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第41卷第6期
化工.机械
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离心泵与滑片泵流量脉动特性及
串联实验研究
李涛张伟明蒋明
(后動工程学院军事供油工程系
摘要对离心泵和滑片泵的流量脉动特性进行研究、讨两泵串联这行的可行性。然后建立以离心
泵为前级泵、滑片泵为后级泵的串联实验平台,通过政变串联中间管路阻力和滑片系的出口管路厘力对
滑片泵的运行特性进行实验研究,实验结果表明:泵与管路所构咸的系统流量小于携近滑片秉的理论
流量时,系統才能正常工作,否则会造成整个系统的流量和压力睩动;不可改変串联中间管路風力、以免
滑片泵偏离正常工作状态;可通过改变滑片泵的出口管路力调整秉和系统运行參数。
关键词离心泵滑片張流量脉动串联运行泵性能曲线管路阻力变化
中图分类号TQ0S1.2
文献标识码
文章号0254-094(2014)06-0733-06
大多数输油管线的泵机组采用离心泵,加油泵的吸入口与排出口之间是严格密封的,其内转
设备采用滑片泵。但在一些特殊场合,需要将两子旋转不同角度时,排出的液体流量发生变化,使
种不同类型的泵串联使用,以达到应急输送油料流量具有一定的脉动性。可通过建立数学模
或清水的目的。离心泵和滑片泵的工作原理完全型求解排出口的几何容积变化率来研究滑片泵的
离心泵的串联、并联和串并联方式应用广どク、瞬时流量(图1)。
不同"2,前者属于动态泵,后者属于容积式泵
但滑片泵申联运行的报道极少。
排出口
笔者通过以滑片泵为前级泵进行串联实验
为了探讨离心泵作为前级泵串联时系统的运行特
性并指导其应用,首先对两泵的流量脉动特性进
行了分析,探讨了两泵串联运行的可行性,然后建
P种2)
lct
立了实验平台,在两泵单独工作特性实验的基础
上,进行了两种泵的串联运行实验,研究、分析其
串联运行的特点与规律。
离心泵与滑片泵流量脉动特性分析
离心泵在结构上区別于滑片泵的一个基本特
吸人
点是其排出门与吸人口之间通过叶轮流道相互贯
通,连续运转时能源源不断地从吸人口到排出口
输转液体,流体连续性较好,脉动性很小。而滑片
a.叶片数为偶数
“油料装备不同类型泵机组配合使用的研究”课题(BX210J008)o
本*李涛,男,1986年4月生,博士研究生。重庆市,40131。
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2014年
排出?
?ミ(中の-P()
式中u-一旋转角速度。
当叶片数为偶数时,心2=π+,简化可得
式中Z一一叶片数;
()
两叶片之间的夹角。
则瞬时流量的不均匀系数是最大瞬时流量与
最小瞬时流量之差和平均流量的比值,即
(2EBOR-2EBORO
)dt 8(1
吸人口
2ebarcosddt
comodo
h.叶片数为奇数
图1滑片泵瞬时流量Q计算图
当叶片数为奇数时,若-≤中≤0,则=
如图1a所示,t时间内转子转过dゅ角度,++,瞬时流量Q。简化可得:
叶片1、2之间的整个排出口将由aca变为
a1Jf4,容积缩小量为aa1与dd,的容积之Q。=aR2a(ォB)+ai(2むア)
差。因此dt时间内排出液体的体积dV为
B
ゅ)-p2(ゅ2)]dゅ
(1)
若0<<,则小
小-2,瞬时流量
式中B-一叶片宽度;
Q.简化可得
p(中)一一定子园上某点的矢径,是转角中的
Qn=eBoR[2cos(中
B
in(26
函数
瞬时流量Qn为:
(6)
曎时流量的不均匀系数为:
6(2
b
in(2+や)8in2ldφ
2cos(6-5)cos
n(2中
)sin+-]do
以某一滑片泵为例,经 MATLAB计算得到不
同叶片数时的流量脉动如图2所示
4.0
3.0
3.0
-0.50.00.5
3.0
转角心/ra
爆20
起-1.0-0.50.0051.015202.53.0
转角中/rad
b.滑片数为奇数时
.滑片数为偶数时
图2不同叶片数时的流量脉动
从图2a可以看出:Z=6时,脉动周期B
不均匀系数为5%。图2b中滑片数为奇数时
T/3,流量脉动较大,瞬时流量的不均匀系数为的流量脉动较小,Z=11时,流量输出比较均匀平
11%;Z=10时,脉动周期为B=m/5,瞬时流量的
稳,瞬时流量的不均匀系数仅为1%。因此叶
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片数为偶数或奇数时,数目越大,流量脉动越小;
0.6
相邹叶片数目时,奇数时的流量脉动幅度较偶数
0.5
时小。从流量脉动的角度来讲,滑片泵与其他容
0.4
积泵不同,它独特的多叶片式结构使输出流量较
0.2
兴之哥
为均匀,能够与离心泵匹配串联运行。
0.5
0.1
离心泵、滑片泵性能实验
0.0
0.0
为了更好地对两泵在串联工作时表现出的特
性进行研究,首先对两泵单独工作时的特性进行
0
研究。实验中两泵的出门管路较短,但能实现压
流量Q/m2
差从0到最大值(出国阀门关闭)的特性实验,因
8.高心泵
此可将得到的性能曲线作为泵正常工作的标准,
.8
实验设备见表1。以离心泵转速2900r/min,滑片
0.6
泵转速1440r/min为例,通过实验记录和计算得
1.5
出的参数绘制两泵性能曲线,此处用离心泵的压
0.4
差代替扬程(图3)。从图3b可以看出:流量为
兰之哥尔
8.54m3/h时,滑片泵压差仅为75.7kPa,流量泄
0.2
溻量比较小,接近此转速下的理论流量。
表1实验用系参数
0.0
压差额定流量转速
型号
类型
流量Qmn?h
Su50-15/40清片泵0.
1440
b.滑片泵
lH50-32200离心泵
图3实验所得高心系与滑片泵的性能曲线
压力变送器采集离心泵进/出口、两泵串联管路中
3离心泵与清片泵串联运行买验
间位置和滑片泵进/出口的压力数值;流量变送器
3.1实验流程
采集离心泵出口和滑片泵出口的流量数值。采集
离心泵与滑片泵串联实验流程如图4所示。的数据统一集成到数据采集板卡由PC机记录。
10
?4离心系与滑片泵串联实验流程
水池
2、16、17一同阀
3一一温度计;4、10、12、13、15一压カ变送器1~5
5一真空表;
离心泵
7ー一转速转矩传感器
8一一三相异步电动机
9一真空压力表;11、18一流量传感器1、2;14一滑片泵
实验一的实验步骤为:管路闻阀全开,开启滑止数据采集。
片泵(1440r/min),待有液体抽出、流量较稳定时
实验二的实验步骤与实验一的步骤相同。串