一、恒压泵的研究现状
为应对消防泵市场的需要,目前市场上主要有两类恒压离心泵。一类是在泵出口装有安全阀,安全阀的整定值调到该泵的额定值,南方水泵一旦工作在流量较小的工况下,泵出口压力超过安全阀的整定值,安全阀就打开,部分水经过阀的泄流口回到泵的进口,阀的出水口压力始终不会超过泵的额定值,可以避免泵工作在小流量时由于压力太大冲掉水管接头甚至压爆软水管;另一类恒压泵,实际上属于部分流泵(切线泵)范畴,叶片安放角90°,可以达到在一定流量范围泵的扬程几乎不变,该类泵效率低,投入大。
二、HY恒压泵概述
HY恒压泵是某厂近年来研制的一种新型的、结构很独特的低比转速泵。它无需调速,在规定流量范围内,当输出流量变化时,其压力(扬程)保持恒定。当流量大时,轴功率增大,当流量超出设计范围时,压力(扬程)迅速下降,轴功率也下降。因此,如果配套的电机功率适用于该轴功率时,东莞南方水泵在任何工况点运行,电机都不会超负荷。该型泵最大的亮点在于效率高,它可以达到或高于同参数的普通离心泵。与部分流泵相比较,相同参数的HY型恒压泵的配套电机功率明显偏小。
特别适用于当流量变化而要求压力(扬程)保持不变的场合,如石油化工流程、城市自来水加压工程、高层建筑恒压供水、消防给水、热电站锅炉给水、室内冷热水循环等。特别是对城镇取消高位水池,解决供水中的二次污染提供了物美价廉的恒压供水设备。
三、恒压泵的研究思路
恒压泵的设计思路是在普通离心泵的基础上,对叶轮水力模型进行设计修改,以达到恒压的目的。
1、水力设计方法
最初的研究方法是通过将普通离心泵叶轮叶片出口安放角β2'加以改变以及水力模型的优化,按此水力设计图制作叶轮,最后试验验证是否达到设计的性能参数。
本文以一台流量Q=144m3/h、扬程H=90m、转速n=2900r/min的HY型恒压离心泵为研究对象。
2、南方水泵叶轮的试验
设计完成后,分别制造出离心泵叶轮(如图2所示)和恒压泵两个叶轮(如图3所示),并对两个叶轮进行性能的试验。
用同一个泵体,分别对两个叶轮进行试验。试验后发现,离心泵叶轮完全满足设计的性能参数(如图4所示),恒压泵叶轮与设想的一样,流量-扬程曲线很平坦,即从零到所需最大流量范围内变化时,其压力(扬程)保持恒定,但在设计流量点,压力(扬程)却升高了15m(如图5所示),当流量达到1.5倍流量时,泵的性能曲线发生急陡现象,广东南方水泵的扬程、效率和功率迅速减少。在惊喜的同时,让我意识到不能直接用离心泵的设计方法计算恒压离心泵的性能参数。
经过反复的思考分析,最后把压力(扬程)提高的原因定位在叶轮叶片出口安放角β2'上,由于叶轮叶片出口安放角β2'=90°,泵内流动的液体中只有一部分流量沿着泵体的压水室的切线方向输出,其它部分液体都随着叶轮强制回转流动。扬程主要取决于叶轮外圆速度u2。
验证后发现恒压离心泵的实际叶轮直径与设计叶轮直径非常吻合,仅相差了2mm。紧接着,我们又对不同参数的离心泵应用以上方法,针对不同比转速、不同性能的泵反复做了多组对比试验,得出以下结论。
四、结论
1)恒压泵比较适用于中低比转数的泵,比转数n=20~150为宜,一般低比转数泵的出口安放角β2'比高比转数的大,所以在得到恒压时,低比转数泵的出口安放角β2'比高比转数泵的出口安放角β2'变化得更少,在得到恒压时,扬程特性曲线更不容易出现驼峰。
2)恒压离心泵的包角φ2比普通离心泵包角φ1小,φ2=φ1-(φ1/10~11),倒角R=D2/15~20,使叶轮叶片圆滑过渡。
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