一种基于振动优化的多级泵叶轮错位布置方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于流体机械设计领域，尤其设及一种基于振动优化的多级累叶轮错位布 置方法。
【背景技术】
[0002] 多级累是一根轴上串联两个或两个W上叶轮的累，具有大流量、高扬程的特点，广 泛应用在电力、冶金、消防、化工、建筑等行业。大流量高扬程使得多级累一般压力高、功率 大，运就使得多级累运行过程中的振动问题尤为突出。如何有效地减小多级累运行中的振 动烈度一直W来都是流体机械行业的难题。目前一般是通过修改水力设计(如减小叶轮外 径等)和结构设计（如双蜗壳结构等)来降低多级累的振动，但运些方法不仅有很高的设计 要求，而且不易实施，同时还有成本高周期长的不足。
[0003] 迄今为止，尚未见通过调整多级累叶轮之间安装角度来优化累振动的公开报道， 本发明给出了 一种基于振动优化的多级累叶轮错位布置方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于振动优化的多级累叶轮错位布 置方法，通过采用本方法对多级累各级叶轮进行错位布置，实现降低多级累振动的目的。
[0005] 本发明是通过W下技术手段实现上述技术目的的。
[0006] -种基于振动优化的多级累叶轮错位布置方法，包括如下步骤：
[0007] (1)采用正交试验方法设计多级累各级叶轮的不同叶轮错位方案；
[0008] (2)设计加工多级累，搭建多级累能量性能和振动特性的同步测量试验平台，测量 不同叶轮错位方案下多级累在全流量范围内运行的扬程H、功率P、效率n和多级累进出口的 振动速度，得到多级累的能量特性和振动特性变化规律；
[0009] (3)分析步骤(2)中所述多级累的能量特性和振动特性变化规律，按最大振动速度 的大小排列所有叶轮错位布置方案，并建立振动最优时多级累叶轮错位布置的计算方法。
[0010] 优选的，步骤(1)采用正交试验方法设计的具体过程如下：
[0011] (A)设计叶轮的两种错位角度，一是0°，即叶轮不错位;二是叶轮错位角度为180V Z，其中Z为叶轮的叶片数；
[0012] (B)将多级累的叶轮级数i作为影响因素，每个叶轮的巧巾错位角度作为试验水平， 采用正交试验方法设计i因素2水平的正交表来安排试验方案。
[0013] 优选的，步骤(2)中各个工况下多级累的扬程H由累进出口压力传感器或压力表测 量得到;各个工况下累的功率P由电测法或扭矩法测量得到；各个工况下累的流量Q由累出 口管路系统上的电磁流量计或满轮流量计测量得到；各个工况下累的效率n由公式n= (P gQHVP计算得到，其中P为多级离屯、累输送介质的密度，g为重力加速度，g = 9.8m/s2;各个 工况下多级累的振动速度由加速度传感器或速度传感器或位移传感器测量得到。
[0014] 优选的，步骤(3)的具体过程如下：
[0015] (A) W各级叶轮之间错位角度均为0°时累的扬程H、效率Tl和振动速度为基准，分析 各叶轮错位角度对累的扬程H、效率n和振动速度的影响规律，并找出最大振动速度最低时 叶轮的错位方案；
[0016] (B)根据试验结果的规律，建立振动最优时多级累叶轮错位布置方法，如下式所 示，
[0018] 其中：Ci为第i级的叶轮相对于首级叶轮的错位值，Ci = O或1，1代表不错位，0代表 错位角度为180°/z ;z代表叶轮的叶片数;n表示多级累的级数；i表示第i级叶轮，i = l、2、 3.. .n; n为偶数且i =n时，k值取-1，其他情况下k值取1。
[0019] 本发明的有益效果：
[0020] (1)本发明所述基于振动优化的多级累叶轮错位布置方法，通过正交设计方法设 计出不同的叶轮错位布置方案，测量并得到不同方案下多级累能量性能和振动特性变化规 律，分析、找出最大振动速度最小时叶轮的错位方案，建立了最大振动速度最低时多级累叶 轮的错位布置的计算方法。该方法可在保证多级累水力设计和结构设计不变、多级累扬程 和效率变化较小的情况下降低多级累振动特性。
[0021] (2)本发明通过多级累叶轮错位布置方法来降低多级累振动具有周期短、成本低 的优点。
[0022] (3)本发明采用正交试验方法设计i因素2水平的正交表来安排试验方案，W科学 地减少试验次数。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明所述基于振动优化的多级累叶轮错位布置方法的流程图。
[0024] 图2是实施例中离屯、累的5个振动测点示意图。
[0025] 图3是实施例中离屯、累能量性能试验测试结果图。
[0026] 图4是实施例中离屯、累测点1的振动速度试验测试结果图。
[0027] 图5是实施例中离屯、累测点2的振动速度试验测试结果图。
[0028] 图6是实施例中离屯、累测点3的振动速度试验测试结果图。
[0029] 图7是实施例中离屯、累测点4的振动速度试验测试结果图。
[0030] 图8是实施例中离屯、累测点5的振动速度试验测试结果图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图W及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0032] 如图1所示，一种基于振动优化的多级累叶轮错位布置方法，包括如下步骤：
[0033] (1)采用正交试验方法设计多级累叶轮之间的错位布置方案；一共设计两种叶轮 错位角度，一是〇°，即叶轮不错位;二是叶轮错位角度为18〇Vz，其中Z为叶轮的叶片数;将 多级累叶轮级数i作为影响因素，每个叶轮的巧巾错位角度作为试验水平，采用正交试验方 法设计i因素2水平的正交表来安排试验方案，W科学地减少试验次数。
[0034] (2)首先设计加工多级累，并搭建多级累能量特性和振动特性同步测试试验台，测 量不同叶轮错位方案下扬程H、功率P和效率n，得到多级累的能量特性和振动特性变化规 律;其中，各个工况下多级累的扬程H由累进出口压力传感器或压力表测量得到，各个工况 下累的功率P由电测法或扭矩法测量得到，各个工况下累的流量Q由累出口管路系统上的电 磁流量计或满轮流量计测量得到，各个工况下累的效率n由公式n= (PgQH)/P计算得到，其 中P为多级累输送介质的密度，g为重力加速度，g = 9.8m/s2。各个工况下多级累进出口的振 动速度由加速度传感器或速度传感器或位移传感器测量得到。
[0035] (3)分析多级累的能量特性和振动特性变化规律，建立最大振动速度最低时多级 累叶轮错位布置的计算方法。W各级叶轮之间错位角度均为0°时（即叶轮均不错位情况)累 的扬程H、功率P、效率n和进出口振动速度为基准，分析各叶轮错位角度对累的扬程H、功率 P、效率n和进出口振动速度的影响规律，并找出最大振动速度最低时叶轮的错位方案;根据 试验结果的规律，建立振动最优时多级累叶轮错位布置方法，如下式所示，
[0037]其中：。为第i级的叶轮相对于首级叶轮的错位值，Ci = O或1，1代表不错位，0代表 错位角度为180°/z ;z代表叶轮的叶片数;n表示多级累的级数；i表示第i级叶轮，i = l、2、 3.. .n; n为偶数且