[发明专利]一种离心泵多工况水力设计方法

说明书

本发明提供了一种离心泵多工况水力设计方法，主要核心思想是：将性能曲线的控制分为两个阶段来实现，一是从零流量至设计工况流量间的性能曲线主要通过控制关死扬程与设计扬程的比值Hr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Qr来实现。控制方法主要按照比转速的大小，对现有叶轮出口直径、叶轮出口宽度修正的基础上，通过联立以比转速为已知量的相应多项关系式来实现水力设计要求。

技术领域

本发明涉及到一种离心泵水力设计方法，特别涉及一种离心泵多 工况水力设计方法。

背景技术

离心泵由于其具有性能适用性高、体积小、结构简单、寿命长等突出优点应用领域广泛，离心泵的研究得到迅速发展，已建立了一批优秀的水力模型，目前国内外对离心泵的设计方法理论已经取得了较大的成绩，工程上实用的离心泵水力设计方法主要有：模型换算法，速度系数法，面积比原理，自由旋涡理论等。目前，国内离心泵的高效水力设计方法，仍然以速度系数法和相似设计理论为主，多采用理论与经验相结合的方法，大部分公式中的系数都是根据经验给一定范围，无法准确地选择系数；或者还有一部分系数需要通过图表来选择。因此，这样带有选择的盲目性设计容易造成水力性能参数的不确定性。

多 工况水力设计方法已经有部分学者或工程师进行研究，其研究的主要内容主要有一下几种类型：一种是借助现有的CFD软件及算法软件进行多工况水力设计，其主要特征是借助软件进行设计，缺乏工程应用性；二是针对多级泵的多工况水力设计，其主要特征是借助不同水力模型进行组合而达到多工况水力设计的目的，其缺点主要是针对多级泵的多工况水力设计。

目前，对单级离心泵的多 工况水力设计方法主要是依靠经验进行设计，其设计结果带有大量不可预知性，因此，对离心泵进行可控多工况水力设计是相当有必要的。

发明内容

为解决现有离心泵在进行水力设计时，无法准确控制性能曲线的变化规律而达不到多工况水力设计的目的，本发明提供了一种可控离心泵多工况水力设计方法。本发明的主要核心思想是：将性能曲线的控制分为两个阶段来实现，一是从零流量至设计工况流量间的性能曲线主要通过控制关死点扬程与设计扬程的比值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。

控制H_r的方法主要是在一定的比转速范围内，针对不同叶轮叶片数和叶轮出口安放角，按照比转速的大小，对现有叶轮出口直径、叶轮出口宽度修正的基础上，通过联立以比转速为已知量的相应多项关系式来实现水力设计要求；控制Q_r的方法主要是在一定的比转速范围内，针对不同的叶轮叶片数和叶片安放角，按照比转速的大小，在充分考虑叶轮出口叶片间总面积与压水室后补面积比值的基础上，通过联立以比转速为已知量的相应多项关系式来实现水力设计要求。

用本发明设计的叶轮不仅改善了叶轮内部流动情况，保证了离心泵在设计工况点不变的情况下，通过控制H_r、Q_r来实现对性能曲线的控制，最终实现多工况水力设计的目的。实现上述目的所采用的的技术方案：

1.比转速n_s，其计算公式如下：

式中：

n_s-比转速；

Q_d-设计工况点流量，立方米/秒；

n-叶轮转速，转/分钟；

H_d-设计工况点扬程，米；

2.关死点扬程与设计扬程的比值H_r，其计算公式如下：

式中：