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摘要：为保证密封性在转子外表面与液压缸表面之间的接触形式应选择线接触.装配后转子轴线与液压缸轴线应保持互相平行，且应有预定的偏移量。工作时，转子外表面和液压缸内表面及每个等螺距螺旋叶片与液压缸内表面的接触线之间形成密封工作腔，密封工作腔的数量取决于螺旋线的圈数。本文根据作者多年工作经验，对单叶片螺旋离心泵水力平衡性能优化这一课题进行了探讨分析。
关键词：单叶片螺旋离心泵；水力平衡性能；优化
1、引言
单叶片螺旋离心泵叶轮结构型式分为四大类：叶片式（开式、闭式）、旋流式、流道式、（包括单流道和双流道）螺旋离心式四种，开式半开式叶轮制造方便，当叶轮内造成堵塞时，可以很容易的清理及维修，但在长期运行中，在颗粒的磨蚀下会使叶片与压水室内侧壁的间隙加大，从而使效率降低。并且间隙的加大会破坏叶片上的压差分布。不仅产生大量的旋涡损失，而且会使泵的轴向力加大，同时，由于间隙加大，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，从性能上讲，该型式叶轮效率低，效率极高约相当于普通闭式叶轮的92%左右，扬程曲线比较平坦。
泵使用前应仔细检査电缆有否损坏，紧固件是否松动或脱落，泵在运输、存放、安装过程中有无变形或损坏。
用500V兆欧表测量电泵电动机相同和相对地间绝缘电阻，其值应不低于2兆欧，否则应对电机定子绕组进行干燥处理，干燥处理的温度不允许超过120℃。该系列泵的安装有固定式和移动式两种。当采用固定式自动安装时，应将链索分别穿进（偏离泵出水口，其连线应平行于泵出水口的）两个吊环螺钉或起吊板中上下起吊电泵。均匀缓慢地沿着导轨下滑，直到自动耦合到位。当采用移动式安装时，先将软管套好，用链索穿进两个吊环上下起吊电泵，注意切不能将电缆当作绳索使用，以免发生危险。安装进水管路时，水平段水平或向上翘这样做会使进水管内聚集空气，降低水管和水泵的真空度，使水泵吸水扬程降低，出水量减少。正确的做法是：其水平段应向水源方向稍有倾斜，不应水平，更不得向上翘起。进水管路上用的弯头多，如果在进水管路上用的弯头多，会增加局部水流阻力。并且弯头应在垂直方向转弯，不允许在水平方向转弯，以免聚集空气。
2、单叶片螺旋离心泵工作原理及特点
泵轴在电动机的带动下旋转，对液体作功，使其能量增加从而使需要数量的液体由吸入池经由泵的进水段、正叶轮、正导叶、中段、出水段的水平出水口、过渡管、次级进水段、反叶轮反导叶、出水段的垂直出水口后，将液体源源不断的送出。
自吸系统通过压缩空气产生射流，这时逆止阀会被打开，射流会不断地卷吸泵体内的空气，然后排出。与此同时，逆止阀会组织外部的气体进入泵体内部，经过这样的反复排气会使泵体产生真空，这时水流进入叶轮，水流的作用力会将逆止阀关闭，这时离心泵开始了正常工作，实现了大型离心泵的自吸功能。
因采取了叶轮对称布置方法来平衡泵的轴向力。省去了传统多级泵用于平衡轴向力的平衡盘装置。减去了泵平衡盘所耗用的容积损失从而不仅使水泵总效率较传统多级泵提高了3～8个百分点，而且从根本上解决了传统泵平衡盘装置磨损后频繁修理更换的问题。在前后部出水部位装有压力表来检测水泵运行中轴向力变化。根据变化数值在水泵不解体的情况下，可及时更换随机备件来调节轴向力。从而达到水泵轴向力的动态调控目标。
该泵运行平稳、噪音小、无故障运行时间较传统泵长3～5倍，有明显的经济效益和环保效益。
3、单叶片螺旋离心泵水力平衡性能优化
所谓优化是指从所可能的解决方案选择个适合的，以使预先规定的目标达到最优。低比速离心泵的优化设计方法速度系数法优化设计速度系数法是泵设计中常用的方法，通过对己有模型进行归纳统计而得。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前己有批经过优化了的先进水力模型。计算机技术的发展和应用给速度系数法优化设计带来了方便，人们建立了优秀水力模型库可随时吸收先进模型入库及时优化各种速度系数，跟随当前水泵的先进水平，其不足是所设计栗的性能难以超过现有水平。
损失极值法优化设计如何提栗的效率历来是水泵工作者们的重要课。而效率是与损失紧密联系的，最高效率应该与最小损失相对应。因此，优化设计的种思路自然便是建立各种损失故与泵的几何形状之间的关系，即总损失为这种优化方法是在保证设计工况点要求的扬程与流量的条件下通过不同组合，使得总损失，以取得最小值，被称为损火极值法。这种方法在高效离心泵性能面是较为成熟的，也是应用最普遍的。但它也有不足之处。因为从理论上讲，每项具体损失的计算是难以估计准确的；再次，在实际优化过程中除了优化设计变量外。其它参数就需按经验赋价。这又加大了优化设计的局限性。
3.1单叶片螺旋离心泵结构设计
单叶片螺旋离心泵通过自吸系统将泵的进口管内空气排净并实现快速自吸，保证了泵的工作效率，提高了泵的自吸性能。大型自吸离心泵的主要结构由吸入段、泵体、冷却油箱、轴承以及自吸系统等组成，泵与自吸系统采用螺栓连接，密封形式为油冷却，保证泵工作效率和可靠性，
3.2叶轮水利设计
单叶片螺旋离心泵内部水的流动非常复杂，在自吸系统工作时涉及到气液的混合，叶轮是非常重要的过流部分，叶轮的设计关系到泵的流量和抗气蚀性能等，对于大型自吸离心泵的正常工作起着重要的作用。本装置叶轮的结构采用闭式结构，叶轮的设计首先需要确定泵的比转速。其次，需要确定泵的进出口直径，泵的进口直径是指进口管法兰处内径。通过一系列计算可得，叶轮进口直径为200mm，叶轮出口宽度为200mm，叶片包角为120o，进口安放角为25o，出口安放角为30o，叶片厚度为8mm，叶片数为6片。
3.3水力平衡性能优化设计
在产品质量检测水泵试验台上进行检测，并按照国家标准GB/T3216《回转动力泵水力性能验收试验1级和2级》进行实验。预测性能曲线与实验性能曲线重合度非常高，由于集合造型、湍流模型以及计算方法等都会对计算结果产生一定的影响，所以实验结果产生的误差在可以接受的范围之内。同时对大型自吸离心泵自吸性能进行实验，按照相关标准，当自吸离心泵自吸高度达到5米时，自吸时间应小于120s，本装置进行自吸实验时，自吸高度达到5米时自吸时间为75s，远远高于国家标准，通过实验可以得出，大型自吸离心泵的性能参数满足设计要求。
综上所述，本文对离心泵优化设计理论与方法进行了分析，介绍了泵的结构、自吸系统以及叶轮等的设计，通过对大型自吸离心泵试验研究可以得出其性能参数满足设计要求，甚至一些参数远远超过了国家相关标准。对大型自吸离心泵进行研究，提高了泵的工作效率和性能，对促进我国社会经济发展具有重要的现实意义。
4、结束语
不同切割形式下，作用于叶轮的径向力均呈周期性变化，周期与叶轮旋转的周期相同；径向力恒定值的大小随切割角度的增大而降低，扬程亦随切割角度的增大而降低；设计转速下，转子系统不会出现共振情况，振幅随切割角度的增大而减小，切割角度为30°时振动最小，且扬程达到要求。
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论文作者:邱洪涛1,蔡江2
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第35期
论文发表时间:2019/12/18
标签：叶轮论文; 离心泵论文; 叶片论文; 螺旋论文; 性能论文; 水泵论文; 水力论文; 《建筑模拟》2019年第35期论文;