泵叶轮直径切割及应用

杨荣霞

摘 要：泵的历史悠久，最早记录原型为阿基米德式螺旋抽水机，从最开始的为民生服务，到现在广泛被应用于各行各业。在我国泵发展之际，更多的是综合考虑、联合设计。但用户实际需求更加的多样化，考虑资源节约及面对社会经济压力，相关各方在项目设计时，都在考虑其工况通用性。本文阐述的切割方案通过验证，已投入生产及实际使用，按目前生产及用户反馈信息，该切割方式能一定范围的拓宽泵使用工况。

关键词：泵、叶轮、切割、用户需求、经济效益、资源

前言

随着社会的发展，泵不再定义为“水泵”，其输送介质类型拓宽至化学溶液类、油类、污泥类、矿石类等。根据实际需要，每一种类型介质的运行工况千差万别，虽然项目设计时，工况尽量靠近泵联合设计时范围，但随着精益求精的社会要求，设计之外的工况同时被相同程度的需要。

泵特性曲线上的每一个点都对应着一个工况，泵在最高效率点工况下运行时是最理想的，但实际中的工况不一定和最高效率点下的性能相一致，要想使每一个用户要求的泵都在泵最高效率点下运行，那样做需要的泵规格就太多了。

更多泵的过流部件涉及零件，多数为铸造件，其需要相应的模具才能铸造成型，一种泵对应一套模具的话，生产成本太高，生产原材料成本及管理成本过高，泵利用率相对较低，不利用资源节约的理念。

1、概述

究其供與需的本质，其矛盾在于用户工况的多样化需求与泵在高效点运行两者间。解决矛盾，即解决需求工况与泵规格型号问题。本文描述技术方案：（1）、增加每种规格型号的性能曲线数量，（2）、拓宽每条性能曲线下的运行范围。将每一种规格型号下的单工况运行变为多工况可选择运行。泵在偏离最高效率点工况运行时，虽然会增加运行期间成本，但可通过控制其可选的运行区间范围，控制其成本的增加量。

从泵的整个寿命周期来看，节约了社会资源。

2、技术问题

对于泵，最理性的状态是用户实际需要运行正好在泵最高效率处，但泵原设计最高效率点只有一个，对现实需要很为局限，为此，通常情况下，会确定一个范围，通常以效率下降5%～8%为界，即从设计点为基准，向其右侧、左侧、下侧方向，效率下降约5%～8%范围内，此范围即为泵推荐运行范围。

当选用工况超过其最高效率处时，泵抗气蚀性能下降。选用工况越接近n曲线（见图Ⅰ），叶轮切割量越大，泵综合性能下降越大，且对大流量、低扬程泵而言，叶轮的盖板、叶片的空间切割量不足，如果还是按常规切割方法，离心泵叶轮会被切割为靠近混流泵叶轮，其效率下降较快，更不利于节能要求，同时泵不平稳运行概率上升，减少了泵的使用寿命。

3、技术操作方案

推荐运行范围，即曲线1（流量-扬程）、曲线n（流量-扬程），曲线a（相似抛物线）、曲线b（相似抛物线）形成的中间区域（见图Ⅰ阴影区域）。通常以效率下降5%～8%为界（c为流量-效率曲线），范围内取小或取大根据不同泵的设计情况而定，一般运行曲线较广的，取8%范围，反之取5%。有时候，如果泵运行性能曲线较好，可以根据实际情况略超出该范围选择。

ηN—最高效率，即额定流量点效率;QN—额定流量。

在推荐运行范围内，有两种选择方案：

1）、同一条流量-扬程曲线上（即曲线1或2或...n），运行工况的选择可以沿横坐标向右移动，在一个范围内选取需要工况点;

2）、不同流量-扬程曲线上（即曲线1、2、...n），运行工况的选择可以沿纵坐标向下移动，在一个范围内选取需要工况点。

本文阐述的内容，主要针对工况离开曲线1，至曲线n情况下，叶轮直径的切割方式作以实验。经过多次试验发现：为保证泵性能降低的慢，当叶轮切割量过大时，选择叶轮斜切更好。叶轮斜切时，倾斜角度不易过大，应综合其水力尺寸，叶片切割斜度尽量接近轴面截线斜度。

如图Ⅱ示，其平行切割为叶轮常规切割方式，叶轮D2/Dj值较大，在推荐运行的范围内，叶轮切割空间足够，平行切割的方式简单、易操作，更有利于缩短加工工时，提高工作效率。图中Dj为叶轮水力进口直径，D2为曲线1对应叶轮直径，D’2为曲线n对应叶轮直径，直径D’2是在直径D2基础上切割而来。

如图Ⅲ示，叶轮D2/Dj值较小，这种情况下，为保证叶轮前、后盖板流线有足够长度，叶轮斜切割更为稳妥。图中Dj为叶轮水力进口直径，D2为曲线1对应叶轮直径，D’2min及D’2max为曲线n对应叶轮直径，两个直径表达出叶轮叶片斜切割的具体倾斜度，直径D’2min及D’2max是在直径D2基础上切割而来，倾斜度尽量接近轴面截线斜度。

结束语

本文主要针对泵叶轮切割方式作以案例说明及论证，结合用户使用需求及现有泵规格型号，进行了梳理，在叶轮切割方式上加以分析并实验，旨在更合理的拓宽泵运行区间，减少泵规格型号，充分利用资源。同时针对技术措施方案作以说明及验证描述，从该种切割方式投入以来，用户满足度提升，我公司现有产品规格型号更能满足市场不同工况需求。减少了泵规格型号数量，避免开发及制作模具，及时响应市场需求的同时，缩短了整体的生产周期，降低了时间成本及人工成本。

不断吸收学术成果及继续跟进用户使用情况，不断了解用户的实际需求，持续改进泵各结构，在保证泵组安全稳定运行的基础上为用户创造了更好的使用、操作条件，同时为生产方节约了制造成本及管理费用。

参考文献

[1]泵与风机，第5版，2008。

[2]关醒凡.现代泵设计手册，中国宇航出版社，2011。