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葉輪結構對汙水（shuǐ）泵性能影響的研究
時間：2012/3/15 來（lái）源：浙江香蕉视频网站（zǐ）江泵業有限公司
汙水（shuǐ）泵屬於無（wú）堵塞泵中的一類, 主要用於（yú）輸送含有纖維、紙屑、顆粒等固體懸浮物的液（yè）體, 在環（huán）保、市政、水利、汙水處（chù）理等行業（yè）應用（yòng）十分廣泛。汙水（shuǐ）泵要實現無堵塞（sāi）性能, 關鍵在於葉輪的結（jié）構型式。該文簡要分析了目（mù）前常用的汙水泵葉輪的主要（yào）結（jié）構型式（shì）、優缺點, 重點探討了閉式葉（yè）片式（shì）葉輪與（yǔ）流（liú）道式葉輪的特（tè）點, 並對它們的水力設計及葉輪的主要幾何參數進（jìn）行了比較, 試驗結果表（biǎo）明流（liú）道（dào）式葉輪具有較陡降（jiàng）的H-Q 曲線, 較平（píng）坦的P-Q 曲線（xiàn）, η-Q 曲線的峰值較高, 高效區較寬。另外流道式（shì）葉輪還具有抗纏繞、無堵塞性能好, 通過能力強, 漿的（de）輸送濃度高, 運行可靠等優點, 所以（yǐ）采用流道式葉（yè）輪代替通常汙水泵設計中所用的閉式葉片式葉輪是一種發展趨勢, 具有較好的（de）推廣應用價值。
汙水泵屬（shǔ）於（yú）無堵塞泵中的一類, 主要用於輸送城市汙水、糞便或（huò）液體中含有纖維、紙屑、顆粒等非腐蝕性固（gù）體懸浮物（wù）的液（yè）體, 被輸送的固液混合物的溫度不（bú）超過80℃。由於被輸送的介質中含有易產生纏繞或聚束的纖維物, 故此種泵的流道（dào）容易堵塞。一旦堵塞嚴重, 會（huì）使泵不能正（zhèng）常工作, 甚至燒壞電機。因此, 汙水（shuǐ）泵（bèng）要想（xiǎng）實現無堵塞性能, 關鍵在於葉輪的結構型式。目前作為無堵塞泵葉輪的（de）主要結構型式有: 開式（shì）或半開式葉（yè）輪、閉式（shì）葉片式葉（yè）輪、旋流式葉（yè）輪、螺旋離心式葉輪、流道式（shì）葉（yè）輪等（děng）。開（kāi）式或（huò）半開式葉輪、旋（xuán）流（liú）式葉輪的水力損失大, 效率（lǜ）低, 長期運行會浪費大量的能源, 所以一般應用較少。而螺旋離心式葉輪（lún）由於製造比較困難, 對葉輪平衡的要求較高, 且一般不易控製和掌握, 廢品率較高, 成本大, 所以也沒有得到進一步的推廣應用。本文就汙水泵中常用的閉式葉片式葉輪和流道式葉輪的特點（diǎn）及（jí）對汙水泵性能的影響作一分析、比較。
2 閉（bì）式葉片式葉輪與流道式葉輪的特點
2. 1 閉式葉片式（shì）葉輪
汙水泵閉式（shì）葉片式葉輪（lún）的製造和一般清水泵閉式葉輪相（xiàng）仿, 如圖1 所示。閉式葉片式（shì）葉輪的效率（lǜ）相對較高, 並且能夠保證（zhèng）在（zài）較長時間（jiān）內運行工況穩定（dìng）。采用閉式葉片式葉輪, 產生的軸向力小, 且（qiě）可在前後蓋板上均設置（zhì）副葉片。前（qián）蓋板上（shàng）設置副葉片, 對進口泄漏及密封（fēng）處磨損都會起到減輕作用。後蓋板上設置副葉片, 當泵在運（yùn）轉時防止汙（wū）物進入軸封引起劇烈的磨損, 起保護軸（zhóu）封的作用; 另外是平衡泵的軸向力。閉（bì）式葉片式葉輪的缺點是易纏繞, 抗（kàng）堵塞性能較差。
2. 2 流道式葉輪
流道式葉輪又稱無葉片葉（yè）輪（lún）, 從葉輪進口至葉輪出口是一個或（huò）兩個彎曲的（de）流道, 特（tè）別適合於輸送含大顆粒或長纖維物質的液體（tǐ）, 如圖2 所示。它的抗纏繞、無堵塞性能好, 效率（lǜ）較高, 功率曲線較平坦, 耐磨損性也好, 尤其是（shì）流道式葉輪的流道較寬, 能夠順利通過較大的固體顆粒。流道式葉輪（lún）又可分為單流道葉輪和雙（shuāng）流道葉輪2種, 由（yóu）於雙流道葉輪對稱布置, 平衡（héng）性好, 運行平穩（wěn）、可靠, 因此在汙水泵的設計中一般大多采（cǎi）用（yòng）雙流道葉輪（lún）結構型式。
3 閉式葉片式葉輪與流道式葉輪的水力設計
汙水泵的（de）水力設計主要包（bāo）括2 部分, 即葉輪的水力設計與壓水室的水力設計。就（jiù）壓（yā）水室水力設計而言（yán）, 無論是閉式葉片式葉輪還是流（liú）道式葉輪, 其差別不是很大, 對泵性能的影也不大。故這裏主要考慮閉式葉片式葉輪與雙流道葉輪的水力設計。
通過對一（yī）個實例的（de）設計來進行分析、比較, 其設計參數為: 流量Q = 145m 3/h , 揚程H = 10m , 轉速（sù）n =1 450 r/m in, 電機功率P 電機= 7. 5 kW , 要（yào）求通過固（gù）體顆粒的大直徑為45 mm。為了便於說明（míng）問題, 對於閉式葉片式葉（yè）輪分別（bié）給出了按普（pǔ）通清（qīng）水泵及（jí）汙水泵的設計結果。所有的水力設計均采用（yòng）速度（dù）係數法進行, 其中閉式葉片式葉輪的設計方法參見文獻, 雙流道（dào）葉輪的設計方法參見文獻。表1 列出（chū）了上述葉輪主要幾何參數的對比（bǐ）情況。
4 閉式葉片式葉輪與流道式葉輪的試驗結果
1) 采用閉式葉片式（shì）葉輪的泵完全滿足GB3216292、GB/T 13007291、JB5118291 等標準的要求, 采用流道式葉輪的泵也（yě）完全滿足CJ/T 303821995 標（biāo）準的要求, 所以該產品完全合格。
2) 閉（bì）式葉（yè）片（piàn）式葉輪的H-Q 曲線較平坦; 而P -Q曲線卻隨流（liú）量的增加上升較快（kuài）, 斜率（lǜ）較大, 因此易發（fā）生過載。
3) 雙流道葉輪具有較陡降的H -Q 曲線; 而P -Q曲線（xiàn）較平坦, 斜率較小, 且在全揚（yáng）程範圍內軸功率具有大值（zhí）為6. 29 kW , 小於（yú）額定功率7. 5 kW; G-Q 曲線峰值較（jiào）高, 高效區較寬。采用雙流道葉輪潛水排汙泵的性能曲線如圖3 所示。
4) 按清（qīng）水泵設計的閉式葉片式葉輪具有高（gāo）效率, 其泵效（xiào）為78. 11%; 流道式葉輪的效率次之, 其泵效為74. 04%; 而按汙水泵設計的閉式葉片式葉輪效率低, 其泵效為（wéi）72. 52%。
5 結 論
1) 按清水泵設計的閉式葉片式葉輪盡管效率高, 但由於葉片數較多, 葉（yè）片扭曲, 且葉輪出口寬度較窄, 故在（zài）抽送汙水汙物時（shí）易產生（shēng）纏繞和堵塞, 甚至（zhì）不能工作, 並且很容易發生過載, 故在（zài）工程實際中一般不用。
2) 按汙水泵設計的閉（bì）式葉片（piàn）式葉輪的葉片數相對較少, 一般為2～ 3 枚, 葉（yè）輪出口寬度也較大, 葉片為圓柱形, 且葉片頭部圓柱的直徑較大, 葉片厚度也較厚, 因而具有一（yī）定（dìng）的防纏繞、抗堵塞性能（néng）, 在以前相當長的（de）一段時間內（nèi）常被用作各（gè）類汙水泵的葉輪, 但效率相對較低, 且也有過載危險。
3) 雙流道葉輪的出口寬度大, 遠大於標準中對（duì）要求通（tōng）過固體顆粒（lì）大直徑的規定（dìng）值, 且從進口至出口是兩個彎曲的流道, 因（yīn）此抗纏繞、無堵塞性能好, 通過（guò）能（néng）力強。
4) 雙流道葉輪的（de）效率（lǜ）高, 高效區寬, 額定工況點泵的效（xiào）率比CJ/T 303821995 標（biāo）準（zhǔn）的規（guī）定值高13. 04%。
5) 雙流道葉輪的功率（lǜ）曲線較平坦, 在從零揚程到關（guān）死揚程的全揚程範圍（wéi）內的大（dà）軸功率遠小於額定功（gōng）率, 無過載性能好, 可以在全揚程範（fàn）圍內安全運行。
6) 由於流道式葉輪具有（yǒu）明顯（xiǎn）優點, 所以采用（yòng）流道式葉輪代替通常（cháng）汙水泵設計中所用（yòng）的閉式葉片式葉輪是一種發展趨勢。另外, 從抗纏（chán）繞、無堵塞性能、通過能（néng）力、效率指標、工藝性、經濟性、可靠性、先進性等的綜合分析與（yǔ）比（bǐ）較, 流道式葉輪也（yě）優於其它幾種（zhǒng）葉輪結構型式, 因而（ér）具有很強的推（tuī）廣應用價值。
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