一种潜水泵水力设计方法与流程

1.本申请涉及水泵的技术领域，尤其是涉及一种潜水泵水力设计方法。


背景技术：

2.高速井用潜水泵是提取地下水的重要设备，在农村、工厂、矿山、自来水公司、地热开发和油田等地或领域都有广泛的应用。目前，高速井用潜水泵采用的多级离心泵水力模型一般按照清水介质条件进行设计，具有很好的水力效率和介质通过能力。但是在实际应用过程中，离心泵输送水体时含有大量泥沙，携带泥沙的水体在进入导叶时会冲击导流壳，长期作用下，导流壳会被磨损破坏，从而影响整个高速井用潜水泵的运行。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本申请的目的之一是提供一种潜水泵水力设计方法，其具有能够降低泥沙对导流壳冲击所造成的磨损，提高泵的运行可靠性和使用周期的优点。
4.本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种潜水泵水力设计方法，叶轮的子午面流线函数适合以下关系：
6.设子午面流线函数为f(x)，则
7.当0《x《x1时，
8.当x1《x《x2时，
9.当x2《x《x3时，
10.式中：x是距离叶轮进口的水平距离；x1是进口圆弧段与直线段的交点与叶轮进口的水平距离；x2是出口圆弧段与直线段的交点与叶轮进口的水平距离；x3是整个叶轮子午面的水平长度；k是系数，c是常值。
11.本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：叶轮具体参数公式如下：
[0012][0013]
d2＝9.35k(ns/100)-1/2
(q/n)
1/3
；(6)
[0014][0015]
d5＝d
3-2b
1-2b2；(8)
[0016][0017]
[0018][0019]
1.1≤s1/s2≤1.3；(12)
[0020][0021]
式中：d1为叶轮轮毂直径；mn为扭矩；[τ]为材料的许用切应力；d2为叶轮进口直径；ns为泵的比转速；k为修正系数；q为设计流量；n为转速；b1为前盖板厚度；b2为叶轮预留间隙；d3为导流壳内壁直径；b3为动静间隙；θ为叶轮出口倾斜角度；d5为叶轮出口直径。
[0022]
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：导叶进口安放角β应满足
[0023]
本发明的有益效果是：采用该方法设计的井用潜水泵，延长了泵在含固体颗粒介质中的使用寿命，并且有效提高了潜水泵的运行可靠性和水力性能，在提取地下水时具有更优的应用前景。
附图说明
[0024]
图1为本发明叶轮子午面图；
[0025]
图2为本发明叶轮及导叶子午面图。
[0026]
附图标记：1、叶轮；2、导流壳。
具体实施方式
[0027]
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
[0028]
参照图1和图2，为本申请公开的一种潜水泵水力设计方法，其中，叶轮出口段为圆弧段，有利于提高叶轮内部通过面积，可提高叶轮水力效率。叶轮中的流体介质直接进入导叶，减少对导流壳产生冲击，提高高速井用潜水泵的使用期限。为了避免导流壳磨损破坏，本发明通过以下函数关系确定叶轮子午面几何形状。
[0029][0030]
当0《x《x1时，
[0031]
当x1《x《x2时，
[0032]
当x2《x《x3时，
[0033]
式中：x是距离叶轮进口的水平距离，单位：m；x1是进口圆弧段与直线段的交点与叶轮进口的水平距离，单位：m；x2是出口圆弧段与直线段的交点与叶轮进口的水平距离，单位：m；x3是整个叶轮子午面的水平长度，单位：m；k是系数，与速度分布有关，当主要考虑效率时，k＝0.08～0.1；当兼顾效率和汽蚀时，k＝0.06～0.08；当主要考虑汽蚀时，k＝0.04～0.06；c是常值，一般取0《c《tanθ，其中θ为叶轮出口倾斜角度。
[0034]
叶轮具体参数公式如下：
[0035][0036]
d2＝9.35k(ns/100)-1/2
(q/n)
1/3
；(6)
[0037][0038]
d5＝d
3-2b
1-2b2；(8)
[0039][0040][0041][0042]
1.1≤s1/s2≤1.3；(12)
[0043][0044]
x1＝(0.45～0.55)x2；(14)
[0045][0046]
x3＝(1.9～2.1)x2；(16)
[0047]
式中：d1为叶轮轮毂直径，单位：m；mn为扭矩，单位：n
·
m；[τ]为材料的许用切应力，单位：pa；d2为叶轮进口直径，单位：m；ns为泵的比转速；k为修正系数，当主要考虑效率时，k＝3.5～4.0；当兼顾效率和汽蚀时，k＝4.0～4.5；当主要考虑汽蚀时，k＝4.5～5.5；q为设计流量，单位：m3/s；n为转速，单位：r/min；b1为前盖板厚度，单位：mm；b2为叶轮预留间隙，单位：mm，一般大于1.5mm；d3为导流壳内壁直径，单位：m；b3为动静间隙，单位：mm；θ为叶轮出口倾斜角度，单位：度；d5为叶轮出口直径，单位：m。
[0048]
导叶进口安放角β应满足
[0049]
本实施例的实施原理为：采用上述设计能够延长泵在含固体颗粒介质中的使用寿命，并且有效提高了潜水泵的运行可靠性和水力性能，在提取地下水时具有更优的应用前景。
[0050]
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。


技术特征：
1.一种潜水泵水力设计方法，其特征在于：叶轮的子午面流线函数适合以下关系：设子午面流线函数为f(x)，则当0<x<x1时，当x1<x<x2时，当x2<x<x3时，式中：x是距离叶轮进口的水平距离；x1是进口圆弧段与直线段的交点与叶轮进口的水平距离；x2是出口圆弧段与直线段的交点与叶轮进口的水平距离；x3是整个叶轮子午面的水平长度；k是系数，c是常值。2.根据权利要求1所述的一种潜水泵水力设计方法，其特征在于：叶轮具体参数公式如下：d2＝9.35k(n
s
/100)-1/2
(q/n)
1/3
；(6)d5＝d
3-2b
1-2b2；(8)；(8)；(8)1.1≤s1/s2≤1.3；(12)式中：d1为叶轮轮毂直径；m
n
为扭矩；[τ]为材料的许用切应力；d2为叶轮进口直径；n
s
为泵的比转速；k为修正系数；q为设计流量；n为转速；b1为前盖板厚度；b2为叶轮预留间隙；d3为导流壳内壁直径；b3为动静间隙；θ为叶轮出口倾斜角度；d5为叶轮出口直径。3.根据权利要求1所述的一种潜水泵水力设计方法，其特征在于：导叶进口安放角θ应满足

技术总结
本申请涉及一种潜水泵水力设计方法，涉及水泵的技术领域，叶轮的子午面流线函数适合以下关系：设子午面流线函数为F(x)，则当0<x<x1时，当x1<x<x2时，当x2<x<x3时，式中：x是距离叶轮进口的水平距离；x1是进口圆弧段与直线段的交点与叶轮进口的水平距离；x2是出口圆弧段与直线段的交点与叶轮进口的水平距离；x3是整个叶轮子午面的水平长度；k是系数，c是常值。本申请具有能够降低泥沙对导流壳冲击所造成的磨损，提高泵的运行可靠性和使用周期的优点。高泵的运行可靠性和使用周期的优点。高泵的运行可靠性和使用周期的优点。


技术研发人员：葛杰 杨阳 王川 陈雄欢 王辉 任兵 王师 莫巧平 沈忠夫
受保护的技术使用者：新界泵业（浙江）有限公司
技术研发日：2022.11.08
技术公布日：2023/3/21