黃艷碧

佛山市南海區(qū)國(guó)土城建和水務(wù)局里水水務(wù)管理所，廣東　佛山　528244

摘要：本文對(duì)雙向泵葉片在泵站運(yùn)行中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并結(jié)合葉片泵運(yùn)行原理，對(duì)目前雙向葉片泵的性能研究進(jìn)行了分析，從實(shí)際性能角度出發(fā)，提出了改善雙向葉片泵運(yùn)行性能的簡(jiǎn)要方法，以期能為泵站工程提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：雙向葉片泵；性能；改善；研究

1　雙向葉片泵原理構(gòu)造

雙向葉片泵主要由定子、壓油蓋、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤、殼體等構(gòu)件組成，工作時(shí)由兩端長(zhǎng)半徑圓弧、短半徑圓弧以及四段過度曲線等部分構(gòu)成，且轉(zhuǎn)子和定子同心，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)每個(gè)密封工作腔即會(huì)完成壓油和吸油的動(dòng)作各兩次，且泵的兩個(gè)壓油區(qū)和吸油區(qū)呈徑向?qū)ΨQ，作用在轉(zhuǎn)子的液壓力徑向平衡^`1`。如圖1所示。

圖1　雙向葉片泵工作原理示意圖

1—定子；2—轉(zhuǎn)子；3—葉片；4—?dú)んw

雙向葉片泵的主要優(yōu)勢(shì)在于：運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、噪聲較小，且流量均勻，容積效率高（可達(dá)95％），工作壓力高，通常情況下為6.9MPa～10.5MPa，最高20MPa。結(jié)構(gòu)較為緊湊，外形尺寸比傳統(tǒng)葉片泵要小，但排量要大。

2　雙向葉片泵性能參數(shù)

通常情況下，葉片泵性能以性能曲線表示，而性能曲線則以各個(gè)性能參數(shù)之間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行表達(dá)，因此在對(duì)葉片泵性能進(jìn)行研究前，首先需要對(duì)性能參數(shù)的意義進(jìn)行理解，性能參數(shù)主要包括流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、功率、效率、吸上真空高度（允許值）以及氣蝕余量（允許值）等，具體如下：

2.1　流量

在單位時(shí)間內(nèi)，葉片泵所抽取的水流體積即流量，通常以Q表示，單位有m3/s、m3/h等，單位間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為1m3/s=3600m3/h。

2.2　揚(yáng)程

水流從葉片泵進(jìn)水口到出水口的能量增量即揚(yáng)程，以H表示，常用單位m。在泵站工程設(shè)計(jì)中，揚(yáng)程通常以以下公式進(jìn)行計(jì)算：

（公式見原稿）

式中：實(shí)際揚(yáng)程（提水高度、凈揚(yáng)程、有效揚(yáng)程）為H_ST（m）；

水頭損失為h_w（m）；

設(shè)計(jì)水位上下限為Z、Z_b（m）

2.3　轉(zhuǎn)速

泵軸在單位時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)即轉(zhuǎn)速，以n表示，單位r/min，小、中型泵站葉片泵轉(zhuǎn)速通常在485～2900r/min之間，通常情況下，水泵口徑越小，轉(zhuǎn)速越高，反之則越低。

2.4　功率和效率

水泵在單位時(shí)間內(nèi)做功大小即功率，以HP或KW表示，功率又可細(xì)分為有效功率、配套功率以及軸功率。流體流經(jīng)水泵時(shí)的實(shí)際所得功率為有效功率，以P_M表示；水泵所要求的動(dòng)力機(jī)輸出功率為配套功率；動(dòng)力機(jī)傳輸給泵周的輸入功率為軸功率，以P表示，在水泵運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)存在各種損失，需消耗少部分功率。水泵對(duì)輸入功率的利用程度即效率。

2.5　允許吸上真空高度和允許氣蝕余量

水泵吸上高度的安全理論上限即允許吸上真空高度，以H_s表示，單位m，而允許氣蝕余量則是用來(lái)對(duì)水泵進(jìn)水側(cè)（低壓側(cè)）單位重量流體所具備的超過該溫度下流體汽化壓強(qiáng)的安全理論下限進(jìn)行表示，以h_n表示，單位m。

3　改善雙向葉片泵性能的主要途徑分析

3.1　葉輪選擇

通過筆者調(diào)查研究，目前我國(guó)很多泵站采用臥式雙向型式的葉片泵，葉片呈180°調(diào)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了正反向抽水，但同時(shí)也存在反向運(yùn)行效率欠佳、葉片調(diào)節(jié)困難、氣蝕嚴(yán)重等弊端^`2`。針對(duì)這一問題，可通過選擇雙向特性的葉輪進(jìn)行改善，包括：①葉片分半式雙向葉輪，以葉片弦長(zhǎng)一半處作為葉片轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)，在該處將葉片剖分成前、后兩半，剖分的兩半葉片均按轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)5°左右，通過調(diào)節(jié)葉片角度達(dá)到增加翼型拱度，從而滿足正反向運(yùn)行需求；②S型雙向葉輪，選中一種葉片翼型，根據(jù)雙向運(yùn)行的要求，用不同的環(huán)量分布規(guī)律，在選用合理的疊加方式進(jìn)行疊加，由于正反向運(yùn)行時(shí)，葉片工作曲率相反，因此疊加為S型葉型無(wú)需將葉片旋轉(zhuǎn)180°，使葉片泵結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化。

3.2　對(duì)葉片壓力進(jìn)行控制

要讓葉片頂部緊靠定子運(yùn)轉(zhuǎn)，必須保持良好的接觸力，單純依靠葉片運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，有研究中^`3`指出，將高壓油補(bǔ)進(jìn)葉片泵可解決這一弊端，但隨著水泵工作壓力增高，使用這一方法所產(chǎn)生的葉片壓力會(huì)導(dǎo)致葉片與定子接觸力過大，破壞油膜，導(dǎo)致干磨擦，增高該處溫度，甚至?xí)龤Фㄗ印Ｒ虼吮仨殢慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上對(duì)葉片壓力進(jìn)行控制，例如使葉片根部與頂部油壓部分保持平衡，減少葉片根部油壓作用面積，控制根部油壓值，或加裝彈簧。

3.3　減少泵內(nèi)流道阻力

當(dāng)葉片泵轉(zhuǎn)速提升后，油液流速相對(duì)增加，會(huì)提高吸油區(qū)真空度，從而導(dǎo)致氣蝕，引發(fā)水泵噪音、蝕損、不良振動(dòng)、流量不穩(wěn)等狀況，降低了運(yùn)行效率，因此可采用擴(kuò)大進(jìn)油腔道的措施，改善泵內(nèi)流道形狀，并定期對(duì)流道進(jìn)行清理，減少流道阻力，提高揚(yáng)程和運(yùn)行效率。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文首先從分析葉片泵運(yùn)行原理入手，通過對(duì)性能參數(shù)進(jìn)行闡述，從而引出改善雙向葉片泵性能的方法，希望能為泵站工程設(shè)計(jì)和泵站日常運(yùn)行工作提供借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

`1`冀宏,武俊合,王金林，等.液壓電機(jī)葉片泵的振動(dòng)模態(tài)分析`J`.蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào),2013,39(2):25-28.

`2`呂志昆,郭延明.食品包餡機(jī)械中雙極變量葉片泵的設(shè)計(jì)與計(jì)算`J`.包裝與食品機(jī)械,2013,31(2):22-24.

`3`馬金河,胡凱,王新彪.等.高壓節(jié)能葉片泵的研制`J`.液壓與動(dòng),2014,(2):114-116,120.

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