生撞击和涡流损失。
 
8)增加压水室喉部面积,当原设计面积小时,可使流动不受阻塞。
 
三、减少机械和摩擦损失
①轴承、填料引起的机械摩擦损失一般很小,对效率影响不大。填料密封的机械摩擦损失比机械密封大。
 
②提高叶轮、导叶流道表面的光洁度。若可能,最好用手持砂轮等工具对流道表面进行打磨,这样,水力摩擦损失会明显减少。
 
③叶轮的前后盖板表面与液体产生的圆盘摩擦损失。选取较大的叶片出口角可减小叶轮外径,从而减小圆盘摩擦损失。圆盘摩擦损失与表面粗糙度大有关系,叶轮盖板外壁应尽量光滑。适当减小叶轮盖板与导叶之间的问隙也可以降低圆盘摩擦损失。
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