淺析導葉結構變形在抽芯泵及潛水泵的運用

摘 要：常規產品的更新致使工業泵的產品更新成為一種可能，為適應市場發展的需要，抽芯導葉式混流泵及潛水導葉式混流泵是導葉式混流泵發展的新型產品，廣泛地被熱電廠、城市給排水等使用，大有取代普通導葉式混流泵的趨勢。然而，由于產品的更新導致了零件的不匹配，為了在市場競爭中奪得先機，利用現有的水力模型找到一種比較簡單的設計方法尤為重要。由于葉輪或葉片的結構型式不變，僅僅只需要進行相似放大即可，關鍵是導葉的設計。

關鍵詞：導葉結構；變形；運用

隨著市場經濟的需要，一些常規的產品必須更新，以適應市場的變化，開發工業泵是大勢所趨，抽芯導葉式混流泵及潛水導葉式混流泵是導葉式混流泵發展的新型產品，廣泛地被熱電廠、城市給排水等使用，大有取代普通導葉式混流泵的趨勢（國外已是如此），產品市場前景好，經濟效益和社會效益相當可觀。由于這類新產品其結構的改變導致與原來普通結構的水力模型不匹配，最理想的方法是根據新的結構重新研制水力模型。但是，它需要大量的時間和費用，這對工廠而言在短時間內難以實現的。在這種情況下，為了在激烈的市場競爭中搶到寶貴的時間，利用現有的水力模型找到一種比較簡單的設計方法尤為重要。由于葉輪或葉片的結構型式不變，僅僅只需要進行相似放大即可，關鍵是導葉的設計。

1 幾種導葉式混流泵泵段結構介紹

從圖1中可以看到，四種泵段結構中，葉輪完全相同，而導葉有較大差異。

圖1 泵段結構圖

2 抽芯導葉式混流泵導葉設計

2.1 結構特點

抽芯導葉式混流泵一般用于熱電廠作循環泵、自來水廠作取水泵等場合，其特點是轉子可以抽出，便于檢修，適用于連續運行而且檢修時間短的泵站。以前采用抽芯導葉式混流泵舊結構，這種結構導葉可以通過普通模型泵進行相似換算來設計，但該結構導葉體上面需聯接擴散管減少突然脫流而產生的損失，所以結構的缺點是流體經過導葉體擴散管時改變了方向，水力損失較大，現已不采用。抽芯導葉式混流泵新結構彌補了以上缺點，而且減少了一個零件（擴散管），既降低了制造成本，又提高了水力性能。因此，新結構是抽芯導葉式混流泵泵段部分的理想結構。關鍵是導葉的設計。

2.2 導葉設計步驟

（1）根據產品性能，選擇合適的水力模型。

（2）根據泵的相似理論，進行相似核算，確定實泵導葉水力尺寸，并畫出圖2導葉木模圖的虛線部分。

圖2 導葉木模圖

（3）由于工廠木模師傅根據導葉木模圖（軸面投影數據和導葉裁剪數據）即可制作導葉木模，所以，工廠的木模圖一般沒有展開流線。為了得到展開流線，可以根據導葉木模圖軸面投影數據和導葉裁剪數據利用扭曲三角形法反求，分別求得ad、be、cf的展開流線。

（4）根據抽芯導葉式混流泵新結構確定實泵導葉軸面投影：進口邊abc位置不變，假設展開流線不變，則流線ad、be、cf，軸向尺寸不變（一般情況下f與f'重合）。

（5）根據實泵導葉軸面投影和展開流線，利用扭曲三角形法求得實泵裁剪數據，并畫出圖2導葉木模圖的實線部分。

（6）實泵導葉水力性能理論分析：a.由于導葉進口邊位置沒變，展開流線沒有變，所以，其進口安放角和出口安放角不變，導葉水力性能不會降低。b.由于各流線包角變小，減小了導葉的扭曲度，有利于造型。c.因導葉體過流面積增加（與普通導葉式混流泵相比）流速降低，減少了水力損失。

根據以上分析，通過該方法設計的導葉是比較合理的，并且可以提高水泵效率。

3 潛水導葉式混流泵導葉地設計

3.1 結構特點

從潛水導葉式混流泵泵段結構上看，潛水電機座在導葉體上，由于該型泵揚程較高，電機配套功率大，并且潛水電機不可能做得很細長（盡管潛水電機外徑比普通電機外徑小），這就導致潛水導葉式混流泵的導葉與普通導葉式混流泵導葉形狀區別較大。

3.2 導葉設計步驟

設計方法基本同上，求得展開流線，確定潛水泵導葉軸向投影數據，然后畫出導葉木模圖即可。但應注意以下兩點：

圖3 潛水泵導葉軸向投影圖

（1）內流線cf\"的確定：根據電機外圓D來定，取Rf\"=D/2，保證水流穩定出水。

（2）潛水泵大部分選擇井筒結構（類似于抽芯導葉式混流泵），所以Rd\"應根據泵出口流速來確定。由于Rd\"過大，出口流速降低，水力損失減少，泵效提高，但井筒直徑較大，成本高；Rd\"過小，出口流速增加，泵效降低，井筒直徑較小，成本低。為了解決它們之間的矛盾，一般使出口流速控制在v=3m/s左右，然后再確定Rd\"。

3.3 試驗結果

已生產的潛水導葉式混流泵型號為：400QHD-8、500QHD-9、600QHD-10.5、600QHD-14、700QHD-9等，試驗結果顯示基本與同型號的普通導葉式混流泵一致，流量與揚程稍偏小，泵效率不變。

根據以上分析，用這種方法設計的導葉相對合理，而且可以提高泵的效率。