Ja vēlaties optimizēt centrbēdzes sūkņa lāpstiņriteņu konstrukciju. Tāpēc ir jāprecizē optimizācijas mērķis: uzlabot inhalācijas veiktspēju? Vai uzlabot sūkņa efektivitāti? Pielāgojiet Q-H līknes pieauguma amplitūdu... un pēc tam optimizējiet to atbilstoši īpašām vajadzībām. Galvenā hidrauliskā sastāvdaļa, kas ietekmē centrbēdzes sūkņu veiktspēju, ir lāpstiņritenis, kā arī plūsmas komponenti, piemēram, spirāles/vadlīnijas, kas ir saskaņotas ar to.
Šķidruma mehānika ir daļēji teorētiska un daļēji empīriska disciplīna, un joprojām ir daudzas jomas, kuras nevar precīzi izstrādāt, simulēt un paredzēt, piemēram, nespēja precīzi simulēt šķidrumu patieso plūsmas stāvokli un to ietekmi uz sūkņa veiktspēju dažādās struktūrās, temperatūrās un sūknēšanas vidē. Tāpēc šajā rakstā var tikai īsi izskaidrot, kā optimizēt centrbēdzes sūkņa lāpstiņriteni, lai uzlabotu tā sūkšanas un hidraulisko veiktspēju no kvalitatīva viedokļa, apvienojot to ar pieredzi. Tikai uzziņai.
1. Uzlabojiet ieelpošanas veiktspēju
Ir divu veidu lāpstiņriteņa lāpstiņu liekšana: liece uz priekšu un liece atpakaļ. Pateicoties efektivitātei, palielinot jaudu, piedodot šķidrumam lielu rotācijas spēku un novēršot plūsmas atdalīšanu, centrbēdzes sūkņi parasti izmanto aizmugurējos izliektos lāpstiņu lāpstiņu.
Sūkņa korpusam kavitācijas darbību un sūkņa veiktspēju lielā mērā ietekmē lāpstiņriteņa ieplūdes ģeometriskā forma un laukums. Kavitāciju var ietekmēt daudzi ģeometriski faktori lāpstiņriteņa ieejā, piemēram, ieplūdes un rumbas diametrs, lāpstiņas ieplūdes leņķis un augšupvērstās plūsmas krišanas leņķis, lāpstiņas skaits un biezums, lāpstiņas rīkles laukums, virsmas raupjums, lāpstiņas priekšējās malas profils utt. Turklāt tas ir saistīts arī ar lāpstiņriteņa lāpstiņu ārējo diametru (vai vadotnes izmēriem starp sūkņa lāpstiņām un spraugu). spirāles sūkņi).
1) lāpstiņriteņa ieplūdes diametrs/ieplūdes laukums
Lai uzlabotu centrbēdzes sūkņu sūkšanas veiktspēju, dizaineri parasti to panāk, palielinot lāpstiņriteņa ieplūdes diametru. Šodien šī projektēšanas metode joprojām tiek izmantota centrbēdzes sūkņu inženiertehniskajā projektēšanā.
Ja vārpstas diametrs ir vienāds un diametra klīrenss pie lāpstiņriteņa mutes gredzena ir vienāds, jo labāka ir sūkšanas veiktspēja (jo lielāks ir lāpstiņriteņa ieplūdes laukums, jo augstāka ir sūkšanas īpatnējā ātruma vērtība), jo lielāks ir klīrensa laukums pie lāpstiņriteņa mutes gredzena, kas nozīmē, ka noplūdes apjoms ir lielāks un sūkņa efektivitāte ir zemāka.
Tomēr, lai uzlabotu sūkšanas veiktspēju, palielinot lāpstiņriteņa ieplūdes diametru, īpaša uzmanība jāpievērš:
Nav pieļaujams, ka sūkšanas īpatnējā ātruma vērtība būtiski pārsniedz attiecīgajos standartos un specifikācijās norādītās vērtības, pretējā gadījumā tas radīs šauru, stabilu sūkņa darbības diapazonu.
2) Asmens priekšējās malas forma
Atbilstoši priekšējās malas lāpstiņas biezuma mehāniskajiem un ražošanas ierobežojumiem, izmantojot parabolisko profilu, var uzlabot lāpstiņriteņa sūkšanas veiktspēju. Eliptiskās kontūras sūkšanas veiktspēja ir otrā, un šī forma ir noklusējuma kontūras izvēle priekšējai malai, jo tā var viegli izpildīt lāpstiņas priekšējās malas biezuma mehāniskos un ražošanas ierobežojumus.
3) lāpstiņriteņa pārsega plāksnes ieplūdes daļas izliekuma rādiuss
Sakarā ar centrbēdzes spēku, kas iedarbojas uz šķidruma plūsmu lāpstiņriteņa ieejā pagrieziena punktā, spiediens ir zems un plūsmas ātrums ir augsts pie priekšējās pārsega plāksnes, kā rezultātā lāpstiņriteņa ieejā ir nevienmērīgs ātruma sadalījums. Atbilstoši palielinot vāka plāksnītes ieplūdes daļas izliekuma rādiusu, ir izdevīgi samazināt absolūto ātrumu pie priekšējās pārsega plāksnes (nedaudz priekšā lāpstiņas ieplūdei) un uzlabot ātruma sadalījuma vienmērīgumu, samazinot spiediena kritumu sūkņa ieplūdes daļā, tādējādi samazinot NPSHR un uzlabojot sūkņa pretkavitācijas veiktspēju.
4) Lāpstiņas ieplūdes malas novietojums un ieplūdes daļas forma
Lāpstiņas ieplūdes mala stiepjas sāniski pret iesūkšanas atveri, izmantojot aizmugures lāpstiņas ieplūdes malu (ieplūdes mala neatrodas uz vienas ass, un ārējā mala ir nobīdīta ar noteiktu leņķi atpakaļ), kas ļauj šķidruma plūsmai rumbas pusē iepriekš uztvert asmeņa darbību un palielināt spiedienu.
Lāpstiņas ieplūdes mala stiepjas uz priekšu un sasveras, izraisot atšķirīgus apkārtmēra ātrumus katrā punktā. Parasti aksiālais ātrums tiek sadalīts aptuveni vienmērīgi pa ieplūdes malu, kā rezultātā katrā ieplūdes malas punktā ir atšķirīgi relatīvie plūsmas leņķi. Lai atbilstu šai plūsmas situācijai un samazinātu trieciena zudumus, lāpstiņas ieplūdes atverei jābūt telpiski savītai, tāpēc daudzas zema -ātruma lāpstiņas ieplūdes daļas tiek izgatavotas arī par savītām lāpstiņām.
5) Lāpstiņas ieplūdes leņķis
Dizaina nosacījums izmanto nedaudz lielāku pozitīvo uzbrukuma leņķi, lai palielinātu asmeņu ieplūdes leņķi, samazinātu lāpstiņu ieplūdes lieces, samazinātu asmeņu pārvietošanos, palielinātu asmeņu ieplūdes plūsmas laukumu un tādējādi uzlabotu sūkšanas veiktspēju. Vienlaikus tas uzlabos arī darbības vidi intensīvas satiksmes apstākļos, lai samazinātu satiksmes zudumus. Tomēr uzbrukuma leņķim nevajadzētu būt pārāk lielam, pretējā gadījumā tas ietekmēs efektivitāti.
6) Lāpstiņas ieplūdes biezums un gludums
Atbilstoši samaziniet lāpstiņas ieplūdes biezumu un noapaļojiet to, lai tas būtu tuvāk racionalizētai formai. Lāpstiņas biezuma samazināšana ne tikai paplašina lāpstiņriteņa iesūkšanas kanāla laukumu, samazina plūsmas ātrumu un palielina spiedienu (lāpstiņas ieplūdes forma ir ļoti jutīga pret spiediena kritumu), bet arī uzlabo lāpstiņas un lāpstiņas ieplūdes virsmas gludumu, samazinot pretestības zudumus. Visi šie pasākumi ir noderīgi, lai uzlabotu sūkņa sūkšanas veiktspēju.
7) Līdzsvara caurums
Līdzsvara caurumam uz lāpstiņriteņa ir zināma destruktīva ietekme uz galveno plūsmu, kas ieplūst lāpstiņritenī noplūdes dēļ (līdzsvara atveres laukums nedrīkst būt mazāks par 5 reizēm par blīvējuma spraugas laukumu, lai samazinātu noplūdes plūsmas ātrumu un tādējādi samazinātu ietekmi uz galveno plūsmu). Pētījumi ir parādījuši, ka, atverot lāpstiņriteņa līdzsvara atveri, virpuļa intensitāte aiz lāpstiņriteņa samazināsies, un daži virpuļi var pat izzust, uzlabojot sūkņa sūkšanas veiktspēju.
8) Darbrata izejas diametrs
Neliels lāpstiņriteņa diametra samazinājums tikai nedaudz palielinās NPSHR. Bet, kad diametrs samazinās par 5% līdz 10%, NPSHR ievērojami palielināsies, jo lāpstiņas garuma samazināšana palielinās specifiskās lāpstiņu slodzes, tādējādi ietekmējot ātruma sadalījumu lāpstiņriteņa ieejā.
Piezīmes:
1) Centieties izvairīties no lāpstiņriteņa ieplūdes laukuma palielināšanas metodes, lai uzlabotu sūkšanas veiktspēju, un izvairieties no ievērojama sūkšanas īpatnējā ātruma pārsniegšanas, pretējā gadījumā ir viegli izraisīt ieplūdes atteci un paplašināt sūkņa nestabilo darbības zonu.
2) Jāizvairās no lāpstiņas kanāla sindroma kavitācijas. Šāda veida kavitācijas bojājumus izraisa mazā atstarpe starp vadošajām lāpstiņām (vironsūkņiem) vai spirālēm (spirālveida sūkņiem) un lāpstiņriteņa lāpstiņu ārējo diametru. Kad šķidrums plūst caur mazo kanālu, šķidruma ātruma palielināšanās izraisa šķidruma spiediena samazināšanos, lokālu iztvaikošanu un burbuļu veidošanos, kas pēc tam plīst pie lielāka spiediena, izraisot kavitāciju.
2. Uzlabot hidraulisko veiktspēju
Ir daudz faktoru, kas ietekmē sūkņu hidraulisko veiktspēju, un galvenie faktori, kas ietekmē lāpstiņriteņu hidraulisko efektivitāti, ir dažādi zudumi. Konkrēti, ir:
1) Lapu skaits
Centrbēdzes sūkņiem lāpstiņu skaita palielināšana kopumā var uzlabot šķidruma plūsmu un attiecīgi palielināt sūkņa galvu. Tomēr, palielinot lāpstiņu skaitu, tiks samazināts kanāla plūsmas laukums, kā rezultātā palielināsies plūsmas ātrums un lāpstiņu berzes zudums.
Tāpēc pārmērīgs lāpstiņu skaita palielinājums ne tikai samazina efektivitāti un pasliktina lāpstiņriteņa kavitācijas veiktspēju, bet arī var izraisīt sūkņa darbības līknes izciļņu. Turklāt asmeņu skaita palielināšanās izlīdzinās galvas raksturlīknes augšupejošu tendenci (no nominālā punkta) līdz kritiskajam miršanas punktam; Gluži pretēji, samazinoties asmeņu skaitam, galvas raksturlīkne kļūst stāvāka. Parasti centrbēdzes sūkņa lāpstiņriteņiem ar lielu lāpstiņu skaitu tiek izvēlēti 5-7 asmeņi.
2) Garas un īsas lapas
Pētījumi ir parādījuši, ka jebkura īsu un garu lāpstiņu kombinācija sūkņa lāpstiņritenī būs noderīga sūkņa efektivitātes uzlabošanai, jo tā var efektīvi novērst jebkādu pamošanās plūsmas attīstību, ko izraisa nevienmērīgs ātruma sadalījums lāpstiņriteņa ieplūdes atveres tuvumā.
3) Vīti asmeņi
Eksperimenti ir parādījuši, ka sūkņiem ar savītām lāpstiņām ir augstāka efektivitāte projektētā darbības punkta tuvumā un lielas plūsmas zonās, salīdzinot ar sūkņiem ar izliektām lāpstiņām. Tajā pašā laikā sūkņiem ar savītām lāpstiņām kritiskajā punktā ir augstāka galva nekā tiem, kuriem ir izliektas lāpstiņas (kas var mainīt galvas raksturlīknes augšupejošu tendenci kritiskajā punktā, īpaši zema īpatnējā ātruma centrbēdzes sūkņiem, kas var efektīvi uzlabot/likvidēt izciļņus).
4) Darbrata izejas diametrs
API 610 standarts neļauj sūkņiem sasniegt maksimālo lāpstiņriteņa diametru un prasa lāpstiņriteņa nogriešanu, lai nodrošinātu nepieciešamo sūkņa veiktspēju. Ja sūkņa izvēle ir pārāk liela, lāpstiņriteņa griešana ir salīdzinoši ekonomiska un efektīva metode radītā spiediena un plūsmas samazināšanai. Lai gan lāpstiņriteņa griešana ir efektīvāka nekā droseļvārsta izmantošana, lai izpildītu nepieciešamos darbības nosacījumus, tās efektivitāte parasti ir zemāka nekā pilna izmēra -lāpstiņriteņa efektivitātei, jo lāpstiņriteņa lāpstiņas tiek saīsinātas un palielinās atstarpe starp lāpstiņām un sūkņa korpusu.
Radiālās plūsmas lāpstiņriteņiem to diametrs nedrīkst būt mazāks par 70% no maksimālā projektētā diametra. Sūkņa lāpstiņriteņa diametra samazināšana mainīs arī izplūdes kanāla platumu, lāpstiņas izplūdes leņķi un lāpstiņas garumu. Jo vairāk lāpstiņriteņa diametrs samazinās no maksimālā diametra, jo vairāk sūkņa efektivitāte samazināsies, nogriežot lāpstiņriteni, un augstākais efektivitātes punkts novirzīsies uz zemāku plūsmas ātrumu.
3. Citu parametru ietekme uz sūkņa darbību
1) Darbrata lāpstiņas platums
Palielinoties lāpstiņas platumam, šķidruma spiediens samazinās, tāpēc galva samazināsies, palielinoties lāpstiņas lāpstiņas platumam; Lāpstiņas platuma ietekme uz optimālā efektivitātes punkta efektivitāti parasti nav nozīmīga (palielinoties lāpstiņas platumam, optimālā efektivitātes punkta efektivitāte var nedaudz palielināties), taču, samazinoties lāpstiņas platumam, augstas -efektivitātes zona pārvietosies uz zemāku plūsmas ātrumu. Efektivitātes ietekme ir nozīmīgāka pie lielākiem tilpuma plūsmas ātrumiem, citiem vārdiem sakot, palielinoties lāpstiņas platumam, efektivitātes līkne strauji samazinās pa labi no optimālā efektivitātes punkta.
2) Darbrata izplūdes lāpstiņas leņķis
Jo lielāks ir izplūdes lāpstiņas leņķis, jo augstāka galva pie noteikta ātruma, taču uz zemākas efektivitātes un nodiluma veiktspējas rēķina. Apakšējais izplūdes lāpstiņas leņķis palielina efektivitāti un asmens garumu, bet uz galvas samazināšanas rēķina. Tāpēc eksporta lāpstiņas leņķis parasti ir jāoptimizē, lai panāktu šo faktoru līdzsvaru. Galva palielinās, palielinoties izplūdes lāpstiņas leņķim, ko var izskaidrot ar izplūdes šķērsgriezuma-lieluma palielināšanos attiecībā pret palielināto izplūdes lāpstiņu leņķi, kā rezultātā samazinās šķidruma spiediena kritums plūsmas kanālā starp lāpstiņām.
Pētījums liecina, ka maksimālā efektivitātes vērtība samazinās, palielinoties izplūdes lāpstiņas leņķim. Ja izplūdes lāpstiņas leņķis ir mazs, sūkņa efektivitāte augstākā efektivitātes punkta labajā pusē strauji samazināsies.
3) Darbrata izejas sadalītāja lāpstiņa
Pievienojot sadalītāja lāpstiņas lāpstiņriteņa izplūdes pusē, palielināsies sūkņa galva un hidrauliskā efektivitāte, un galvas un efektivitātes pieaugums būs lielāks, palielinoties sadalītāja lāpstiņu garumam. Sadalītāja asmeņu garums parasti nepārsniedz 0,5 reizes par oriģinālo lāpstiņu garumu, atkarībā no lāpstiņriteņa izmēra, lāpstiņu formas un lāpstiņu skaita.
4) Darbrata lāpstiņas izplūdes malas apgriešana
Slīpējot lāpstiņriteņa izplūdes lāpstiņu aizmuguri, tiek paplašināts lāpstiņriteņa izplūdes atveres plūsmas kanāla laukums, tādējādi palielinot lāpstiņriteņa plūsmas ātrumu. Paplašinoties izplūdes kanāla laukumam, palielināsies arī spiediens, un sūkņa optimālais efektivitātes punkts novirzīsies uz augstas plūsmas pusi.
