[发明专利]一种离心泵变工况水力设计方法

摘要

针对在使用过程中离心泵的运行工况会随着系统需要而动态变化的问题，为了解决现有离心泵在进行水力设计时，仅单个设计工况点的效率达到最高，而无法确保在实际运行过程中整个系统达到最高效率的目的，本发明提供了一种离心泵变工况水力设计方法，其主要核心思想是：通过控制最小需要流量至最大需要流量的三分之二的性能曲线主要通过控制最小需要流量处对应的扬程与最大需要流量的三分之二处对应的扬程的比值H_r来实现；二是从设计工况流量与最大流量间的性能曲线主要通过控制最大流量与设计流量的比值Q_r来实现。

主权项

一种离心泵变工况水力设计方法，其特征在于：将性能曲线的控制分为两个阶段来实现：(a)最小需要流量对应的扬程与最大需要流量的三分之二处对应的扬程的比值H_r，其计算公式如下：$H_r=\left\{\begin{array}{c}-2\×{10}^{-7}{n_s}^4+5\×{10}^{-5}{n_s}^3-0.005{n_s}^2+0.724n_s+0.417(Z=3,{\mathrm{\β}}_2=17,n_s\≤130);\\ -5\×{10}^{-8}{n_s}^4+2\×{10}^{-5}{n_s}^3-0.003{n_s}^2+0.522n_s+0.211(Z=4,{\mathrm{\β}}_2=20,n_s\≤170);\\ -1\×{10}^{-8}{n_s}^4+8\×{10}^{-6}{n_s}^3-0.002{n_s}^2+0.389n_s+0.319(Z=5,{\mathrm{\β}}_2=23,n_s\≤195);\\ -2\×{10}^{-8}{n_s}^4+1\×{10}^{-5}{n_s}^3-0.002{n_s}^2+0.360n_s+0.150(Z=6,{\mathrm{\β}}_2=25,n_s\≤220);\\ -1\×{10}^{-8}{n_s}^4+8\×{10}^{-6}{n_s}^3-0.001{n_s}^2+0.286n_s+0.072(Z=7,{\mathrm{\β}}_2=27,n_s\≤230);\\ -1\×{10}^{-8}{n_s}^4+8\×{10}^{-6}{n_s}^3-0.002{n_s}^2+0.252n_s-0.017(Z=8,{\mathrm{\β}}_2=28,n_s\≤240);\end{array}\right.$式中：H_r‑最小需要流量对应的扬程与最大需要流量的三分之二处对应的扬程的比值，$H_r=\frac{H_g-H_d}{H_d}\×100\%,\%;$H_g‑最小需要流量对应的扬程，米；H_d‑最大需要流量的三分之二处对应的扬程，米；β₂‑叶轮出口角，°；n_s‑比转速；Z‑叶轮的叶片数，片；(b)从最大需要流量的三分之二处对应的流量与最大流量间的性能曲线主要通过控制最大流量与设计流量的比值Q_r来实现，具体表达关系式为：(一)当叶片数Z为4～6，b₂≤b_2d≤1.1b₂时；(二)当叶片数Z为7～9，0.9b₂≤b_2d≤b₂时；$Y=\left\{\begin{array}{cc}0.009n_s+0.035& (40\%\≤Q_r\≤50\%,n_s\≤170);\\ 0.007n_s& (30\%\≤Q_r\≤40\%,n_s\≤220);\\ 0.005n_s-0.011& (20\%\≤Q_r\≤30\%,n_s\≤280);\end{array}\right.$式中：Y‑面积比；n_s‑比转速；Q_r‑最大流量与最大需要流量的三分之二处对应的流量的比值，％；Q_d‑最大需要流量的三分之二处对应的流量，立方米/秒；Q_b‑最大流量，根据设计要求按照(0.4～0.6)H_d对应流量，立方米/秒；b₂‑叶轮出口宽度计算值，米；b_2d‑实际叶轮出口宽度最终选取值，米。