一种大口径弯管渣浆循环泵的水力模型设计方法
【专利摘要】本发明提供了一种大口径弯管渣浆循环泵的水力模型设计方法，将循环泵的实际工况点性能参数、设计工况点性能参数、渣浆介质特性参数和其水力模型几何尺寸参数之间用新的关系式联系起来，通过循环泵在输送渣浆介质条件下的实际工况点性能参数确定其设计工况点的性能参数值，并给出循环泵的主要几何尺寸参数叶轮外径D，叶轮轮毂直径Dh，循环泵直管段内径Do，循环泵直管段长度L0，后置导叶进口边倾斜角α，后置导叶轴向长度L1和弯管段转弯半径R2的设计公式。用本发明设计的循环泵可实现渣浆介质的大流量高效输送，还可提高循环泵的运行稳定性和汽蚀性能，适用于盐化工、煤炭等领域。
【专利说明】一种大口径弯管渣浆循环泵的水力模型设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种大口径弯管渣浆循环泵的水力模型设计方法，具体的说，涉 及一种适用于渣浆介质大流量、高效、稳定输送要求的循环泵水力模型设计方法。
【背景技术】
[0002] 在盐化工、煤炭等领域的生产流程中，常采用大口径弯管渣浆循环泵机组来输送 含有大量固体颗粒的渣浆介质。目前的大口径弯管渣浆循环泵水力模型均采用传统的模型 换算法进行设计，该方法是在清水轴流泵水力模型设计方法基础上，通过模型换算和叶片 的适当加厚设计完成，其设计过程未考虑到渣浆介质特性参数对循环泵实际工况点性能参 数的影响。因此，使得渣浆循环泵机组在输送渣浆介质条件下的实际工况点往往偏离其水 力模型的设计工况点，形成工况偏离的现象，导致循环泵的效率较低，振动水平较高，叶轮 进口汽蚀现象严重，转子部件的稳定性也较差，并使得循环泵的轴封系统容易损坏，上述问 题严重降低了循环泵机组的可靠性和运行寿命。由于现有的大口径弯管渣浆循环泵机组结 构尺寸和配套电机功率都非常大，工况偏离的影响更为明显，由此所带来的频繁检修费用 和部件损失也非常大。
[0003] 为了使渣浆循环泵在输送渣浆介质条件下的实际工况点与其设计工况点重合，避 免工况偏离的出现，提高泵机组的可靠性和稳定性，本发明提出一种基于循环泵输送渣浆 介质条件下的实际工况点性能参数进行水力模型设计的方法。本发明方法通过将循环泵的 实际工况点性能参数、设计工况点性能参数、渣浆介质特性参数和其水力模型几何尺寸参 数之间用新的关系式联系起来，实现循环泵的实际工况点与设计工况点重合的设计目标， 该设计方法考虑到了渣浆介质特性参数对循环泵汽蚀余量和叶轮几何尺寸参数的影响，改 善了叶轮进口及内部的流场分布，提高了叶轮的水力性能和抗汽蚀的能力，循环泵的稳定 性也得到改善。本发明采用后置导叶结构对叶轮出口流场进行导流，进一步降低了循环泵 弯管段的水力损失，提高了循环泵的效率和输送能力。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种新的大口径弯管渣浆循环泵水力模型设计方法，以使 得循环泵在输送渣浆介质条件下的实际工况点与其设计工况点重合，提高了叶轮的水力性 能、抗汽蚀特性和运行稳定性，从而提高整个循环泵的可靠性和高效输送能力。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
[0006] -种大口径弯管渣浆循环泵的水力模型设计方法，其特征在于：根据循环泵在输 送渣浆介质条件下的实际工况点性能参数确定所述循环泵设计工况点的性能参数，达到循 环泵的实际工况点与所述循环泵设计工况点重合的设计目标；
[0007] 所述循环泵的实际工况点性能参数、设计工况点性能参数、渣浆介质特性参数和 其水力模型几何尺寸参数之间适合以下关系：
【权利要求】
1. 一种大口径弯管渣浆循环粟的水力模型设计方法，其特征在于：根据循环粟在输送 渣浆介质条件下的实际工况点性能参数确定所述循环粟设计工况点的性能参数，达到循环 粟的实际工况点与所述循环粟设计工况点重合的设计目标； 所述循环粟的实际工况点性能参数、设计工况点性能参数、渣浆介质特性参数和其水 力模巧几何尺寸参数之间适合W下关系：
式中：H。是循环粟的设计工况点扬程，单位是米； Hg是循环粟在输送渣浆介质条件下的实际工况点扬程，单位是米； C是渣浆中固体颗粒的体积浓度；单位是％ ; P S是固体颗粒密度，单位是千克/立方 米； P。 是渣浆中液体的密度，单位是千克/立方米；P，是渣浆密度，单位是千克/立方米； d。是固体颗粒的当量直径，单位是米；5 m。,是叶片翼型的最大厚度，单位是米； Z是叶轮叶片数，单位是个；n是叶轮转速，单位是转/分钟； Q。 是循环粟的设计工况点流量，单位是立方米/砂；目。是翼型弦线安放角，单位是度； 目1是翼型进口液流角，单位是度；目2是翼型出口液流角，单位是度； D是叶轮外径，单位是米；Dh是叶轮轮毅直径，单位是米； NPSH。是循环粟的设计工况点的汽蚀余量，单位是米； NPSHg是循环粟在输送渣浆介质条件下的实际工况点汽蚀余量，单位是米； V,是渣浆中固体颗粒的临界沉降速度，单位是米/砂； Pg是循环粟在输送渣浆介质条件下的实际功率，单位是千瓦； g是重力加速度，单位是米/平方砂；n。是循环粟的设计工况点效率，单位是％。
2. 根据权利要求1所述的一种大口径弯管渣浆循环粟的水力模型设计方法，其特征在 于：循环粟的主要几何尺寸参数叶轮外径D，叶轮轮毅直径Dh,循环粟直管段内径D。，循环粟 直管段长度L。，后置导叶进口边倾斜角a，后置导叶轴向长度Ll和弯管段转弯半径R,的设 计公式如下：
Db = kdD Do = k"D L。= 0. 8D。 a = 22。?30。 Li = 0. 3D。 民2 二 I. 2D。 式中；D是叶轮外径，单位是米；n是叶轮转速，单位是转/分钟； n,是叶轮比转速；H。是循环粟的设计工况点扬程，单位是米； P，是渣浆密度，单位是千克/立方米；Dh是叶轮轮毅直径，单位是米； kd是修正系数，kd = 0. 45?0. 55 ;D。是循环粟直管段内径，单位是米； k。是修正系数，k。= 1. 02?1. 08 ;L。是循环粟直管段长度，单位是米； a是后置导叶进口边倾斜角，单位是度； Li是后置导叶轴向长度，单位是米；Rs是弯管段转弯半径，单位是米。
【文档编号】F04D29/18GK104235055SQ201410349756
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】严建华, 欧鸣雄, 盛绛, 滕国荣, 朱连帮 申请人:江苏双达泵阀集团有限公司