一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法.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(10)申请公布号CNCN103742444103742444A(43)申请公布日2014.04.23(21)申请号201310744358.0(22)申请日2013.12.31(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号江苏大学知识产权中心(72)发明人付强王秀礼朱荣生(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D31/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法(57)摘要本发明涉及一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法。将叶轮的几何参数与泵的多个工况的性能要求联系到一起，通过对叶片几何参数的调节而设计出一种能在多个工况下正常工作的多相混输泵，本设计方法可以满足多相混输泵的工作性能曲线与实际要求的性能曲线一致，尤其适用于泵在多个工况下正常运行的情况；同时通过控制泵的转速、比转速等参数，使多相混输泵在多相流工况下的多个工况时也能保持较高的效率。CN103742444ACN103742ACN103742444A权利要求书1/1页1.一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法，其特征在于，根据泵对最优工况点的流量QBEP、最优效率工况点的扬程HBEP、叶轮转速n、最优效率工况点的比转数nsBEP、多工况点的数量为m个，i为其中任意一个工况，第i个工况点流量Qi、第i个工况点扬程Hi的要求来设计计算叶轮的几何参数，通过控制参数的范围，使泵够在多相流工况的多个工况时仍具有较高的效率，把叶轮的几何参数和与不同工况点的性能参数联系在一起，叶轮几何参数与泵的多个工况点满足以下关系：式中：QBEP——最优效率工况点流量，立方米/秒；HBEP——最优效率工况点扬程，米；nsBEP——比转数；D2BEP——按速度系数法设计的最优效率工况点叶轮外径，米；Qi——第i工况点的流量，立方米/秒；Hi'——传统设计法的第i工况点的扬程，米；n——叶轮转速，转/分；∆Hi——第i工况点的要求扬程与传统设计扬程的差值，米；D2——叶轮叶片外圆直径，米；b2——叶轮叶片出口宽度，米；β2——叶轮叶片出口安放角，度。2.根据权利要求1所述的一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法，其特征在于，叶轮的转速n控制在1750r/min-3000r/min范围以内；比转数ns在190~255之间选择；根据权利要求1所述的一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法，其特征在于，叶片出口角β2在19°-31°之间调整；叶片包角一般取90°~105°。3.根据权利要求1所述的一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法，其特征在于，叶片数取5片。2CN103742444A说明书1/3页一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法技术领域[0001]本发明涉及流体机械，特别涉及一种多相混输泵叶轮的设计方法。背景技术[0002]多相混输泵在油田开采中运用的最为广泛，目前,国内使用较多的是螺杆混输泵,主要是用来降低井口回压及提高产液量。但是螺杆混输泵的固相杂质的裕量一般较小,并且受泵几何尺寸的限制,其排量也较小,所以螺杆混输泵不便于大排量的油气多相输送。而叶片混输泵结构简单,排量大,可靠性较强,对固相杂质的适应性较好,可以满足大排量油气多相输送的需要。很多时候，多相混输泵要求泵工作的高效区较广，即要求泵不同的流量时都能满足相应的扬程需要，且效率较高。同时当泵在油气等多相下工作时，由于气体或者固体的存在，液相和气相或者固体间存在速度滑移，并且会使泵的扬程、流量有有一定程度的下降，随着含气量或含固量的升高，这种现象会越来越明显，进而使泵输送效率降低，影响泵的性能。为了在一定程度上解决这一问题，本发明提出了一种针对多相混输泵叶轮的多工况设计方法。发明内容[0003]本发明提供了一种多相混输泵叶轮的多工况设计方法。使泵既能满足在多相流工况下的多个工况的工作要求，又能使泵在多相工况下具有较高的效率。利用以下几个关系式来确定叶轮的主要几何参数，本发明通过对叶轮的几何参数进行调节，而达到性能要求曲线尽可能的与泵设计曲线相接近的目的，同时使泵在多相工况下具有较高的效率，通过控制叶轮几个重要设计参数的设计方法，来实现多相混输泵在多相时的多工况和高效率要求。[0004]实现上述目的所采用的技术方案是:（1）在设计核主泵叶轮时，根据泵对最优工况点的流量QBEP、最优效率工况点的扬程HBEP、叶轮转速n、最优效率工况点的比转数nsBEP、多工况点的数量为m个，i为其中任意一个工况，第i个工况点流量Qi、第i个工况点扬程Hi的要求来设计计算叶轮的几何参数，采用速度系数法设计核主泵叶轮，并得到Q-H性能曲线的表达式及核主泵叶轮的几何参数，然后利