比转速185的离心泵研制及平衡孔对泵性能影响的试验研究_凌玮

1、比转速185的离心泵研制及平衡孔对泵性能影响的试验研究*凌玮 高良凤 沙毅(浙江科技学院机械与汽车工程学院，杭州；310023)mb:通过对"185水力模型进行优化设计，研制成功cb5o-12.5-3 ®普通商心系。在泵型式试脸根底上,对叶 轮去掉平衡孔及背口环进行了比照试验，发现平衡孔装宜对泵扬程、效率和汽蚀余景部有较大影响分析其原因主要是 由于平衡孔破坏了叶轮进口区域的流场所致。建议高比转速离心泵可以采用子轴承代替平衡孔来平衡轴向力。关键词：离心泵 研制 平衡孔 汽蚀余 试验研究1前言在农村灌溉、城市排水、鱼塘养殖业、海水 晒盐等场合.普遍需要扬程不高、流量较大的离 心

2、泵作业。针对这种情况，本文研制了比转速 w185的cb50-12.5-3型普通离心泵。针xt传统 的在叶轮上打平衡孔以平衡轴向力这一做法,本 文以试验探讨了平衡孔对高比转速离心泵性能影 响这一问题。蜗室木模图如表1、图1和图2。图3为叶轮零件 图，在443 mm的圆周上均匀分布配打了 4个 4>4mm的平衡孔。3样机型式试验在完成cb50-12.5-3型离心泵样机研制根底 上，对样机进行型式试验,试验结果如表2、表3、 表4、图4中的有平衡孔局部。通过分析可见本泵 设计较为成功.各项指标到达预期的设计指标。2模型泵水力设计4平衡孔对泵性能的影响如表i所示cb5o-12.5-3型离心案设计

3、参数。 采用速度系数法进行水力计算(7,得到叶轮和蜗 室水力几何参数。叶轮采用保角变换法进行流道设 计，流道分前盖板、中间流线和后盖板3条流线, 最后完成木模图叶片绘哉。水力几何参数和叶轮、 传统的单级离心泵设计中为了平衡叶轮出现的 轴向力，大多采用打平衡孔和设置背叶片的方法。 就打平衡孔来说，理论上说平衡孔使叶轮进口与叶 轮反面连通，造成压差较小或没有压差，从而平衡 了轴向力，但笔者认为这只是在静压强的情况下可表1 cb5o-12.5-3离心泵设计及水力儿何参效设计卷致水力几淹 fit q (m%)50比转速小185叶片出口安29扬程 (m)125叶轮外秘ft (ma)25蜗室第”断面面租凡

4、(n-n3)940转速秀(r/min)2960叶片宽度(mm)17蝌室宽度8 (n»)30效(%)75叶轮80蜗室基0q直程0 (mm)135配套功率 (kw)3.0叶片ftz(h)6系吸入口h径。(mm>80npshr (m)3叶片包角&1165家排出口宜径。(mm)65募金工程：浙江省0然科学基金资助工程(yii1368)图1叶轮水力木模图以实现.假设叶轮以高速旋转的情况下，进口和反面 能否顺利连通有效平衡轴向力这就很难说了，目前 也没有实验验证这种情况的真实内部流动。打平衡 孔从理论上说存在两方面的弊端，一是叶轮进口与 反面连通，势必压差造成相互间有流动，这种流动

5、 会造成水力损失，而降低泵的效率；二是叶轮设计 是以设计工况下流道流线定常均匀分布为前提的， 回流孔两侧有对流，势必破坏了泵叶轮进口定常且 均匀的流场.故会影响泵的特性。笔者对cb50-12.5-3型祥泵进行了改造,去 除了背口环，不打平衡孔，并进行了比照试验。试 验结果如表5、表6、表4、图4中的无平衡孔部 分。通过分析可以看出：在额定工况点，无平衡孔 泵扬程提高了 0.95 mo泵效率提升3.86%,汽蚀 余fit减少0.49 m.泵性能提高的幅度相当可观。 其主要原因是回流孔两端相互流动增加了泵的容积 损失，更主要是破坏了叶轮进口原来假设的理想流 场，造成附加水力损失。泵汽蚀余景实际就是

6、从案 进口到叶轮压力最低点的流动损失，设置了平衡孔 正常的流态被破坏，叶轮进口本来就有叶片旋转引 起的预旋运动，增加了平衡孔流动就更加复杂，也 更加紊乱，自然局部水力损失增加.汽蚀性能恶 化。在进行喷灌泵联合设计时就考虑到了回流孔对 泉性能的影响|4-故喷灌泵叶轮根本上没有设置 回流孔，也没有设置背叶片。本文从研究结果考 虑，建议换一种改良思路，轴承体采用圆锥浪子轴 承，能同时承受较大的径向和轴向的联合栽荷e 价格上略微高一点，但比背口环和平衡孔的加工费图2期室流道图图3叶轮年件图«2开有平衡孔泵性能试验数据(*2860 r/min)q wm扬程 h gn)辅功率p. (kw)案效率

7、 n (%)0.0017.801.1930.006.7517.70134524.2013.4917.441.49642.9221.0017.081.66658.6616.461.83968.3033.7315.79l”9733238.7915.11110775.8043.8514.192.20277x)24s.9113.01127676.2053.9711.832.377732159.0310.44141969.41衰3开有平衡孔泵汽蚀性能试役散据(u2860”min)mt q (mvh)40.0050.0055.00必需汽蚀余量npshr (m)1763.123.36« 4最优工况

8、点试验数据(/i=2860 r/min)ft*q («7h)场程 h (m)输功+p. aw)杲效率 ij (%)有平舍孔50.00!1721313751无平衡孔50.0013723677907* 6无平衡孔泵汽蚀性能试验数据(n=2860 r/min)q (m'/h)40.0050.0055.00必需汽蚀余量npshr (m)2.371632.84图4泵性能曲线衰5无平衡孔泵性能试验数据缶2顾r/min)q 5)扬程 h (is)输功率 p. (kw)jk效* n (%)0.0018.151.1270.006.4117.961.27524.6013.1517.781.453

9、418620.2417.641.62859.7627.0017.111.83068.81318916.601.98474.9738.1315.90zi1078.3043.1815.142.22879.9647j214.462.32480.06503413.762.36879.7055.0012-802.45078.2060.7!11j7251274.882005要经济，且泵性能有一定幅度的提高，可旅性也不 差，总体经济性更好。5结束语在本文研究成果根底上，cb5o-12.5-3离心泵 已改良成不打平衡孔，采用圆锥浪子轴承抵街轴向 力的结构。但产品耐久性和可尊性信息反应需要较 长的时间，只能以观后效。参考文献i沙毂等.泵与风机im1合je：中&科学技术大学出版社，2陈汇龙,闻建龙，水和祖运行维护与案站管理(m| . 北京：化学工业出版社，20043 5毂等.基于i