[发明专利]一种改善蜗壳式离心泵驼峰不稳定现象的导叶组合结构

说明书

本发明公开了一种改善蜗壳式离心泵驼峰不稳定现象的导叶组合结构，包括叶轮，蜗壳，叶轮的出口和蜗壳的进口之间设置有若干片翼型导叶，翼型导叶的数量为奇数个，翼型导叶分为第一翼型导叶和第二翼型导叶，蜗壳的断面面积最小处设置有一个第二翼型导叶，沿着蜗壳进口方向，以与蜗壳的断面面积最小处的翼型导叶相邻的翼型导叶为起算点，沿着蜗壳进口方向145°范围内的所有翼型导叶均为第一翼型导叶，每片第一翼型导叶的叶片横截面面积为第二翼型导叶的0.7倍，每片第一翼型导叶的弦长为第二翼型导叶的0.85倍，每片第一翼型导叶的翼型厚度为第二翼型导叶的0.85倍。本发明用于改善大型立式蜗壳式离心泵的驼峰现象。

技术领域

本发明涉及一种改善蜗壳式离心泵驼峰不稳定现象的组合导叶结构，属于水泵设计技术领域。

背景技术

大型立式蜗壳式离心泵是一种大型、立式单级、带有固定导叶的蜗壳式离心泵机组，该泵在水行业、工业和能源领域应用广泛，主要包括供水工程、污水处理、排水系统、灌溉系统等,具有流量大、扬程高、功率大的特点。随着大型调水灌溉水利工程对大型立式蜗壳式离心泵运行稳定性的要求越来越高，使机组需要更宽的平稳运行工况区，更快的负荷变化响应能力。并且当大型立式蜗壳式离心泵在小流量工况下运行时，由于偏离设计工况，其内部流动的不稳定性加剧，扬程-流量曲线容易出现正斜率，即驼峰不稳定现象。这一现象的发生会导致机组内的压力脉动发生震荡、机组输入功率剧烈变化，从而致使整个系统发生震荡，对机组运行的安全和可靠性造成严重威胁。

发明内容

本发明的目的在于提出一种组合导叶结构，用于改善大型立式蜗壳式离心泵的驼峰现象，这对于提高大型蜗壳式离心泵极端运行工况下的效率及装置安全稳定运行有着很重要的意义。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种改善蜗壳式离心泵驼峰不稳定现象的导叶组合结构，包括叶轮，蜗壳和吸入肘管，所述蜗壳内设置有蜗壳上环和蜗壳下环，所述叶轮的出口和所述蜗壳的进口之间设置有若干片翼型导叶，所述导叶通过所述蜗壳上环和所述蜗壳下环固定，所述翼型导叶的数量为奇数个，所述翼型导叶分为第一翼型导叶和第二翼型导叶，所述蜗壳的断面面积最小处设置有一个第二翼型导叶，沿着蜗壳进口方向，以与所述蜗壳的断面面积最小处的翼型导叶相邻的翼型导叶为起算点，沿着蜗壳进口方向145°范围内的所有翼型导叶均为第一翼型导叶，每片所述第一翼型导叶的导叶进口位置和进口角度与所述第二翼型导叶相同，每片所述第一翼型导叶的叶片横截面面积为第二翼型导叶的0.7倍，每片所述第一翼型导叶的弦长为第二翼型导叶的0.85倍，每片所述第一翼型导叶的翼型厚度为第二翼型导叶的0.85倍。

上述方案中，所述第二翼型导叶为常规翼型导叶，所述第二翼型导叶的导叶结构满足：导叶进口的基圆直径D₃＝D₂+(2～10)mm； (1)

其中，D₂：叶轮出口直径。

导叶进口轴面速度

其中，Q：实际流量；R₃-导叶进口半径；b₃-导叶流道进口宽度；排挤系数其中，δ₃-导叶叶片入口厚度；z-导叶叶片数；D₃-导叶进口基圆直径；α₃：导叶进口角度。

导叶进口圆周分速度

其中，v_u2-叶轮出口速度在圆周方向上的分量；R₂-叶轮出口半径；

导叶进口液流角α′₃计算公式为：

其中，v_m3-导叶进口速度在轴面方向的分量；v_u3-导叶进口速度在圆周方向的分量；

导叶进口角度大于液流角，即：