大流量高速泵的改型设计与实验.pdf

石油化工设计
Petrochemical Design
2014,31(2)16~18
大流量高速灵的改型设计与实验
林慈超,张玉良2,陈通,陈书
(1.淅江天徳泵业有限公司,渐江温州325800;2.衢州学院机橄工程学院,浙江術州32400
摘要:针对某一型号大流量高遠泵运行过程中径向力过大和诱导轮轴端跳过大的情况,对此进行
了3处改型设计。导叶设计为具有3个出口、均约分布的扩散体,叶轮设计为径向直叶片开式叶轮,诱导
轮设计为变螺距结构形式。实验鲒果衰明,改型后的高速泵具有可靠的外特性曲线和优良的汽蚀性能。
长时间的现场可靠运行证实径向力和轴端跳动大幅减少。
关键词:大流高遠泵变螺距诱导轮开式叶轮导叶
髙速离心泵具有扬程高和结构紧凑等优点,和导叶)分别进行了优化设计。
在石油、化工、航空航天、制药、冷金及轻T业等领1.1变螺距诱导轮设计
域有着广泛的应用2?。某炼化分公司70万ta
变螺距诱导轮具有良好的性能和较高的扬程
裂解汽油加氢装置一位号P-7501MB一段加氢系数,其产生的出口扬程能更好地满足叶轮进口
进料泵采用高速泵GSB-Q-83/340完成输送,的能量要求,改善汽蚀性能。改型设计采用3
输送介质:C。-G,温度:45℃,流量:83m3/h,扬片变螺矩诱导轮结构,可大大地缩短诱导轮的轴
程340m,装置汽蚀余量:6m,转速:9500r/min
向长度,共缩短30mm;且紧固方式采用内螺纹,
配套功率:132kW。为提高高速泵的抗汽蚀性能
用双头螺柱连接诱导轮与叶轮,消除了由于是整
该泵使用了诱导轮技术い9。实际运行3个月后体式加工存在的应力问题。
发现存在的问题有:诱导轮螺栓断袈,滑动轴承单
诱导轮设计成具有较小叶片进口角新增至较
点磨损较严重,运行中伴有振动现象。经过分析大叶片出口角的变螺距结构形式,诱导轮的螺距
后认为原因是:1)诱导轮在加工螺纹处时产生应和叶片弧长是线性变化的。叶片角按线性变化选
力,加工完毕无消除应力措施,从而造成诱导轮螺取,对于在距离进口叶片包角θ处的任一位置,诱
纹处应力集中。诱导轮在设计时是采用2叶片等导轮叶片安放角由下式求得
螺距结构,造成诱导轮轴向尺寸过长,軸端振动增
B.=B31+[(Ba2-Ba)6]/v
大,容易造成机械密封及滑动轴承的损伤。2)蜗
其中,ψ为叶片总包角Ba1、B2分别为诱导轮
壳形式是渐开线型,蜗壳出口采用1个圆型喷嘴叶片进、出口安放角。为使高速泵不发生汽蚀,泵
口切线方向出去。采用单个圆型喷嘴不易平衡离叶轮需要的汽蚀余量减去诱导轮产生的扬程应小
心泵径向力,容易产生流体找动现象。3)叶轮是于装置汽蚀余量,最终进行改型设计的诱导轮的
复合叶轮结构。受闭式叶轮结构的制约,致使泵水主要几何参数见表1。其中D为诱导轮叶尖直
力部分轴向长度较长,悬臂增长容易造成轴端跳动
收稿日期:2013-12-11
厉害,从而损坏机械密封及滑动轴承。为此进行了
作者简介:林慧超,女,2013年毕业于电子科技大学机
改型设计,经实验和现场运行证实,改型后的高速
电一体化技术专业,助理工程师,主要从事高谜泵的
泵具有优越的水力输送性能和良好的运行可靠性。
理论设计与实验测试研究工作。联系电话:0577
68802088.e-mail:hchlin(@126.com
改型方案
基金项目:浙江者自然科学基金项目资助(No
水力部分重点对3处过流部件(诱导轮、叶轮
LY12O6002
2014年第2期(第31卷
林慧超等.大流墅高速泵的改型设计与实验
?17
径,Z为叶片数,SS2为人口和出口螺距,L为变
螺距轴向距离,Ra为进口轮毂比,Ra为出口轮毂
比,01为前缘包角。变螺距诱导轮水力结构见图1。
表1変爆距诱导轮的主要几何参数
符号
数值
符号
数值
64.98mm
74,5mm
图2径向式开式叶轮
90
1.3蜗売的设计
49.75mm
根据设计经验,对输送流量60m3/h以上的
78.7mm
泵采用3个矩形截面的导叶式扩散体,并与环形
蜗壳相匹配。该结构形式可有效地平衡径向力,
消除流体扰动,降低泵机组运行振动现象。
1)较大流量时,基圆直径D3应取大值,可避
免因液流阻塞而引起的噪声、振动和隔舌处的
汽蚀。
图1变螺距诱导轮水力结构示意
D=(1.03~1.08)D2
1.2离心叶轮设计
2)导叶喉部扩散面积F是控制泵的流量和
在改型设计中,采用径向式开式叶轮,8枚直功率的关键。F不仅影响到整个蜗壳的大小,
叶片呈辐射状,其出口叶片安放角为90°。开式叶而且也关系到离心泵的最大工作流量Qnm、。此
轮具有比闭式叶轮更高的扬程系数,因此减小了次改进方案采用了3个矩形截面喷嘴,F的计
叶轮外径。同时改型后新设计的叶轮轴向尺寸缩算公式是
短了9mm,与诱导轮组成的优化水力部件轴向尺
F=(1-0/360)/V3
寸共缩短了39mm,大大地减短了悬臂,提高了泵
V=K3√2g
运行的可靠性、稳定性。
其中,V3是蜗形体中的圆周方向平均速度
1)诱导轮与叶轮的匹配。最佳诱导轮的出口=9.81m/s3,H为沿程,m。最终设计得到的导叶
直径要大于叶轮的进口直径,诱导轮与叶轮之间式扩散体的主要几何参数见表3,水力扩散结构见
在轴向上应保持最小间隙δ1:
图3。
6 =md, tan8
表3导叶的主要几何参数
2)叶片进出口直径D1和D2:
D /mm Ky V/(mS-1) F/mm? a/mm b/mm
D1=(0.80-0.98)D
35.94
675
1022,5
在工况参数一定的情况下,叶轮外径D2是确
定泵扬程的最主要参数。设计时可根据扬程系数
来确定开式叶轮的外径:
D2=60/(mn)ygゅ
(4)
最终设计得到新叶轮的主要几何参数见表2,
b1b2为叶片进口和出口宽度,B2为叶轮出口角,Z
为叶片数。其开式叶轮见图2。
图3扩散体结构示意
表2开式叶轮的主要几何参数
D
uu/I
D2 /mm b1/mm b2/
B2
2试验结果
25
对改型后的高速泵(见图4)进行了外特性的