改進(jìn)葉輪進(jìn)口的幾何形狀,當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速和流量確定后,泵的汽蝕余量?jī)H與吸入室和葉輪入口幾何形狀有關(guān)。所以提高水泵的抗汽蝕性能的主要措施之一是改進(jìn)葉輪入口的幾何形狀。
(1) 采用較低的葉輪進(jìn)口速度
增大葉輪進(jìn)口直徑,可以降低葉輪入口速度,提高泵的汽蝕性能,但泵的水力效率降低。
(2) 增大葉片入口邊寬度
可以使葉輪入口相對(duì)速度減小,從而提高泵的汽蝕性能。
(3) 葉輪蓋板進(jìn)口部分曲率半徑
由于葉輪進(jìn)口部分的流液在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用的影響,靠前蓋板處壓力低、流速快,造成葉輪進(jìn)口速度分布不均勻。適當(dāng)增加蓋板的曲率半徑,有利于減小前蓋板和改善速度分布的均勻性,減小泵進(jìn)口部分的壓力降,從而使NPSHr小,提高泵的杭汽蝕性能。
(4) 葉片進(jìn)口邊的位置和葉片進(jìn)口部分的形狀
葉片進(jìn)口邊適當(dāng)向吸入口方向延伸,可使液體提早接受葉片的作用,且能增加葉片表面積,減小葉片工作面和背面的壓差。另外,葉片前伸,使進(jìn)口邊所在的半徑減小,從而使壓降減小。但是。葉片前伸后要求葉片做得很薄,否則排擠嚴(yán)重。
葉片進(jìn)口邊傾斜,使得各個(gè)點(diǎn)的圓周適度壓差不同。一般軸面速度沿進(jìn)口邊近似均勻分布,則進(jìn)口邊各點(diǎn)的相對(duì)液流角不同。為了符合這種流動(dòng)情況,減小沖擊損失,葉片進(jìn)口邊應(yīng)作成空間扭曲形狀。這就是目前很多低比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪葉片進(jìn)口部分也作成扭曲葉片的原則。
(5) 葉片進(jìn)口沖角
葉片進(jìn)口沖角,通常都大于進(jìn)口相對(duì)液流角,即β1>β'1,正沖角△β=β1-β'1;沖角值通常為△β=3°~10°,個(gè)別情況大到15°。采用正沖角能提高抗汽蝕性能,而且對(duì)效率影響不大,其理由如下:
1) 增大了葉片進(jìn)口角β1,從而可以減小葉片的彎曲,增大葉片進(jìn)口過流面積,減小葉片的排擠。這些因素都將減小葉片的排擠。這些因素都將減小壓降,提高泵的抗汽蝕性能;
2) 采用正沖角,在設(shè)計(jì)流量下,液體在葉片進(jìn)口背面產(chǎn)生脫。因?yàn)楸趁媸侨~片間流道的低壓側(cè),該脫流引起的漩渦不易向高壓側(cè)擴(kuò)散,因而漩渦被控制在局部,對(duì)汽蝕的影響較小。反之,負(fù)沖角時(shí)液體在葉片工作面產(chǎn)生漩渦,該漩渦易于向低壓側(cè)擴(kuò)散,對(duì)汽蝕影響較大。如此可見,在正沖角時(shí),壓降系數(shù)在很大正沖角范圍內(nèi)變化不大,在負(fù)沖角時(shí),急劇上升;
3) 泵的流量增加時(shí),β'1增大,采用正沖角可以避免泵在大流量下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)負(fù)沖角。
(6) 葉片進(jìn)口厚度
葉片進(jìn)口厚度越薄,越接近流線型,葉片Zui大厚度離進(jìn)口越遠(yuǎn),葉片進(jìn)口的壓降越小,泵的抗汽蝕性能越好。葉片進(jìn)口形狀對(duì)壓降影響是十分敏感的。
(7) 葉輪上的平衡孔,其中的泄流對(duì)進(jìn)入葉輪的主流起破壞作用,平衡孔面積應(yīng)不小于密封環(huán)間隙的5倍,以減小泄流速度,從而減小對(duì)主流的影響,提高泵的抗汽蝕性能。
(8) 光潔度
葉輪進(jìn)口部分越光滑,水力損失越小,會(huì)明顯提高泵的抗汽蝕性能。
(9) 采用抗汽蝕材料
當(dāng)由于使用條件所限,不可能完全避免發(fā)生汽蝕時(shí),可采用抗汽蝕材料來制葉輪,以延長(zhǎng)葉輪的使用壽命。一般來說,零件表面越光,材料強(qiáng)度和韌性越高,硬度和化學(xué)穩(wěn)定性越高,則材料的抗汽蝕性能越好。
(10) 采用誘導(dǎo)輪提高泵的抗汽蝕性能
在離心泵葉輪前加誘導(dǎo)輪能提高泵的抗汽蝕性能,而且效果很顯著。實(shí)踐證明,離心泵加了誘導(dǎo)輪之后,泵的汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)可達(dá)到3000左右。 在工藝流程設(shè)計(jì)時(shí),可以適當(dāng)提高裝置,防止發(fā)生汽蝕;
1) 減小幾何聽吸上高度(或增加幾何倒灌高度);
2) 減小吸入損失,為此可設(shè)法增加管徑,盡量減少管路長(zhǎng)度,彎頭和附件等;
3) 泵在大流量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)NPSHr增加,NPSHa減小。所以在確定安裝高度時(shí),應(yīng)使NPSHa比NPSHr大得多,否則應(yīng)防止長(zhǎng)時(shí)間在大流量下運(yùn)行。
4) 在同樣轉(zhuǎn)速和流量下,采用雙吸泵。由汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)公式可知,如果汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速和流量相同的兩臺(tái)泵,采用雙吸葉輪的泵的NPSHr相對(duì)于單吸葉輪泵的0.63倍。
5) 泵發(fā)生汽蝕時(shí),應(yīng)用流量調(diào)小或降速運(yùn)行。