叶片式流体机械的选型

1、图& 18叶轮切割的待性曲线賂曲离心泵的切割高效区图& 18叶轮切割的待性曲线賂曲离心泵的切割高效区第六章 叶片式流体机械的选型6.1 叶片泵的系列型普及选型设计H / Dfqf应用切割定律联立得：H = （D2）2 =（红）2即HDq2vH = kq 2可见此线是一条经原点的抛物线，此线和相v 似抛物线是同一条线。（但相似抛物线上在不考虑尺 寸效应的前提下，理论上各点效率相等，而切割抛 物线上各点效率不等，而是离原点近，效率越低， 为了不导致使得泵效率下降太多，国家规定，以效 率下降不超过 5% 为最大切割量），另外运行曲线流 量变化也不致使效率下降太多，也是 5% ，这样规定 了泵的运行区

2、间。叶片泵的型谱定型谱的原则：要覆盖涉及的流量扬程范围泵比转速尽量少，这样经模型换算后得其它泵，试 验成本低泵的品种少，这样模具，夹具尽量少400600800 ED00 30003dW) 4000 5004 6000 fiOOO 10000i5(M10 m慕 h0 1Q2 0301 05102(3 04 03 Qtti3/s囲21单级双吸离心泵系网型谱图一、泵的选型依原始资料泵运行时可能出现的 Hmax ,Hd, Hmin, qv,max, qv,d qv,minv,max v,d v,min介质的特性参数p,p ,t，腐蚀性，挥发性，易燃易爆，是否含颗粒，颗粒的v粒径。装置情况：管路长，布置

3、，NPSHa的计算。有无功率限制（变压器情况）选型原则：能满足 H,qv 要求，运行可靠，满足介质的特性要求泵应高效，不发生空蚀及过大选得泵，土建及机电设备投资应合理（和寿命，效率，综合考虑）同一泵站，尽量用同一型号规格的泵，便于使用。是否用备台 水力模型换算：泵定好后，确定泵的ns，依ns在模型库中同比转速地摸型。依相似定律q n D 3vm q n D 3vm = mmqnD 3vn2D2mmn2D2n 3 D 5=(mnD5得实型泵的尺寸及转速。依此进行效率修正：DH(1 -n )ma)莫迪公式： n= 1 - ( 2m)0.2( (1 -n )mDH2b）苏尔泰公式DHb）苏尔泰公式n

4、 = 1-(2m)0.15 (m) 0.036 (1 -n )DHm2c）皮龙公式绘特性曲线)0.165 c）皮龙公式绘特性曲线)0.165 (1 -n )m计算功率：p0= k1 -drk 1 是安全系数（ 1.15-1.2）n 是传动效率dr当摸型库中 ns 没有，但两者相差不大，可以对摸型修改，从而使得摸型泵的 ns 和 设计泵的 ns 相等，然后进行换算：（ 2）修改摸型问题摸型很好，但和设计泵的 ns 不同，当两者相差不大时，可以对模型泵加以修改， 从而改变摸型泵的性能参数，使摸型泵的 ns 与设计泵 ns 相等，然后以修改过的 模型尺寸和性能进行相似换算。a）保持D2不变，改变流道

5、宽度:保持 D2 及叶片形状，移动前盖板，当流道宽度变化时，设流量变化，轴面流速Vm 不变。当宽度增加时，进口直径增加，前盖板流线的进口速度三角形如上图冲角和相对速度增加，即A冲角和相对速度增加，即A0：A0i，叫wiw1 增加，抗汽蚀性能可能有所下降。假定 Vm 均匀分布，流量变化为bD2bD22 =2 =n=_2Q D 兀 bb D2 2 2 nH二 H (因 b、 b)H二 H (因 b、 b)2因D2, b 2 Vm 2不变，所以H不变，功率变化为：N =需=需（Dn）=N （知Htg=2(U m2 )g 2tgp2 )比转速变化：3.65n4&H3/4nsb）改变出口直径D2改变 D

6、2 后，认为 Vm2 仍保持不变。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark36 o Current Document QD Kb VD= 22 m 2 = (Q D Kb V D22 m22D2D 2D2D 2比转速降低n二 n 2/( 2) 2 二 n s s d d* 2 2（3）关于汽蚀相似：5.62njQNPSHr = 4/3两台泵相似，从理论上讲 c 相等，由此可得c，实际上泵要做到进口相似很困难（叶片厚度），而且泵进口几何参数。第二节、水轮机的型谱及选型一、 定型谱的原则:模型的数量：模型是相似换算的基础。模型以ns为标志。不同比转速的水轮 机应用范围

7、不同，定型谱时限先定摸型的数量，要满足在用户需要的前提下用一 定数量的来构造系列型谱，叶轮的直径：一个系列中不同尺寸的产品形成品种，尺寸以叶轮直径来表示。 如果直径太多，品种多，模具多，太少，模具少，但用户选型太难，这要一个合 理的数目，目前水轮机直径是 0.25-10 米，要求相邻直径比值合理，比值大，产 品数量少，制造厂易，但难以满足电站要求。这时，用户只能选较大直径水轮机， 水轮机则常处于比最优负荷小的负荷区，平均效率低。若选小的，则水轮机不能 保证所需功率。比值8确定原则：依 一般选大的水轮机，这样真正水轮机在此最优负荷小的负荷下工作，平均效率下 降。右图中，曲线 2 直径较大水轮机的

8、工作特性曲线，曲线 1 是最合适的水轮机工作特性，这 样在真正需要的工作范围内，曲线2的平均效率耳 比曲线1的平均效率耳小，2 av1av规定了在功率范围内50%-100%允许效率下降值An，可以定出相应比值8。二、中小水轮机型谱：JB6310-92规定中小轴流、混流水轮机型谱HL 220-LJ-550ZZ560-LH-800ZCJ30-W-旦_2 x 10三、水轮机选型1. 原始资料水电站水头及流量电站的最大水头 Hmax, Hmin ，运行时水轮机的最大及最小水头。设计水头 Hd 水轮机在最高效率点运行时水头额定水头 Hr 水轮机在额定转速下，输出额定功率时的最小净水头。加权平均水头：在电

9、站运行范围内，考虑负荷和工作时的水轮机水头的加权平均值最大流量qv,max流经电站的流量的最大值。额定流量/ :水轮机在额定水头，额定转速下，输出额定功率时的流量v,r上下游标高(海拔高)水电站的装机容量、台数、及初定水轮机转轮型号，参数、直径和转速水电站水质资料：含沙量大小，泥沙的类别，特征，水电站的水温，河水的化 学成分， PH 硬度，含气量。调节保证要求值：担任基荷还是峰荷，是否有调相的要求水电站允许最大挖深，制造厂及水电站之间的运输条件，水电站的安装条件等又选择任务：水轮机的类型及型号结构型式保证出力的转轮直径水轮机的额定转速及飞速转速所有水头及功率下的水轮的效率及吸出高度即水轮机的运

10、转特性曲线轴向推力及叶片力矩计算（导叶、及转浆叶片）调节保证计算：辅助设备选型所需参数：3 选型原则：它是系统工程，涉及投资，建设速度，发电量等所选水轮机有好的能量指标，水轮机运转经常位于高效区；有好的空化性能 及工作的稳定性，（压力脉动），机组振动小，调节灵活，安全可靠。在满足上述条件下，尽可能选尺寸小的水轮机，即尽可能选比转速高的水轮机（转速高，直径小）为此，计算时的单元流量Q11值应尽可能选用型谱规定的限制工况的单元流量Qimax值制工况的单元流量Qimax值（Q11Q_D 2、H） ,单元转速 n11 应等于或稍高于最优单元转速 n11结构上合理先进。小型水轮尽量选典型结构，因其零件标

11、准化，通用化程度高, 可降低机组造价 ，对小型机组，电站造价机组占的比重大，故甚至小型机，水 轮转速完全取决于发电机转速而大中型水轮机组发电机的某些参数依水轮机性 能确定。满足检修、安装、检修的要求4用系列型谱使用范围图和系列使用范围图进行选型（小型用）5依综合特性曲线进行选型计算（大中型用）计算方法及步骤选水轮机系列依水电站的水头和水轮机的型谱参数（表 3-5）或者参与投标的制造商提供的资 料,选水轮机的类型。注意：系列型谱知：H=30-50m可使用轴流转浆式水轮机, 也可以用混流式水轮机，在 H=300-600m 可使用混流式也可使用切击式，这需对 它们的性能，技术经济初步比较后再定.转轮

12、直径 D1 的计算：i ：9.81Q H 2切P：水轮机的单机额定功率（kw）Q11: 单元流量9.水轮机的力特性：轴向力：（a）卧式：其大小为液流通过水轮机转轮时作用在转轮上冠，下环 及叶片上的沿轴线方向水推力叫轴向力b）对立式机组还包括机组选转部分的重量c）液流在转轮中轴向速度改变也产生轴向力(V - V )1mz2 mzb）计算p : 转轮出口处的真空值） u2ii)从能量平衡知：V2-V2ii)从能量平衡知：1 22 g又因为孔的液流阻力：又因为孔的液流阻力：Ap / YbP P P PAp1b2 Ap / YbP P P PAp1b2 二 u2YY(ybP) + b 二 H 1b22 g4 Y2 g绘此：已知Ap既知c点，可知在转轮腔中液体是以轴旋角速度之半二0.5运 pi动。Ap是液体经密封环的压差，又因为转轮前的液体按v r二const规律运动，故 ydu知 g 点可得 h 点。又因为流过 D 密度及