http://www.paper.edu.cn引射离心泵的试验研究*崔宝玲1，张剑慈2，朱祖超3，吴昱1，陈鹰11浙江大学流体传动与控制国家重点实验室（310027）2衢州学院机电控制工程系（324000）3浙江省现代纺织装备技术实验室（310018）E-mail：zuchaozhu@zju.edu.cn摘要：本文提出了应用引射技术措施来提高离心泵汽蚀性能。通过对具有8个喷嘴引射角度为30度的斜引射装置的离心泵，在不同流量点引回0％、2％、5％和8％流量的试验研究，验证了采用带进口引射装置的离心泵可以取得更好的汽蚀性能。关键词：离心泵引射装置汽蚀性能1.引言石油化工、制药以及天然气等工业领域的技术发展对离心泵的汽蚀性能提出了越来越高的要求。目前，在叶轮前增置诱导轮是保证和提高离心泵性能的主要方法，已经广泛应用于航天、石油化工、热电厂等用泵上[1][2]。诱导轮是通过改进离心泵叶轮的进口条件来提高其汽蚀性能的。但是采用前置诱导轮提高泵的汽蚀性能尚存在一些局限性，如普通转速情况下提高的效果不明显，或有时单级诱导轮不能满足要求，而多级诱导轮会使轴向长度增加，结构复杂等[2]。文献[3]提出了直引射结构，但并没有给出其详细结构。本文提出了在离心泵叶轮前加斜引射装置，并进行了试验研究。2.理论分析引射技术是射流泵在离心泵上的推广应用，是与离心泵的有机结合。在进口带有引射装置的离心泵简称为引射离心泵，引射结构如图1所示。[4]依据射流泵的工作原理，工作液流（从喷1嘴喷出）与入口液流在喉管内发生动量交换，工23作液流将一部分能量传递给入口液流。这样，工θN作液流速度减慢，入口液流速度逐渐加快，将到NΦ1DDL喉部末端时两股液流的速度趋于一致，混合基本完成。混合液流进入扩散管，在扩散管内混合液图1环形多喷嘴轴向斜引射结构流的流速逐渐减低，压力上升，完成从动能向压1－引射管接口；2－喷嘴；3－喉管能的转化。引射装置就是从泵的出口引回一部分高能液流回到泵的入口，将这部分高能液流的能量转化为入口液流的压能。假设装置给定的汽蚀余量为NPSHa，经引射混合后诱导轮或叶轮进口前缘所能达到汽*本文得到了国家自然科学基金项目（50379047）、浙江省自然科学基金项目（502089和R503170）和博士点基金项目(20030335009)资助.-1-http://www.paper.edu.cn蚀余量为NHSH'a，液流的实际工作流量为Q，而从泵出口引出的液流流量为Q1，根据射流泵的理论可得如下方程式[5,6]：Rq=εRh−1（1）式（1）中，Rq，Rh和ε分别为引射装置的容积比、扬程比和效率系数，对于图1所示的引射结构示意图，若不计从泵出口到泵体环形腔的管路损失，则有：QRq=（2）Q1H−NPSHa（3）Rh='NPSHa−NPSHa于是，可解得引射混合后诱导轮进口前缘所能达到的汽蚀余量为：2'ε(H−NPSHa)NPSHa=+NPSH（4）Qa(+1)2Q1式（4）应大于诱导轮或叶轮的必需汽蚀余量，即'NPSHa≥k⋅NPSHi（5）'NPSHa≥k⋅NPSHr（6）式中k为安全系数。3.试验装置试验系统采用闭式试验台，试验装置示意图如图2所示。进行汽蚀试验时，主要是通过真空泵改变泵入口处的真空度的方法（即汽蚀筒液面的压力）使泵发生汽蚀。输送介质从汽蚀筒流出，经过吸入管路，试验泵，稳流测量管路，从泵吐出管路返回汽蚀筒。引回流量从泵的出口引回到引射装置，通过阀门和流量计控制其流量，进入试验泵的入口，提高泵入口的压力，即可提高泵的汽蚀性能。1411913101212457368图2试验装置示意图1－真空泵；2－气水分离器；3－闸阀；4－吸入管道；5－引射装置；6－试验泵；7－扭距仪；8－电机；9－出口管道；11－开关阀；12－稳流筒；13－汽蚀筒；14－排气管-2-http://www.paper.edu.cn3.1真空泵在闭式试验台中，泵入口的吸入管道和汽蚀罐相通，罐内水面压力变化，自然会影响泵吸入口处的压力，而改变吸入水面压力的方法，最方便的是在上面抽真空。本试验台就是采用真空泵抽真空的方法改变泵的吸入压力。表1为真空泵性能参数。表1真空泵性能参数匹配功率/Kw转速/r/min抽气速度/升/秒抽气极限/Pa2.2500156×10-23.2汽蚀筒在流体输送试验台中汽蚀筒用于储存液体，起阻尼波动的作用，便于排气和调节泵进口水位。为了尽量改善系统的流动状况，减少阻力，筒内装有隔板稳