黃艷碧
佛山市南海區(qū)國土城建和水務(wù)局里水水務(wù)管理所，廣東 佛山 528244
摘要：本文對雙向泵葉片在泵站運行中的實際應用進行了簡要分析，并結(jié)合葉片泵運行原理，對目前雙向葉片泵的性能研究進行了分析，從實際性能角度出發(fā)，提出了改善雙向葉片泵運行性能的簡要方法，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，工作時由兩端長半徑圓弧、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)每個密封工作腔即會完成壓油和吸油的動作各兩次，且泵的兩個壓油區(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—殼體
雙向葉片泵的主要優(yōu)勢在于：運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、噪聲較小，且流量均勻，容積效率高（可達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性能參數(shù)之間的關(guān)系來進行表達，因此在對葉片泵性能進行研究前，首先需要對性能參數(shù)的意義進行理解，性能參數(shù)主要包括流量、揚程、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 揚程
水流從葉片泵進水口到出水口的能量增量即揚程，以H表示，常用單位m。在泵站工程設(shè)計中，揚程通常以以下公式進行計算：
（公式見原稿）
式中：實際揚程（提水高度、凈揚程、有效揚程）為HST（m）；
水頭損失為hw（m）；
設(shè)計水位上下限為Z、Zb（m）
2.3 轉(zhuǎn)速
泵軸在單位時間內(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
水泵在單位時間內(nèi)做功大小即功率，以HP或KW表示，功率又可細分為有效功率、配套功率以及軸功率。流體流經(jīng)水泵時的實際所得功率為有效功率，以PM表示；水泵所要求的動力機輸出功率為配套功率；動力機傳輸給泵周的輸入功率為軸功率，以P表示，在水泵運行過程中不可避免的會存在各種損失，需消耗少部分功率。水泵對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Hs表示，單位m，而允許氣蝕余量則是用來對水泵進水側(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的安全理論下限進行表示，以hn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)，實現(xiàn)了正反向抽水，但同時也存在反向運行效率欠佳、葉片調(diào)節(jié)困難、氣蝕嚴重等弊端`2`。針對這一問題，可通過選擇雙向特性的葉輪進行改善，包括：①葉片分半式雙向葉輪，以葉片弦長一半處作為葉片轉(zhuǎn)動中心點，在該處將葉片剖分成前、后兩半，剖分的兩半葉片均按轉(zhuǎn)動中心點旋轉(zhuǎn)5°左右，通過調(diào)節(jié)葉片角度達到增加翼型拱度，從而滿足正反向運行需求；②S型雙向葉輪，選中一種葉片翼型，根據(jù)雙向運行的要求，用不同的環(huán)量分布規(guī)律，在選用合理的疊加方式進行疊加，由于正反向運行時，葉片工作曲率相反，因此疊加為S型葉型無需將葉片旋轉(zhuǎn)180°，使葉片泵結(jié)構(gòu)更為簡化。
3.2 對葉片壓力進行控制
要讓葉片頂部緊靠定子運轉(zhuǎn)，必須保持良好的接觸力，單純依靠葉片運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力遠遠不夠，有研究中`3`指出，將高壓油補進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)生的葉片壓力會導致葉片與定子接觸力過大，破壞油膜，導致干磨擦，增高該處溫度，甚至會燒毀定子。因此必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計上對葉片壓力進行控制，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
當葉片泵轉(zhuǎn)速提升后，油液流速相對增加，會提高吸油區(qū)真空度，從而導致氣蝕，引發(fā)水泵噪音、蝕損、不良振動、流量不穩(wěn)等狀況，降低了運行效率，因此可采用擴大進油腔道的措施，改善泵內(nèi)流道形狀，并定期對流道進行清理，減少流道阻力，提高揚程和運行效率。
4 結(jié)束語
本文首先從分析葉片泵運行原理入手，通過對性能參數(shù)進行闡述，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)計和泵站日常運行工作提供借鑒價值。
參考文獻：
`1`冀宏,武俊合,王金林，等.液壓電機葉片泵的振動模態(tài)分析`J`.蘭州理工大學學報,2013,39(2):25-28.
`2`呂志昆,郭延明.食品包餡機械中雙極變量葉片泵的設(shè)計與計算`J`.包裝與食品機械,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,2014,(2):114-116,120.
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