高效節(jié)能礦漿泵葉輪的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種葉輪結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種應用于礦漿泵的葉輪結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]礦漿泵葉輪是礦漿泵的核心部件，礦漿泵主要用于輸送:清水；雜質(zhì)水，礦漿，紙漿?，F(xiàn)有中國礦漿泵國標的水平是:葉輪采用二維設計理論，礦漿泵葉輪葉片全部為8片，如直徑# 540葉輪，國標為8片葉輪葉片，流道尺寸# 68，葉片與葉片間的圓柱面流動阻力沒有計算，國內(nèi)礦漿泵最高工作效率為70%。礦漿泵的葉輪材質(zhì)，全部采用的，鑄鐵件，鑄鋼件。造成我國國標礦漿泵使用范圍只能輸送無雜質(zhì)的清潔水，工作效率低，耗電高，噪音振動大，使用壽命短等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種高效節(jié)能礦漿泵葉輪，其目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，使礦漿泵的使用范圍擴大，耗電降低，節(jié)能，效率提高，使用壽命提高。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]高效節(jié)能礦漿泵葉輪，其特征在于:葉輪輪盤上圓周均布有6片葉輪葉片，葉輪流道口寬度為:(540/葉輪直徑)X 74mm。
[0006]葉輪葉片材質(zhì)為2crl3NiMo。
[0007]本發(fā)明的有益之處在于:
[0008]本發(fā)明將傳統(tǒng)的礦漿泵葉輪的葉片由8片改為6片，改變?nèi)~輪流道口寬度，從而提高了葉輪效率，達到耗電降低及節(jié)能的作用，采用了新材質(zhì)葉片，使礦漿泵的使用范圍擴大，使用壽命提聞。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0010]圖1是葉輪局部視圖；
[0011]圖2是葉輪的一個流道分析圖；
[0012]圖3是射流_尾跡現(xiàn)象不意圖；
[0013]圖4是現(xiàn)有葉輪和本發(fā)明葉輪的子午流道對比圖；
[0014]圖5是現(xiàn)有葉輪和本發(fā)明葉輪在垂直于軸線Z的平面上的投影圖；
[0015]圖6是本發(fā)明葉輪外觀圖；
[0016]圖7是本發(fā)明葉輪的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明是一種高效節(jié)能礦漿泵葉輪，如圖5、圖6所示，其結(jié)構(gòu)是葉輪輪盤2上圓周均布有6片葉輪葉片1，葉輪流道口寬度D為:(540/葉輪直徑)X74mm。葉輪葉片I的材質(zhì)為 2crl3NiMo。
[0018]本發(fā)明的原理:
[0019]1、高效節(jié)能礦漿泵葉輪的定義:
[0020]高效節(jié)能礦漿泵葉輪是指在實際流動中，所有流動參數(shù)都是空間坐標系上三個方向變量的函數(shù)(X，y，Z坐標)。由于水的實際流動不是規(guī)則的，因此目前國標葉輪(x，y坐標)不能真實反映水的實際流動軌跡。而高效節(jié)能礦漿泵葉輪則能真實反映。
[0021]2、高效節(jié)能礦楽；泵葉輪的節(jié)能:
[0022]理論上，目前運行的礦漿泵主要是采用二唯設計理論的流動技術(shù)，其礦漿泵的基本方程式是:HT=l/g(U2C2-UlCl)，其中HT為揚程，U為圓周速度；C為絕對速度。該公式是揭示水流在葉片根部到葉片頂部的S流面的流動，而葉片與葉片間的圓柱面流動阻力沒有計算；高效節(jié)能礦漿泵葉輪采用的三維設計理論，將這部分圓柱面的流動發(fā)展到了沿S流面的流動，將被現(xiàn)有二維(sl，s2)流動技術(shù)忽略的各類因素考慮進去，從而在葉輪設計中減少了泵體內(nèi)部的沖撞損失和摩擦損失等各種損失，提高了葉輪機械效率。因此從理論上講，效率提高大約5%左右?？傮w礦漿泵效率達到80%-90%。
[0023]3、高效礦漿泵葉輪的應用:
[0024]目前，節(jié)能降耗已成為全國各行各業(yè)，特別是高耗能企業(yè)的重要任務。我國已把節(jié)能降耗提到了國民經(jīng)濟發(fā)展非常重要的位置。礦漿泵是離心泵，離心泵是把原動機的機械能通過離心泵葉輪產(chǎn)生的離心力使液體產(chǎn)生動能，從而達到輸送液體的目的，它廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域。因此，通過優(yōu)化離心泵的性能做好離心泵的節(jié)能工作，是節(jié)能降耗中至關(guān)重要的一環(huán)。
[0025]4、高效礦漿泵葉輪理論技術(shù)概述:
[0026]礦漿泵是一種離心泵。我國離心泵多年來一直采用傳統(tǒng)理論設計離心泵葉輪，它的設計理念是假定進出口流通截面及流道內(nèi)部任何流通截面的水流分布是均勻的，而流速僅為一個自變量的函數(shù)。據(jù)此而設計出葉片的幾何形狀，制作出多種模型進行試驗，擇優(yōu)選用。由于離心泵在不同工況下其流量、壓力變化范圍很大，而這種葉輪的模型只能是有限的數(shù)種，因而無法保證優(yōu)選模型與實際工況一致。這就導致離心泵葉輪偏離設計最佳效率點，進而影響泵的實用效率。中科院研究員劉殿魁教授于1986年提出了葉輪機械內(nèi)“射流-尾跡的”的解法。應用這一計算方法對葉輪流道進行設計，有效地解決了尾跡區(qū)的影響，提高了葉輪的水力效力，同時增大了有效流通面積，提高了離心泵的工作效率。離心泵的水力效率受水泵葉輪的進口輪徑、出口輪徑、輪轂比、子午流道的曲率變化、葉型中心線的形狀、葉片厚度分布、安裝角、進口角、出口角及泵的工作流量、壓力變化等多種因素的影響。而根據(jù)“射流-尾跡三元流動”理論結(jié)合離心泵的實際流量、揚程等參數(shù)設計制作的高效葉輪，在不變動泵體安裝結(jié)構(gòu)的情況下，換裝于原泵體內(nèi)。以投資最少，見效最快的技改方式，達到節(jié)能降耗的目的。根據(jù)這些理論，發(fā)明人經(jīng)過多年的研究和無數(shù)次的實驗，得出此最佳合理的生產(chǎn)工藝，并實現(xiàn)了成熟的產(chǎn)品。
[0027]5、高效葉輪設計:
[0028]高效葉輪技術(shù)通過使用先進的泵設計軟件，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場實際的運行工況，重新進行泵內(nèi)水力部件(主要是葉輪)的優(yōu)化設計。具體步驟是:先對在用離心泵的流量、壓力、電機耗功等進行測試，并提出常年運行的工藝參數(shù)要求，作為泵的設計參數(shù)；再使用泵設計軟件設計出新葉輪，保證可以和原型互換，在不動管路電路、泵體等條件下實現(xiàn)節(jié)能或擴大生產(chǎn)能力的目標。
[0029]6、傳統(tǒng)葉輪的基本概念:
[0030]圖1是葉輪的局部視圖，圖2是把葉輪內(nèi)兩個相鄰葉片和前、后蓋板形成的流道abcdefgh作為一個計算分析研究的單元。aehd、bfgc是兩個相鄰的葉片，dcnghid是葉輪前蓋板，bkfeja是葉輪后蓋板。傳統(tǒng)的一元流理論就是把葉輪內(nèi)的曲形流道abcdefgh,視為一個截面變化的彎曲流管，認為沿流線的流速大小僅隨截面大小而變化，但假定在每個橫斷面上如abed、ijkn、efgh等，流速是相同的。這樣在流體力學計算中，流動速度(W)就只是流線長度坐標(S)的一元函數(shù)。這種簡化使泵內(nèi)部流體力學的計算可以用手工算法得以實現(xiàn)。國內(nèi)采用的雙吸水平中開泵，就是采用這種理論設計的。
[0031]然而由于葉輪流道abcdefgh的三元曲線形狀又是高速旋轉(zhuǎn)的，流速(或壓力)不但沿流線變化，而且沿橫截面abed，ijkn、efgh等等，任何一點都是不相同的，即流速是三元空間圓柱坐標0?、Φ、Ζ的函數(shù))。特別是葉片數(shù)也是有限的，流速和壓力沿旋轉(zhuǎn)周向(Φ坐標)的變化，正是水泵向流體輸入功的最終體現(xiàn)。忽略這一點就無法計算水泵內(nèi)部的壓力變化，這也就是為什么一元流動理論只能計算葉輪進口、出口參數(shù)，而不能準確分析葉輪內(nèi)部流動參數(shù)的原因。水泵的效率顯然與其內(nèi)部流動狀況的好壞是密不可分的，一元流理論固然簡單，但不能完全反映泵內(nèi)的真實流動，這就在設計上阻礙了泵效率的提聞。
[0032]7、關(guān)于射流-尾跡三元流動:
[0033]最早在航空用離心壓氣機中，用激光測速技術(shù)觀察到射流-尾跡現(xiàn)象，如圖3所示，弧狀彎曲線dh和eg分別代表兩個相鄰的葉片，dc為葉片進口邊，hg為葉片出口邊，wl為葉片進口流速，w2為葉片出口流速，都是不均勻的。t是流動分離點，htv即是尾跡區(qū)，是一些低能量流體組成，類似一個旋渦。cdtvg則是射流區(qū)可視為無黏性的位流區(qū)，可按通常的三元流計算。
[0034]8、現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明葉輪的對比:
[0035]如圖4所示，是葉輪的子午流道形狀，對應于圖1中的葉片位置，依次為進口、出口、葉輪前蓋板內(nèi)壁型線、葉輪后蓋板壁面型線。實線為本發(fā)明的6葉片葉輪，虛線