混流泵轴流泵典型设计[精品文档]
大型立式混流泵和轴流泵叶轮叶片角度调节设计
长沙 利 欧天鹅 有 限公 司 （ 湖南
湖南 利 欧泵业 有 限公 司 （ 湘潭
４ １ Ｏ １ １ ４ ） 宋梦 斌
４ １ １ ２ ０ １ ） 冯 滴清
【 摘
要 】介 绍 了大型 水利 泵站 的轴 流 泵和 混流
控制泵转子轴 向窜动量 ，满足机械密封 工作要 求 ，简化 了使 用平 衡盘 、填料密封的节段式 多级离 心泵 改装机械
间隙增大 ，需要调 整间隙时 ，亦可按前述 方法 调节止推
螺柱，使转子轴向窜动量重新回到适当范围，保证机械
密封有效工作 。 图３ 所示止推 装 置中 ，止推 螺柱端部可 做改锥 口或
轮减 速器、螺旋调 节机 构、数码 管显示部 件等组成。减
速器输出轴带动调节杆，调节杆的正反向旋转，迫使轴
承机构及电动机拉杆做上下移动牵动叶轮部件内的连杆
机构 ，使叶片转动 ，达到调节叶片角度的 目的。 由于这 两种 型号 的水泵 都属 大型水 泵设 备 ，其结
灵活 ， 各 叶片转 角同步一致 。
［ ２ ］ 李 香桂 ，袁茂强 ，程 爱华 ． 节 段式多级泵轴 向窜量控
多级泵上 ， 用 此止 推装置做机械密封 改造 ， 运 行效果 良
好
制方式的优化设计 ［ Ｊ ］ ． 水泵技术 ，２ ０ １ ２（ ５ ）． ＧＭ
（ 收稿 日 期： ２ ０ １ ５ ／ ０ １ ／ １ ５ ）
（ 上接第８ ２ 页）
要拆开检查非常 困难 ，而且每一 一 片叶 片角度是 否同步 不
以在工厂进行叶 片角度 调 节及联 动检 验 ，确保 了大型水
泵 产 品 出厂 的 制 造 质 量 。
利干观察 。叶轮部件如 图１ 所示 。
轴流泵结构设计
轴流泵结构设计轴流泵是一种常见的离心泵，其结构设计对于泵的性能和效率起着重要作用。
本文将就轴流泵的结构设计进行探讨。
一、轴流泵的结构组成轴流泵主要由泵体、叶轮、泵轴、轴承和密封装置等几个部分组成。
1. 泵体：泵体是轴流泵的外壳，通常由铸铁、钢板等材料制成。
泵体内部有进口口和出口口，用于流体的进出。
2. 叶轮：叶轮是轴流泵的核心部件，其转动将能量传递给流体，使之产生压力。
叶轮通常由铸铁、不锈钢等材料制成，外形呈叶片状。
3. 泵轴：泵轴是连接叶轮和电机的部件，其承受着叶轮的转动力和流体的压力。
泵轴通常由高强度的合金钢制成。
4. 轴承：轴承支撑着泵轴的转动，使其能够平稳运行。
轴承通常采用滚动轴承或滑动轴承，能够承受较大的径向力和轴向力。
5. 密封装置：密封装置用于防止泵体与泵轴之间的泄漏，保证泵的正常运行。
常见的密封装置有填料密封、机械密封等。
二、轴流泵的结构设计考虑因素轴流泵的结构设计需要考虑以下几个因素，以保证泵的性能和效率：1. 叶轮的结构设计：叶轮的结构设计直接影响泵的流量和扬程。
合理的叶轮结构能够提高泵的效率，减小能量损失。
2. 泵体的结构设计：泵体的结构设计需要考虑流体的流动特性和泵的工作条件，以减小流体的阻力和能量损失。
3. 泵轴的结构设计：泵轴的结构设计需要考虑泵的工作条件和叶轮的转动力，以保证泵轴的强度和刚度，避免变形和断裂。
4. 轴承的选型和布置：轴承的选型和布置需要考虑泵轴的转速和载荷，以保证轴承的寿命和运行稳定性。
5. 密封装置的选择和设计：密封装置的选择和设计需要考虑泵体和泵轴之间的泄漏量和泄漏方式，以保证泵的密封性和安全运行。
三、轴流泵的结构设计优化方法为了提高轴流泵的性能和效率，可以采用以下优化方法：1. 优化叶轮结构：通过改变叶轮的叶片形状、叶片数量和叶片角度等参数，以提高叶轮的效率和流量。
2. 优化泵体结构：通过优化泵体的进口口和出口口的形状和尺寸，减小流体的阻力和能量损失。
轴流泵的设计 本科生毕业设计
第二章
叶轮设计 ............................................................................................................................3 （一）叶轮设计流程 ........................................................................................................3 （二）叶轮基本参的选择数 ............................................................................................3 （三）流线法设计叶片 ....................................................................................................5 （四）选定截面及计算 ....................................................................................................7
I I
扬州大学本科生毕业论文
目
摘 目
录
要 ................................................................................................................................................ I 录 ..............................................................................................................................................III 概述 ....................................................................................................................................1 一、轴流泵的特点和工作原理 ................................................................................................1 二、我国轴流泵模型发展概况 ................................................................................................1 三、设计意思和目的 ................................................................................................................2
混流泵轴流泵典型设计
5 主要建设内容及典型设计5.2.1.5混流泵及轴流泵站（2台泵）典型设计一、基本资料1、基本情况选取别桥镇湖塘下圩灌排站工程作为典型混流泵和轴流泵站进行设计。
该泵站为拆建工程，位于湖边村。
泵站主要功能为灌溉和排涝。
设计根据原有进、排水条件及功能要求，按现有灌溉面积2050 亩和排涝面积1190亩进行泵站规模设计。
2、工程地质工程位于天目湖观山村。
经勘测，泵站附近地面高程为6.83~7.47m左右。
浅部为①层素填土，高程6.83~4.73m，γ=18.82kN/m3；高程4.73-0.67m为②-2层淤泥质粉质粘土，γ=17.72kN/m3，凝聚力c=8.7kpa，内摩擦角φ=7.8°，地基允许承载力[p]=60kpa。
二、机泵选型1、水泵选型（1）灌溉设计流量推广水稻控制灌溉技术后，水稻生育期灌水定额较小，因此起控制作用的灌水定额是泡田定额。
当地水田泡田定额为80m3/亩，泡田期旱作物不需灌溉（旱作物若需灌溉，应将灌水时间前移或后退，以避开用水高峰）。
泡田延续时间为5天，提水泵站每天开机时间20h。
则设计净灌水模数为：根据下列公式推求渠道设计流量：Q=q设×A/η式中：Q——灌溉流量（m3/s）；A——渠系控制灌溉面积（万亩）；η——灌溉水利用系数，取0.68。
计算得灌溉设计流量为0.67m3/s。
该泵站为小（2）型，泵站等级为V等，建筑物等级为5级。
（2）排涝设计流量排涝设计标准为日降雨200mm雨后一天排水，根据溧阳市圩区测算结果，该标准相当于排涝模数为10m3/（s·万亩），则泵站排涝设计流量为1.19m3/s。
该泵站为小（1）型，等级为Ⅳ等，建筑物等级为4级，该泵站位于为一般圩区，因此建筑物防洪等级根据堤防确定，为20年一遇。
（3）灌溉设计扬程a、渠首设计水位（出水池水位）为了满足自灌溉的要求，设计渠首水位应满足灌区内各高程点灌溉要求，根据泵站灌溉实际情况，渠首设计水位为6.70m。
轴流泵设计步骤
轴流泵设计数据1、设计参数：流量 Q ＝ 1000( m ³/h )扬程 H ＝ 4.5 (m) 转速 n ＝ 1450 ( r/min )效率 η≧85℅ 汽蚀比转速C≧1000 2、结构形式： 采用60°出水弯管 3、 底板至叶轮中心距离：1m轴流泵水力设计一、叶轮的水力设计 （一）结构参数的选择 1．确定轮毂比根据轮毂比与比转速的关系表，取45.0=d h2．叶轮直径D叶轮直径一般根据轴面速度来确定，为了得到最优的影片安放角，叶轮进口前的轴面速度，采用C.C.鲁德涅夫推荐公式来确定：0(0.06m v =-根据液流的连续性条件，不考虑排挤，则叶轮区域内的轴面速度为 2241m h Qv d D D π=⎛⎫-⎪⎝⎭取0m m v v =，则(4.0D =- 根据轮毂比45.0=Dd h及给定的参数，叶轮直径即可求出。
则 取 D=272mm即 mm d h 12227245.0=⨯=3．确定叶片数Z叶片数通常按s n 选取为了更易于调节动平衡，取Z=44．确定叶栅稠密度l tZ=4,叶轮外缘的叶栅稠密度推荐为，0.750.85l t =-，同时，适当减小外缘的l t ，增加轮毂侧的l t ，以减小内外侧翼型的长度差，均衡叶片出口的扬程。
所以，轮毂和轮缘之间各截面的lt按直线规律变化，其值为 ()()()1.3 1.4hl lt t =-取()73.00=l ，则()96.0=h t l4．确定叶片翼型的厚度：通常轮毂截面的相对厚度为 lδδ==（10～15）%轮缘截面的厚度按工艺条件确定，通常轮缘截面的相对厚度 lδδ==（2～5）%从轮毂到轮缘其厚度按直线规律变化。
（二） 选定截面及计算 1．确定计算截面通常选取五个彼此等距离的计算流面，由于本设计要求为为半调节式轴流料浆泵，考虑到叶片的调节，轮毂和轮缘需作成球面。
各计算流面的半径可按下式确定： 21hd r =D r =52513r r r +=2312rr r +=2534r r r += 截面D 取值：122，160,198,236,2722．确定轴面速度和速度环量（1）确定轴面速度 取99.0v =η 即028.6)(422=-=vh m d D QV ηπ（2）确定速度环量 036.22==ΓwgH Tk π 3．升力法设计计算选定截面 计算表格4．计算泵的汽蚀比转速C知道设计流量Q 和轴流泵的转速n ，根据GB/T 13006-91,查取临界汽蚀余量r NPSH ,计算泵的汽蚀比转速C ：C =1000112062778.0145062.5m 64/3r >=⨯==C NPSH 所以符合设计要求。
轴流泵(混流泵)供排水及排涝泵站泵组选型设计基本方法和程序
（ ）在设 计 标 准 年 份 时 （ 净） 要 求 泵 站 流 １ Ｈ设 ，
量不 低于 规划 的设 计 流 量 ， 计 扬 程 时 运 行 的历 时 设 比平 均扬程 时 要小 很 多 ， 效 率 比平 均 年 份 的低 是 其 合理的。 （ ）在平 均扬 程 时 ， 站运 行 历 时最 长 ， ２ 泵 要求 这 种工 况时 泵组 段 的效 率 最 高 ， 即水 泵 在 最 高 效率 点
于设 计 流量 ， 于供 水 水 源 泵 站应 考 虑 备 用 机 组 投 对
入 ， 型时应 进行 不利 工 况和机 组稳 定性 校核 ， 免 选 避
机组 超 载运行 。
程 Ｈ平 （ ）最 高 净 扬 程 Ｈ高 （ ）最 低 净 扬 程 净； ３ 净； ４
Ｈ低 通 常情 况下 ： 净＞ Ｈ 净。 Ｈ高 殳 净＞ Ｈ平 净＞ Ｈ低 净，
２ １ 机 组 选 型 设 计 基 本 要 求 和 方 法 ．
量较 大 ， 汽蚀 性 能随流 量增 大 而恶化 。 （ ） 用机 组 台数不 应超 过 ２台。 ５ 备
（ ）按 照 平 均 年 时水 泵 效 率 最 高 ， 流 量较 设 ６ 其
计年 份 大 ； 在设 计 年 份 时 ， 小 于 设 计 的 流 量要 求 ， 不
况 下 ， 他工 况运 行 效率 很 低 ， 其 由此 可看 出 ， 择水 选
片 的混 流泵 站 。具 体 划 分 为 两 类 ：（ １ 水及 利 用 ）供 率较 高 的排水 泵 站 ；（ ２ 用 率 较低 的 排水 和排 涝 ）利
泵站 。
泵 时 ， 高效 区 的宽广 是其 优 劣 的一个标 志 。 其
（ ） 低扬 程 时 ， 泵站 正 常 运行 范 围 的下 限 ， ４ 最 是
轴流泵和导叶式混流泵模型研究及工程应用
１ ７
８ ．８ ５０
８ ．２ ５１
９ ６ ５ １ｏ ７ ０ １０ ７ ７ ９ ０ ４ ９ ７１
５ ０ ５
３ ２６ ３ ．５ ３ ６－８ ２ ８ ４ ．９ ０１６ ３ ６ ６１ ７ ．
—
＋ ４ ＋ ２
天津３ 号
Ｔ ０ 一 ＺＬ—＿ ３ Ｊ４ Ｏ
—
０
３ ６４ ８ ．８
３ ７５ ６ ．０ ３ ８３ ５ －０ ３ ７１ ３ ．２
７５ ７ ．２
７２ ２ ．６ ６７ ７ ．３ ６５ ９ ．４
８ ．５ ５１
８ ６ ５．０ ８ ２ ５＿ ２ ８ ９ ４．９ ８ ．２ ５１ ８ ．１ ５ １
９３ ８
１０１ ０ １０ ４５ １１ ２ ６
＋ ４ ＋ ２
流 量 Ｑ／Ｌｓ （／）
３ ０５ ８ ．９ ３ ３３ ６ ．５
扬 程 Ｈ／ ｍ
１ ０５ ０． ３ ９．９ ７ ７ ９． ８ ５１ ９．６２ １ ８３ ．６１ ９．０８ ３ ９． ８ ２ ８ ８７８ ． ８ ８３ ．６３ ８２ ６ ．５ ７６ ０ ．８
８ ７ ５ ８４ ５ ８ ２ ２ ８ ８ ４ ８０ ５
天 津 １号 ９
Ｔ『 ＿ １ Ｏ４一２ 一１ ９
—
Ｏ
２
３４Ｏ ７ ５
３７１ ５ ７
６２ ８ １
５．８ ７ ３
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３ ．２ ４１７
４４ ２ ４２ ４１ ８ ６１
３ ８８ ２ ９
４１ ８ ４７ ３ ６２ ９ ．９
５９ ０ ９
６２ ７ ，９ ６１９ ８
８ ６ ５Ｏ
轴流泵和导叶式混流泵模型研究及工程应用
轴流泵和导叶式混流泵模型研究及工程应用江苏大学二00七年十二月1、前言轴流泵和导叶式混流,主要用于水利、市政、电厂、船坞等部门的供排水，在核电、舰船的喷水推进方面也得到重要应用。
为了给南水北调等工程提供优秀水力模型，我们进行了轴流泵、贯流泵、双向泵、导叶式混泵水力模型的试验研究，这些模型已在南水北调等工程中得到了应用，并用其中一些模型进行了几个具体泵站的装置模型试验。
本文介绍泵（段）模型和泵装置模型的试验结果，分析泵段特性和装置特性之间的关系，为大型泵站水泵选型提供参考。
2、水泵模型的性能2.1轴流泵模型2.1.1轴流泵泵段模型本系列模型全部参加了水利部南水北调工程天津同台测试（表1），2006年通过江苏省科技厅鉴定。
鉴定意见是：这8个不同比转速模型基本上覆盖了轴流泵的使用范围，全部经过水利部会同国家质量监督检验检疫总局联合组织南水北调工程水泵模型同台测试，并取得水利部国际合作与科技司颁发的同台测试成果证书；该系列模型的综合技术指标达到国际同类模型的领先水平。
至今，20号模型用于南水北调工程万年闸站、19号模型用于南水北调工程台儿庄站、6号模型用于南水北调工程刘山站。
3号模型用于泉州1.5m口径潜水轴流泵，8号模型用于黄石1.6M轴流泵，2号模型用于明山2.8m轴流泵，10号模型用于黄麻涌双向泵站，日前严登丰教授用20号模型在自研制的平面蜗壳出水流道装置中，进行南水北调工程泗阳站装置模型预研，效果很好。
表1水利部南水北调工程轴流泵模型天津同台测试参数表（D ＝300m m ，n ＝1450r ／m i n ）4380.5910.05385.858565782363.359.79785.849015760347.179.51885.19956575-2332.659.16284.511007580-4326.888.36184.021*******401.699.30884.829406292376.619.28884.969716100362.848.78884.711004625-2351.588.36384.51006638-4329.068.25683.0610316234412.867.6884.639317372386.487.52785.159837240367.57.26285.61010725-2358.36.73785.221045758-4337.126.54984.99116275185.0885.12模型代号叶片角度Φ(o )流 量 Ｑ(l/s)平均效率η(%)扬 程 Ｈ(m)效 率 η(%)85.1285.11700天津2号T J 04－Z L －02比转速ns 名义比转速ns天津8号T J 04－Z L －08天津3号T J 04－Z L －0355084.4184.45600加权平均效率η(%)汽蚀比转速（C ）4392.647.1386.058637602381.476.67885.589267960365.86.4385.291008793-2345.326.40885.21089772-4328.895.9985.0613987934414.786.29786.169408572396.296.18985.919778540374.056.21885.441019822-2357.175.78385.131157848-4341.725.64384.8712588454444.225.21886.3591810222416.185.18785.849359930401.644.885.7210021034-2377.24.80485.4610231002-4357.314.60485.2711321007-6332.174.59985.111549714397.234.18383.7795711402384.343.6883.89112612350370.333.28383.6912781321-2326.173.27883.4813711241-4282.043.57182.28129410824473.623.17974.2915302437.183.14475.3914820414.032.65575.331637-2378.552.63975.641573-4354.642.25175.29171585.6285.66100083.4283.49125085.4485.4680085.585.5485075.1975.111600天津10号T J 04－Z L －10B （双向泵）天津7号T J 04－Z L －07天津6号T J 04－Z L －06天津19号T J 04－Z L －19天津20号T J 04－Z L －202.2轴流泵装置模型试验2.2.1轴流泵装置模型南水北调东线一期工程中的万年闸站、刘山站、台儿庄站分别选用本系列20号、6号、19号水力模型先后在天津中水北方设计院、河海大学、扬州大学进行了水泵模型装置试验，兹将试验结果列下（表2、3、4）：表2万年闸站水泵模型装置性能参数20号模型，天津台D=300m m,n=1450r/m i n叶片安放角φ流量（Q）（l/s）扬程（H）（m）效率（η）（%）汽蚀比转速C比转速n s +2°333.97.3976.188706820°324.97.0176.33960700-2°313.286.8476.751071701-4°302.846.2477.671275726-6°284.816.1877.461408721表3刘山站水泵模型装置性能参数6号模型，河海台D=300m m,n=1450r/m i n 叶片安放角φ流量（Q）（l/s）扬程（H）（m）效率（η）（%）汽蚀比转速C比转速n s +4°415.55.01874.7110031018 +2°392.55.25375.541030956 0°355.35.28476.13998905 -2°3135.25375.64977753 -4°296.35.20974.57984835表4台儿庄站水泵模型装置性能参数19号模型，扬大台D=300m m,n=1450r/m i n 叶片安放角φ流量（Q）（l/s）扬程（H）（m）效率（η）（%）汽蚀比转速C比转速n s +4°371.926.22576.431100819 +2°343.796.48176.61080764 0°338.775.82376.091249822 -2°312.165.78176.21277793 -4°291.365.60176.071158785以上三个模型装置试验性能均较好，说明模型泵和装置（进出水流道）的适配性良好。
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5 主要建设内容及典型设计
5.2.1.5混流泵及轴流泵站（2台泵）典型设计
一、基本资料
1、基本情况
选取别桥镇湖塘下圩灌排站工程作为典型混流泵和轴流泵站进
行设计。
该泵站为拆建工程，位于湖边村。
泵站主要功能为灌溉和排涝。
设计根据原有进、排水条件及功能要求，按现有灌溉面积2050 亩和排涝面积1190亩进行泵站规模设计。
2、工程地质
工程位于天目湖观山村。
经勘测，泵站附近地面高程为
6.83~
7.47m左右。
浅部为①层素填土，高程6.83~4.73m，
γ=18.82kN/m3；高程4.73-0.67m为②-2层淤泥质粉质粘土，
γ=17.72kN/m3，凝聚力c=8.7kpa，内摩擦角φ=7.8°，地基允许承载力[p]=60kpa。
二、机泵选型
1、水泵选型
（1）灌溉设计流量
推广水稻控制灌溉技术后，水稻生育期灌水定额较小，因此起控制作用的灌水定额是泡田定额。
当地水田泡田定额为80m3/亩，泡田期旱作物不需灌溉（旱作物若需灌溉，应将灌水时间前移或后退，以避开用水高峰）。
泡田延续时间为5天，提水泵站每天开机时间20h。
则设计净灌水模数为：
根据下列公式推求渠道设计流量：
Q=q设×A/η
式中：Q——灌溉流量（m3/s）；
A——渠系控制灌溉面积（万亩）；
η——灌溉水利用系数，取0.68。
计算得灌溉设计流量为0.67m3/s。
该泵站为小（2）型，泵站等级为V等，建筑物等级为5级。
（2）排涝设计流量
排涝设计标准为日降雨200mm雨后一天排水，根据溧阳市圩区测算结果，该标准相当于排涝模数为10m3/（s·万亩），则泵站排涝设计流量为1.19m3/s。
该泵站为小（1）型，等级为Ⅳ等，建筑物等级为4级，该泵站位于为一般圩区，因此建筑物防洪等级根据堤防确定，为20年一遇。
（3）灌溉设计扬程
a、渠首设计水位（出水池水位）
为了满足自灌溉的要求，设计渠首水位应满足灌区内各高程点灌溉要求，根据泵站灌溉实际情况，渠首设计水位为6.70m。
b、进水池水位
泵站通过涵洞从内河引水，本方案灌溉站设计运行水位根据历年灌溉期满足灌溉保证率95%的日平均水位确定，根据相应水文资料，
设计常水位为3.50m，枯水位为2.80m；所以设计工况进水池水位为3.50m，校核工况进水池水位为2.80m。
则水泵设计净扬程为3.20m，校核净扬程为3.90m。
表5-3 前山一级灌溉站运行水位组合表
c、泵站设计扬程
初选泵型时，沿程水头损失和局部水头损失按净扬程的25%计算，则水泵设计总扬程为4m；最大总扬程H最大=4.875m。
（2）排涝设计扬程
a、出水池水位
为了满足排涝的要求，出水池水位应满足排涝区内各高程点要求，根据泵站排涝实际情况，出水池水位为6.33m。
b、进水池水位
设计工况进水池水位为4.00m，校核工况进水池水位为3.50m。
则水泵设计净扬程为2.33m，校核净扬程为2.94m。
表5-21 东湖圩排涝站运行水位组合表
c、泵站设计扬程
初选泵型时，沿程水头损失和局部水头损失按净扬程的30%计
算，则水泵设计总扬程为3.029m；最大总扬程H最大=3.822m。
（3）水泵选型
该站灌溉设计流量为0.67m3/s，排涝设计流量1.19 m3/s，灌溉设计扬程4m，排涝设计扬程3.029m。
根据此流量、扬程，拟选用1台32ZLB-125的轴流泵和1台500HW-6的混流泵，转速均为n=580r/min，轴流泵叶片安放角0°，配套电机功率分别为JSL-12-10-95kW和
Y280M-6-55kW。
（4）灌溉水泵工况点校核
小型泵站实际扬程按下式计算：
H实=Δh净+h管
式中：H实——水泵实际扬程；
△h净——水泵设计净扬程，取值3.2m；
h管——管路损失扬程，为沿程水头损失与局部水头损失之和。
管道流速：v=4Q/πD2=4×0.67/（3.14×0.52）=3.41m/s
管路沿程水头损失：
式中：L——进出水管道总长，取4.9m；
Q——水泵设计流量，m3/s；
n——粗糙系数，铸铁管取0.013；
管路局部损失：
式中：ξ——局部阻力系数，为各部位局部阻力系数之和。
小型泵站局部损失以管道局部损失为主，进出水池的局部损失忽略不计。
管路局部形状改变和管路附件等所造成的各局部阻力系数如下：垂直进口阻力系数ξ进口=0.30，圆形整块拍门阻力系数为ξ拍门= 0.085。
局部损失h j=（ξ进口×ξ拍门×）=0.23m
则h管=h程+ h局=0.38m
所以求得设计工况点水泵实际扬程为：
H总=Δh净+h管=3.20+0.38=3.58m
（5）排涝水泵工况点校核
小型泵站实际扬程按下式计算：
H实=Δh净+h管
式中：H实——水泵实际扬程；
△h净——水泵设计净扬程，取值3.029m；
h管——管路损失扬程，为沿程水头损失与局部水头损失之和。
管道流速：v=4Q/πD2=4×1.19/（3.14×0.52）=2.37m/s
管路沿程水头损失：。