浅谈低比转速多级离心泵的设计

1、浅谈低比转速多级离心泵的设计浅谈低比转速多级离心泵的设计摘 要：通过对低比转速多级离心泵的设计研究，阐述了在设 计低比转速多级离心泵时应注意的问题和提高效率的方法，为设计及 选型提供一些参考。关键词：低比转速多级离心泵；泄漏量；效率；平衡机构；汽蚀 余量刖§现阶段国内流量12m3/h,扬程600m的工况可以选用流量12m3/h 单级扬程50m的12级多级离心泵。但现阶段国内所生产的多级离心 泵级数一般不超过12级，当流量12m3/h扬程600m以上时，此工况 多选用高速切线泵。高速切线泵需要配备增速齿轮箱，在维护方面比 多级离心泵复朵，维护成本较高；而且切线泵的曲线平坦，如果工况 耍

2、求泵从额定点至关死点为连续上升的曲线时，则无法满足工况耍求。 这时选用流量12m3/h单级扬程80m的8级多级离心泵则可以满足工 况要求。该泵设计为12级时扬程可以达到960m。与高速切线泵相比， 效率较高，维护简单方便，维护成本较低。1设计目的作者公司生产的一种低比转速多级离心泵，流量12m3/h,单级 扬程80m,叶轮外径258mm,叶轮出口宽度4mm,叶片数为6枚。 由于叶轮出口宽度较小，外径较大，铸造时叶轮毛坯的合格率比较低。 我厂决定重新设计该泵，以提高毛坯合格率。2设计思路该泵的参数为12m3/h,单级扬程80ni,按此参数计算该泵的比转 速为23. 2o按照8级设计，平衡机构分別

3、采用单平衡鼓和平衡盘结 构进行设计。其中采用平衡盘时，平衡机构的泄漏量为67m3/h； 采用平衡鼓时，泄漏量为9m3/ho按照此泄漏量，叶轮和导叶的设计 流量为12m3/h,则无法达到设计参数要求。为了达到参数要求，叶 轮和导叶应该按照“泵设计流量+平衡机构泄漏量”进行设计。平衡 机构泄漏量为69ni3/h,叶轮和导叶应按照1821m3/h设计，该泵 平衡机构泄漏量与泵流量比为50%75%。而一般流量较大，比转 速为70110的多级离心泵的只为4%10%左右。比转速越低，级 数越多，则越大。这止是低比转速多级离心泵效率偏低的主要原因。3试验结果该泵按照8级试制生产了两台，采用单平衡鼓结构，试验

4、吋的效 率为21%,两台泵效率基本一致。为了验证我计算的平衡机构泄漏量 是否正确，将叶轮轮毂处尺寸做适当修改后，安装在单级离心泵的泵 体上进行性能试验。结果叶轮在单级泵上的效率达到42%。由于两台 泵的吐出涡室喉部面积有所差别，不能对流量和扬程进行比较，只能 对最高效率进行简单比较。如不考虑涡壳与导叶的效率差别及其它因 素的影响，该泵平衡机构的容积效率应按照“多级泵效率三单机泵效 率二多级泵平衡机构的容积效率”计算，经计算平衡机构的容积效率 只有50%04经验总结4.1减少平衡机构的泄漏量提高泵效率。由“多级离心泵平衡机 构泄漏量统计表”可以看出，泵流量较大时泄漏量对效率影响较小， 但流量12

5、m3/h,泄漏量6m3/h, 就达到了 50%。如果平衡机构泄漏 量减少1.2m3/h, 就可以减少10%。所以减小平衡机构的泄漏量对 提高低比转速多级离心泵的效率非常明显。在平衡机构中平衡鼓的泄 漏量最大，平衡盘次之，双平衡鼓和平衡盘联合结构的泄漏量最小。 与平衡盘结构相比，双平衡鼓和平衡盘联合结构不但泄漏量小，装配 时的拉量比平衡盘的拉量大，在泵运行期间不易发生平衡盘端面磨损; 而且拉量的装配误差对泄漏量和轴向力的影响较小，不易产生推力轴 承过热等问题。4.2在设计时，叶轮和导叶按照“泵设计流量+平衡机构泄漏量二 叶轮和导叶的设计流量”进行设计。一般此类泵平衡机构泄漏量在 6m3/h左右，

6、扬程越高泄漏量越大。可先按照设计流量增加6m3/h进 行叶轮、导叶和平衡机构的计算，再根据得出的平衡机构进行泄漏量 的计算。得出泄漏量后与先前设计时曾加的泄漏量比较。如果不同， 根据计算得出的泄漏量加上泵的设计流量重新设计叶轮和导叶，确定 平衡机构，再次计算泄漏量，直到“泵设计流量+平衡机构泄漏量二 叶轮和导叶的设计流量”为止。4.3泵的效率会随级数增加而降低。由平衡机构的泄漏量计算公 式可以看出，泄漏量q与平衡机构的前后压力差有关，与泵的流量大 小无关。泄漏量q与成正比，平衡机构前后压差 随泵的扬程的升 高而增加，所以扬程越高，泄漏量越大。由此得出，低比转速多级离 心泵的效率会随着级数的增加

7、而有所降低。选型时泵级数较多，应该 适当地加大电机的配带功率。平衡鼓泄漏量q二3600?滋卩?滋-泄漏系数，其大小与平衡鼓结构间隙有关。f-泄漏间隙，单位为m2。?驻卩-平衡鼓前后压力差，单位为mpa。?籽-介质密度，kg/m3o4. 4此类泵在小流量运行时应注意汽蚀问题。在小流量运行时泵 的容积效率很低，大部分的泵送介质会经平衡回水管回流到首级叶轮 的入口，泵送介质的温升会较大。该泵试验时，泵运行在5m3/h,使 用温度计测量平衡回水管的温升达到10°co由此可以看出，此类型 泵在输送气化压力对温升比较敏感的介质时，应该注意泵的汽蚀余量 能否满足工况要求。介质温度升高，气化压力也升高，泵容易发生汽 蚀。在实际应用中一些将锅炉给水泵平衡机构回水管接到除氧器上, 而非接到泵的吸入段上，就是为了将已经温升的锅炉水引到别处，以 降低泵的必需汽蚀余量。5结束语此次我厂设计生产的低比转速多级离心泵dy12-80bx8已经在用 户现场安装调试完毕，装置已经投产。口从开车以来用户反馈运转良 好，暂无售后服务记录。由此可见，该泵可以推广使用。参考文献1沈阳水泵研究所