1、提高离心泵叶轮效率的削减摘要能源的重要消费者，离心泵对一部分海水淡化厂是不可或缺的。由于高能力的海水淡化厂需要有效操作所有组件，因此离心泵是非常重要的。由于各种原因通常发现离心泵不运行在他们的最佳点。提高离心泵的效率的方法之一在这里提出。由泵制造商和用户必要时调整离心泵头和流量的实际需求，叶轮调整是一种常见的实践。修剪泵不是完全类似于初始泵因为只有几个参数修改,而其他保持不变。尽管如此,这里的相似性是合法的假设,并通过一系列的实验研究。一个低比转速离心泵叶轮(n sp = 19745 r.p.m。0.75 米 0.75 秒)修剪,先后进行了测试。对于这个特定的泵,无视相似性的影响可以估计3.9
2、4%5.24%的泵头和力量,都以 95%的统计确定。关键词：海水淡化 高效离心泵业务 叶轮调整1 介绍离心泵可能是最常用的机械工业设施以及共同生活。被发明后,他们通过漫长的进化方式,直到他们成为可接受的各种应用。其物理原理描述几个世纪前通过一个众所周知的欧拉方程以他的名字命名叫做涡轮机械的欧拉方程。许多技术应用的离心泵不能满足没有正确的分析,特别是对泵的输出参数即它的头和效率。海水淡化海水淡化厂的地方基本过程即是由离心泵持续或更准确的函数不能没有他们。同时所有商业海水淡化技术是电力和热能的消费者。成为电力消费用于离心泵驱动器。例如,在多效蒸馏(地中海)抽运功率是 0.7 到 1.2 千瓦时/吨
3、多级闪蒸(MSF)是 5 到 6 千瓦小时/吨蒸馏水1,通过反渗透在某些情况下是3 - 4.8 千瓦时 / m (1 立方米的水或海水约等于 1 吨)2。由于现代海水淡化3厂的高容量优化的每个组件成为当务之急。因此,离心泵的最优选择和最优操作的一部分,这种植物必须满足最大可能的护理3。尽管各种类型和大小的离心泵的选择一个合适的模型在一定应用程序似乎是一个严重的问题。由于保守的工程实践,泵往往大大超过他们需要的工业工厂的加工要求。离心泵往往是超大的,因为“围捕”,试图适应逐渐增加管道表面粗糙度和流动阻力随着时间的推移,或预测未来工厂产能扩张。同时,核电站的泵需求可能没有被明确定义在设计阶段。作为
4、保守的方法的结果,泵经常操作点完全不同于他们的设计点。泵头通常是低于预期,而流量更大。从最优操作点的角度即泵的效率是最高的,这将导致泵的操作成为能源效率低下,因为流量通常与绕过监管或节流控制。是之前强调过,离心泵的节能操作节省能源和降低运营成本。现在的问题是如何实现这一目标,尤其是在泵运行效率低下的情况下检测到一个超大号的解决方案和控制泵叶轮更换或者其削减生产过剩压力。2 叶轮调整提高叶轮的泵的性能调整是许多作者的兴趣点(第 4 - 9)。它涉及加工叶轮的减少其直径。这种想法是基于亲和力的法律说泵叶轮被认为是类似的,如果他们满足几何和运动相似条件(10、11)。无论如何,大部分的这个问题仅限于
5、理论问题,没有定量叶轮调整之间的关系,坚持法律迄今为止发现的亲和力。泵叶轮后修剪、几何和运动相似条件并没有完全保留。一些特征尺寸之间的比例(如叶轮宽度和出口直径之间或叶轮进口和出口直径等)之间的变化,因此几何相似性不是获得。此外,运动相似不是保存在叶轮出口,因为叶片角随半径。同时,满足相似性条件在许多元素,包括叶轮形状、性格和叶轮叶片的数量,在进口运动学条件,叶轮宽度和入口直径之间的比率,和许多其他人。因此,一些作者(6、12)表明,修剪应限于泵的最大叶轮直径的 75%左右。过度减少会导致不匹配的叶轮和机壳。随着叶轮直径减少,增加了叶轮之间的间隙和固定泵壳增加内部循环流动,造成水头损失,降低泵
6、的效率。摘要无视相似性的影响后,叶轮检查修整。这个实验的目的,叶轮削减了七次,先后出口由 10 毫米直径递减的一步。实验实现了低比转速离心泵(具体速度是 n sp = 19745 r.p.m。米 0.75 秒0.5)。具体速度(13、14、15)被定义为m,n 是旋转的速度,Q 是放电,H 是扬程。75.03 /5.07mprsmprs HsQn3 实验准备3.1 实验设备一个原理图的实验装置在这项研究中的应用是图 1 所示。泵、文丘里流量计、调节阀和储层形成一个闭环系统。泵吸入口与水库的 50 mm 直径的直管段长度足以确保充分发展流动泵吸入口。流量计和控制阀安装在 50 mm 直径管道与水
7、库连接泵出口。图 2 维度的叶轮前修剪图 3 叶轮在修剪后最终的直径3 实验安排3.1 实验仪器一个原理图的实验装置在这项研究中的应用是图 1 所示。泵、文丘里流量计、调节阀和储层形成一个闭环系统。泵吸入口与水库的 50 mm 直径的直管段长度足以确保充分发展流动泵吸入口。流量计和控制阀安装在 50 mm 直径管道与水库连接泵出口。表 1测量参数的精度限制 参数 精度极限大气压 mHg.0水温 2在文丘里流量计的压降 Pa4.7整泵压力上升 153轴的力矩 0.轴转速 1s叶轮出口直径 m2.文丘里流量计系数 Pa3表 2估计的不确定性 不确定性扬程 H %61.0流量 Q 549轴功率 P
8、7.安装组装和试验按照 ISO 3555 - 3555 年完成 ,B 类(新标准 ISO 9906 - 9906)标准。泵头用 ATM-Zagreb 压力测量，以 6M 为单位发射信号。泵的进口和出口之间的发射机连接使用四点连接根据 ISO 3555 - 1977 标准。文丘里流量计的压降测量使用 ATM-Zagreb 压力变送器 P151 M4 单位。两个发射设备校准通过 u 形管的压力。泵是由一个“R。Konar”IC 160 L 电机(直流)。被加热 C2 & KWS 3072 测量扭力计和轴转速的小野 SOKKI hm - 610 米(n)轴旋转。扭力计和旋转计电机和泵之间的定位。所有
9、信号都是由数据采集记录系统。3.2 实验的程序忽视的影响几何不同修剪后的叶轮检查使用离心泵 Ib 190“Jedinstvo-Zagreb”显示在图 2。190 年 Ib 叶轮泵有 7 个单叶片弯曲半径。泵叶轮在 10 毫米直径减少步骤,从最初的出口直径 D =最后 D = 130 毫米 190 毫米,保持一个恒定的叶轮宽度,b = 4 毫米。图 3 显示了叶轮调整后最终的直径。每次,削减了叶轮安装在同一套管,和泵特性记录修改叶轮出口直径。泵特性测定通过测量以下数量在不同放电率:在泵和流量计压力上升,轴的时刻,转速、水温、环境压力。泵流量率通过控制阀。3.3 实验不确定度所有仪器校准过实验测量
10、的开始。文丘里流量计的校准的校准。发射台校准使用 u 形管的压力。扭力计是静态校准使用重量和杠杆。在校准过程中记录的参数和相应的度量不确定性是表 1 中列出。的偏见限制仪器是微不足道的。个人不确定性结合使用开根号求和表达式获取总不确定性(16、17)。此外,根据16和17,不确定性值在 95%统计确定性列于表 2。实验是根据 ISO 3555 - 1977 B 类标准。标准允许的不确定性限制 4%时测量头和权力,和 2%放电。实验的不确定性在这些限制。4.结果和讨论泵头与放电中出现测试结果图(图 4)。这些维图组成结果连续七叶轮直径后修剪。通常描述泵非形式的特征维图使用以下特征系数14:H 是
11、泵头,D 是叶轮出口直径,u 是叶轮出口直径的圆周速度,g = 9.80665 m / s2是引力常数,b 是叶轮宽度和叶轮出口面积定义为一个= Db。这些系数的含义是,每一对维放电 Q 值和头部 H 有其无因次同行 和 。更多,无因次参数 和 的数值保持不变的数组相互类似双 Q 和 H 值。这使我们现在的七个维度,相互相似,头只有一个无因次流量图 图。因此,结果给出了在无因次形式 图(图 5)。在同一图还趋势线直径和亲和力和 =()。这个函数是来自 D = 190 毫米直径的初始值和其良好的坚持可以观察到的趋势线。耗散的实验结果的趋势线的头被描述在图 6 中,耗散系数关联法律行是描绘在图 7
12、 中。图 6 和图 7 显示损耗非常小的趋势和亲和力法行之间没有趋势耗散和削减量可以观察到。根据关联法律效率线应保持不变削减了叶轮的系列。在图 8 中一系列的线效率描述和良好的依从性可以为直径 190 和注意 180 毫米甚至是 170 毫米。随着削减量的增加即随着叶轮直径较小的效率显著恶化。主要原因可能是叶轮和定子之间的差距越来越大。5 结论泵叶轮修剪的方法找到了好实验确认,尽管一些理论的约束。维 head-discharge 图显示高巧合当无因次形式呈现。实验结果为一系列 7 检查叶轮直径由单一曲线,提出了高水头相关系数 R2 = 0.9895。实验结果在趋势线的传播可以在3.94%头估计
13、系数在 95%的统计确定性(测量误差的估计在0.631%头系数、流量系数在0.549%)。考虑到相对较小的测量误差可以得出结论，忽视叶轮几何相似的削减结果只有轻微差异从严格遵守亲和力的法律。这些结果可以推断与更高的泵压力,因为他们的特定的速度相比,低在我们的例子中,当外推高特定速度非常棘手因为这种叶轮的明显不同的几何形状,特别是在摄入量。一般结论忽视的影响减少泵叶轮的几何相似性低具体速度将只可能与大量实验后将叶轮进行了。符号 意义A、m 2 出口叶轮表面b,m 出口泵叶轮直径D，m 出口泵叶轮直径g,m/s2 引力常数H，m 扬程rpns,5.07.s旋转速度Q， /3 流量2,su圆周速度希
14、腊字母无因次扬程无因次流量系数参考文献1 J.B. Tonner, J. Tonner, Desalination and energy use, In: C.J. Clevelend, (Ed.),Encyclopedia of Energy, Vol. 1, Elsevier Inc., Amsterdam, 2004. pp. 791799.2 L.S. Drablos, Testing of DanfossAPP1.0-2.2 with APP pumps as water hydraulicmotors for energy recovery, Desalination 183 (2
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