一种三工况平稳运行离心泵结构及其设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106089795A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610445449.8(22)申请日2016.06.20(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市学府路301号(72)发明人司乔瑞林刚袁建平袁寿其衡亚光(74)专利代理机构江苏纵联律师事务所32253代理人蔡栋(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/42(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种三工况平稳运行离心泵结构及其设计方法(57)摘要本发明公开了一种三工况平稳运行离心泵结构及其设计方法，将三个叶轮串联在一根泵轴上，每个叶轮对应一个出口，通过关闭三个出口下游阀门来调整所需扬程，当出口1打开，出口2、出口3关闭时，叶轮2、叶轮3处于关死点扬程，此时泵输出扬程为扬程H1；当出口2打开，出口1、出口3关闭时，此时相当于叶轮1、叶轮2串联工作，扬程为H1+H2；当出口3打开，出口1、出口2关闭时，此时相当于三个叶轮串联工作，扬程为H1+H2+H3。三个出口对应的蜗壳隔舌安放角在周向呈120°布置，以平衡整泵叶轮所受的径向力。本发明能满足泵在三种工况下运行且不出现效率大幅下降，机组运行平稳，同时大大减少了水泵的体积、占地面积、安装和制造成本。CN106089795ACN106089795A权利要求书1/2页1.一种三工况平稳运行离心泵结构设计方法，其特征在于：将三个叶轮串联在一根泵轴上，每个叶轮对应一个出口，通过关闭三个出口下游阀门来调整所需扬程；当出口1打开，出口2、出口3关闭时，叶轮2、叶轮3处于关死点扬程，此时泵输出扬程为扬程H1；当出口2打开，出口1、出口3关闭时，此时相当于叶轮1、叶轮2串联工作，扬程为H1+H2；当出口3打开，出口1、出口2关闭时，此时相当于三个叶轮串联工作，扬程为H1+H2+H3。2.根据权利要求1所述的一种三工况平稳运行离心泵结构设计方法，其特征在于：所述出口1、出口2、出口3在周向呈120°分布以平衡径向力。3.根据权利要求1所述的一种三工况平稳运行离心泵结构设计方法，其特征在于：所述叶轮1、叶轮2、叶轮3、两级叶轮间的导叶1、导叶2，以及叶轮3下游的蜗壳，根据模型换算进行设计；出口1、出口2对应的蜗壳没有相应的模型，应用面积比法进行设计。4.根据权利要求3所述的一种三工况平稳运行离心泵结构设计方法，其特征在于所述模型换算的具体过程如下：根据欲设计单级叶轮的流量Q、扬程H和转速n计算出单级泵比转速ns，选择性能良好的水力模型，模型泵比转速应与设计泵比转速相等或相近，按设计泵和模型泵的参数：流量QM、扬程HM、转速nM；下标M代表模型泵的参数；计算相应的尺寸系数λ，设计泵的各水力尺寸；所述各水力尺寸包括叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、轮毂直径、叶片出口安放角、导叶进口直径、导叶外径、导叶喉部高度；按照D＝λDM换算，分别由流量和扬程计算出的尺寸系数λQ和λH如下5.根据权利要求3所述的一种三工况平稳运行离心泵结构设计方法，其特征在于所述面积比具体为：计算出口1和出口2对应叶轮的比转速ns，根据国内泵面积比Y和比转速ns统计曲线确定面积比Y的大小，Y为压水室喉部面积F3和叶轮出口叶片间总面积F2的比值；Y计算公式如下查得Y数值后，F3＝YF2，叶轮出口叶片间总面积F2通过叶轮外径D2,、叶片出口宽度b2、叶片出口安放角β2计算出来，F2＝0.95D2πb2sinβ2；蜗壳喉部面积F3等于蜗壳第8断面面积，根据蜗壳第8断面面积根据等速度原理可以计算蜗壳其他断面的面积，从而得到蜗壳的水力图。6.根据权利要求1所述的一种三工况平稳运行离心泵结构设计方法设计的离心泵结构，包括进口、叶轮1、导叶1、出口1、叶轮2、导叶2、出口2、叶轮3、出口3、泵轴，其特征在于：叶轮1、叶轮2、叶轮3串联在一根泵轴上，导叶1将叶轮1和叶轮2连接起来，导叶2将叶轮2和叶轮3连接起来，每个叶轮对应一个出口，三个出口法兰下游配备阀门进行控制；2CN106089795A权利要求书2/2页三个泵出口对应的三个蜗壳的隔舌安放角呈120°分布，以平衡整泵叶轮所受的径向力。3CN106089795A说明书1/4页一种三工况平稳运行离心泵结构及其设计方法技术领域[0001]本发明涉及一种流体机械结构设计方法，适用于离心泵，特指经常需要在三个工况下运行的离心泵结构设计方法。背景技术[0002]作为重要的能量转换装置，离心泵广泛应用于国民经济各个部门，是流体输送设备的心脏。由于实际工作需要，存在需要离心泵在三个工况下运行的情况。为了满足这种需要，目前主要从离心泵多工况水力设计方法和离心泵工况调节方法两方面进行研究。但