當(dāng)前位置:工程項(xiàng)目OA系統(tǒng) > 建筑OA系統(tǒng) > 項(xiàng)目管理系統(tǒng)
前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)對(duì)水泵性能的影響及使用控制
申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢(xún)電話:400-8352-114
摘要:上海市黃浦江上游引水二期工程,使用了12臺(tái)大型立式混流泵,其葉輪前均裝有德國(guó)KSB公司制造的前置導(dǎo)葉裝置(Inlet Vane Conttrol Device VR),目的是為了實(shí)現(xiàn)在較寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)泵的使用性能。
關(guān)鍵詞:前置導(dǎo)葉 水泵性能 導(dǎo)葉角度
一 引言
上海市黃浦江上游引水二期工程,使用了12臺(tái)大型立式混流泵,其葉輪前均裝有德國(guó)KSB公司制造的前置導(dǎo)葉裝置(Inlet Vane Conttrol Device VR),目的是為了實(shí)現(xiàn)在較寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)泵的使用性能。泵組結(jié)構(gòu),其參數(shù)為:流量Q=6.5M3/S,揚(yáng)程H=15.5M,轉(zhuǎn)速n=297rpm,比較數(shù)ns=353,效率η=0.80,軸功率P=1400KW.前置導(dǎo)葉裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)VR裝置)目前在國(guó)內(nèi)外水泵上使用不多,這方面的技術(shù)資料和報(bào)導(dǎo)很少。為此,作者根據(jù)近三年來(lái)對(duì)泵的運(yùn)行情況觀察及有關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)資料,就VR裝置使用調(diào)節(jié)對(duì)水泵性能的影響及原因作些分析研究,以便對(duì)VR裝置有較客觀正確的認(rèn)識(shí),從而對(duì)此類(lèi)泵的實(shí)際使用控制提出些參考意見(jiàn)。
二 前置導(dǎo)葉裝置對(duì)水泵性能的影響
我們使用的這套VR裝置為圓環(huán)形,導(dǎo)葉為直葉式,共17片,葉片長(zhǎng)500mm,裝置通徑1300mm,該裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過(guò)裝有萬(wàn)向節(jié)的多節(jié)傳動(dòng)桿將轉(zhuǎn)矩傳到裝置輸入軸上,然后通過(guò)裝置內(nèi)的齒輪系統(tǒng)使各葉片同步轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉角度目的。
KSB公司設(shè)定,以VR裝置導(dǎo)葉片與水平面垂直為90o,當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜方向與泵葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致時(shí)為減角度(即角度變?。划?dāng)葉片傾斜方向與泵葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)為增角度(即角度變大)。下面首先就水泵裝與不裝前置導(dǎo)葉,對(duì)水泵性能的影響作些分析。
(一)未裝前置導(dǎo)葉與裝有前置導(dǎo)葉且葉片角度為90o時(shí)泵性能的比較
根據(jù)KSB公司提供的資料以及我們研究人員作的相關(guān)試驗(yàn),作者繪制了裝有前置導(dǎo)葉且葉片在90o時(shí),與無(wú)前置導(dǎo)葉裝置的泵二者特性曲線對(duì)比,我們可以得出以以結(jié)論:
1.無(wú)前置導(dǎo)葉與前置導(dǎo)葉90o時(shí)泵的Q—H曲線基本上是兩條平行曲線,有前置導(dǎo)葉的Q——H曲線略低些,這是由于加了前置導(dǎo)葉之后,進(jìn)口液流阻力損失增加而引起揚(yáng)程下降的緣故。
2.從Q一η曲線上看出,兩條曲線基本接近,且有一重合點(diǎn),此點(diǎn)左側(cè),有前置導(dǎo)葉的Q一η曲線比無(wú)前置導(dǎo)葉的Q一η曲線略高3而此點(diǎn)右側(cè),有前置導(dǎo)葉的Q一η曲線比無(wú)前置導(dǎo)葉的Q——η曲線略低,此重合點(diǎn)正是最優(yōu)工況點(diǎn)。這說(shuō)明,在最優(yōu)工況下,前置導(dǎo)葉的阻力損失對(duì)泵來(lái)說(shuō)微乎其微,不造成什么影響;而在小流量時(shí),由于進(jìn)水管內(nèi)液流少,流動(dòng)不均勻,加了前置導(dǎo)葉之后,起導(dǎo)流作用,使液流進(jìn)口流動(dòng)均勻性加強(qiáng),所得效率比原來(lái)有所提高;而在大流量時(shí),導(dǎo)流作用消失了,相反因增加前置導(dǎo)葉,阻力損失增加,導(dǎo)致效率有所下降。
可見(jiàn),當(dāng)導(dǎo)葉位置在90o時(shí),其泵的性能與未裝前置導(dǎo)葉泵的性能基本相近,此時(shí)它對(duì)泵的特性影響不大。
其次,來(lái)看看導(dǎo)葉在不同角度時(shí)水泵性能的變化。
?。ǘ¬R裝置導(dǎo)葉在不同角度時(shí)對(duì)泵性能的影響
1 對(duì)Q—H性能曲線的影響
VR裝置的泵在各種導(dǎo)葉角度下的性能曲線。當(dāng)前置導(dǎo)葉向小于90的方向調(diào)節(jié)時(shí),所得到的性能曲線是明顯地向左,并且與90o角時(shí)的性能曲線基本上平行的移動(dòng)(在連續(xù)運(yùn)行極限范圍內(nèi))。這是因?yàn)榇藭r(shí)前置導(dǎo)葉出口液流方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向趨向一致,液流在泵葉輪入口前有了一個(gè)正向預(yù)旋Vlu(Vlu液流在葉輪進(jìn)口處絕對(duì)速度的圓周方向分速度),故vlu>0(前置導(dǎo)葉為90o.時(shí),vlu=0)。由歐拉方程式:
HT=(u2v2u—ulvlu)/g
得知,當(dāng)導(dǎo)葉角度向小于90o.方向調(diào)節(jié)時(shí),由于vlu>0,則泵的理論揚(yáng)程HT小于導(dǎo)葉在如。時(shí)泵的揚(yáng)程HT.并且,前置導(dǎo)葉角度取值越小,vlu值越大,揚(yáng)程降越大,故Q—H特性曲線向左移。在實(shí)際使用中,正是利用這一特性,在保持揚(yáng)程基本恒定的情況下,使流量隨VR角度變小而變小,從而達(dá)到減少流量的目的。而當(dāng)前置導(dǎo)葉大于90o方向調(diào)節(jié),此時(shí)前置導(dǎo)葉液流出口方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反,即產(chǎn)生反向預(yù)旋,故vlu<0.同樣由歐拉方程可知,此時(shí)泵的揚(yáng)程HT大于前置導(dǎo)葉在90o時(shí)的揚(yáng)程。而且,前置導(dǎo)葉角度越大,vlu越小,泵的揚(yáng)程增加越大,Q—H特性曲線向右移。所以,可以在一定的揚(yáng)程下,使泵的流量隨導(dǎo)葉角度變大而增加。實(shí)踐說(shuō)明,上述作用是明顯的。
2 對(duì)水泵效率η的影響
由于前置導(dǎo)葉向90o位置兩邊調(diào)節(jié),使液流在進(jìn)入泵葉輪前分別產(chǎn)生了正向預(yù)旋和反向預(yù)旋,在葉輪葉片進(jìn)口邊產(chǎn)生絕對(duì)速度Ⅵ的圓周分量vlu,因而使葉輪進(jìn)口速度三角形發(fā)生變化。實(shí)線為無(wú)預(yù)旋時(shí)的速度三角形,虛線分別為產(chǎn)生正向預(yù)旋和反向預(yù)時(shí)的速度三角形。從上可以看出,三種狀況下的相對(duì)速度ω1大小不一樣,ω′1為液流正向預(yù)旋時(shí)的相對(duì)速度;ω″1為液流反向預(yù)旋時(shí)的相對(duì)速度。顯然ω1隨導(dǎo)葉角度值增大而增大。
我們可以清楚的看到,前置導(dǎo)葉角度調(diào)節(jié)對(duì)水泵效率的影響是明顯的。當(dāng)導(dǎo)葉處在90o位置時(shí),水泵運(yùn)行的高效區(qū)范圍最大,效率最高。當(dāng)導(dǎo)葉角度逐步增大或逐步減小時(shí),水泵運(yùn)行效率也逐步下降。并且,導(dǎo)葉角度偏離90o位置越遠(yuǎn),效率下降越大且越明顯,使泵不能正常運(yùn)行。因此,我們將泵的前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)角度限定在75o—110o.范圍之內(nèi),以使水泵能在75%以上的效率范圍內(nèi)安全運(yùn)行。
在75o——110o范圍之內(nèi),水泵的運(yùn)行效率變化,根據(jù)我們對(duì)所作測(cè)試數(shù)據(jù)的分析,有以下規(guī)律:
當(dāng)導(dǎo)葉在75o——95o范圍之內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí),水泵的運(yùn)行效率變化較小,而且效率較高;而一旦導(dǎo)葉向大于95o方向調(diào)節(jié)時(shí),水泵效率將明顯地加速下降。表1是三臺(tái)同類(lèi)型泵在不同導(dǎo)葉角度下運(yùn)行效率的測(cè)試數(shù)據(jù):
導(dǎo)葉角度
75º
80º
85º
90º
95º
100º
105º
110º
A泵效率%
81.82
82.22
82.51
82.70
81.76
80.25
77.89
76.10
B泵效率%
85.62
85.73
85.73
85.01
84.08
82.26
79.83
77.43
C泵效率%
88.50
87.36
87.40
86.92
85.80
84.47
8107
79.25
對(duì)于上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,可以用歐拉方程和速度三角形來(lái)分析:由前述我們知道, 75o—110o.范圍之內(nèi)當(dāng)導(dǎo)葉向小于90o方向調(diào)節(jié)時(shí),液流產(chǎn)生正預(yù)旋Ⅵu,會(huì)降低泵的理論能頭HT.但是,由于相對(duì)速度ω1減小,使液流對(duì)葉輪的沖擊損失大為減少了,故泵的效率沒(méi)有明顯下降;相反,在導(dǎo)葉角度向大于90o方向調(diào)節(jié)時(shí),雖然液流產(chǎn)生反預(yù)旋Ⅵu,提高了理論能頭HT.但是,由于相對(duì)速度ω1增大,使液流對(duì)葉輪的沖擊損失增大了,故效率有相對(duì)明顯的下降。如果當(dāng)導(dǎo)葉角度向極限以外調(diào)節(jié)時(shí),將使流量偏離設(shè)計(jì)流量Qd,液流沖角。發(fā)生變化,此時(shí)在葉輪葉片的工作面會(huì)形成旋渦區(qū),引起更大的沖擊損失,泵的效率更低。
綜上所述,我們認(rèn)為:前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)引起水泵效率變化,液流的預(yù)旋和對(duì)葉輪的沖擊損失是主要因素。因此,前置導(dǎo)葉的調(diào)節(jié)是有限度的。即使在限定的75o一110o的使用范圍之內(nèi),也應(yīng)避免水泵長(zhǎng)時(shí)間在極限角度下運(yùn)行。
3 對(duì)水泵汽蝕性能的影響
很顯然,當(dāng)前置導(dǎo)葉向大于90的方向調(diào)節(jié)時(shí),由于液流產(chǎn)生反預(yù)旋,使液流在泵葉輪入口的相對(duì)速度ω1增大,液流對(duì)葉輪產(chǎn)生撞擊作用,隨著導(dǎo)葉角度不斷增大,這種撞擊也更趨嚴(yán)重,對(duì)水泵的汽蝕性能有不利影響。
由水泵汽蝕基本方程:
NPSHr=λ1V20/2g十λ2ω12/2g
得知,由于相對(duì)速度ω1的增大,使得必需汽蝕余量NPSHr大大增大,從而使水泵的汽蝕性能下降。所以,在操作使用中,要依據(jù)水泵的汽蝕特性曲線以及水位和揚(yáng)程的變化,調(diào)節(jié)導(dǎo)葉角度,以保證有效汽蝕余量NPSHa大于必需汽蝕余量NPSHr.此外,由于液流對(duì)葉輪的撞擊作用,水泵葉輪處的振動(dòng)值也隨著導(dǎo)葉角度增大而變大。表2是某臺(tái)泵在一定的水位時(shí),前置導(dǎo)葉角度變化與葉輪處振動(dòng)值的相應(yīng)數(shù)值。
表2
前置導(dǎo)葉角度與葉輪處振動(dòng)值的相應(yīng)變化數(shù)值
導(dǎo)葉角度 75º 80º 85º 90º 95º 100º 105º 110º 振動(dòng)值(mm/s) 1.87 1.90 1.93 2.01 2.08 2.19 2.24 2.55
三 結(jié)束語(yǔ)
水泵前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)能有效改變水泵運(yùn)行工況,在較大程度上滿(mǎn)足生產(chǎn)使用要求。同時(shí),由于導(dǎo)葉調(diào)節(jié),液流方向改變,使液流對(duì)葉輪的沖擊和能頭損失增大,造成泵的運(yùn)行效率下降,并影響水泵的汽蝕性能。但是,只要將導(dǎo)葉調(diào)節(jié)范圍限定在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域內(nèi),那么其負(fù)面作用就不會(huì)太大。
參考文獻(xiàn)
[1]錢(qián)錫俊,除弘,“泵和壓縮機(jī)”,石油大學(xué)出版社,1996年3月
[2]重慶大學(xué)立君,“泵與風(fēng)機(jī)”,水利電力出版社,1986年11月
[3]西安交通大學(xué),“泵與風(fēng)機(jī)”,西安交通大學(xué)出版社,1961年7月
- 12015年咨詢(xún)工程師:“三招記憶法”攻克咨詢(xún)工程師背書(shū)難關(guān)
- 22015安全工程師生產(chǎn)技術(shù)資料:礦井通風(fēng)概述
- 3一級(jí)建造師建筑工程管理與實(shí)務(wù)復(fù)習(xí)要點(diǎn):制造成本法的組成
- 4新版廣告法有望于今年6月審議 在年內(nèi)出臺(tái)
- 5能源企業(yè)在“一帶一路”戰(zhàn)略中大有可為
- 6高壓注漿防水堵漏施工方法指導(dǎo)
- 7水土保持綜合治理措施效益分析
- 8造價(jià)員基礎(chǔ)知識(shí)必備知識(shí)點(diǎn):投資估算的作用
- 9一級(jí)注冊(cè)消防工程師消防安全技術(shù)綜合基礎(chǔ)知識(shí)模擬題單選(11)
- 10水閘重建工程閘門(mén)制作安裝施工方案12p
- 11無(wú)外保溫外墻的防水防護(hù)層設(shè)計(jì)的規(guī)定?
- 1209年咨詢(xún)工程師考試《方法與實(shí)務(wù)》復(fù)習(xí)資料(三)
- 13項(xiàng)目決策分析與評(píng)價(jià)復(fù)習(xí)重點(diǎn)與習(xí)題(第六章)
- 14企業(yè)家投石問(wèn) “路”
- 15投標(biāo)答疑會(huì)
- 1609年安全工程師輔導(dǎo):點(diǎn)火源的種類(lèi)及控制對(duì)策(三)
- 17安全工程師《管理知識(shí)》復(fù)習(xí)資料:事故應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制
- 182015年二級(jí)消防案例分析輔導(dǎo):自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)
- 1909年咨詢(xún)工程師《宏觀經(jīng)濟(jì)政策》考點(diǎn)精析(五)
- 20鐵路工程架子隊(duì)管理模式探索
- 21中加攜手共謀低碳節(jié)能建筑新方案中加在京簽署合作諒解備忘錄,仇保興出席簽字儀式并致辭
- 22酒店二層400×1500大梁側(cè)模計(jì)算
- 23建筑工程施工試驗(yàn)委托單
- 24某建筑工程有限公司質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全綜合程序文件
- 25項(xiàng)目質(zhì)量控制體系的運(yùn)行:運(yùn)行動(dòng)力機(jī)制
- 26不銹鋼復(fù)合板的焊接
- 27咨詢(xún)工程師考試輔導(dǎo)資料:財(cái)政支出的主要內(nèi)容
- 28防排煙系統(tǒng)練習(xí)題
- 29武漢某高層住宅測(cè)量施工方案
- 30一級(jí)建造師總共能考幾個(gè)專(zhuān)業(yè)?
成都公司:成都市成華區(qū)建設(shè)南路160號(hào)1層9號(hào)
重慶公司:重慶市江北區(qū)紅旗河溝華創(chuàng)商務(wù)大廈18樓