离心泵叶轮切割方法的应用
离心泵叶轮切割定律的分析
离心泵叶轮切割定律的分析离心泵叶轮切割定律的分析IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】离心泵叶轮切割定律的分析武汉三源泵业制造有限公司杨爱荣，甘根喜本文介绍了几种离心泵叶轮的切割定律及针对每种切割定律作出的具体分析，以寻找一个较为准确的计算叶轮切割的方法，从而达到一台泵的多性能要求，提高产品的通用性和系列化。
一、叶轮切割定律存在的条件及原因分析叶轮切割定律一式中：为叶轮切割前的流量、扬程、轴功率和叶轮外径。
Q、H、N、D2＇为叶轮切割后的流量、扬程、轴功率和叶轮外径。
Q＇、H＇、N＇、D2以上公式成立的条件是：1、叶轮切割前后的容积效率不变。
2、叶轮吸入口前液流无预旋，即绝对速度的圆周分量V u1等于零。
3、切割前后流液相似，速度三角形对应成比例。
4、切割前后叶轮出口宽度相等，即b2＇=b2；出口面积不变即F2＇=F2。
5、切割前后叶片出口角度不变，即β2＇=β2.从大量的试验结果来看，4、5两个条件很难满足。
事实上切割前后的叶轮出口宽度、面积、叶片出口角有的变化较大，最大的变化约为10%。
这样就降低了叶轮切割定律的计算精度。
在实际应用中往往进行保守切割，增加切割次数来确认要求的性能参数。
另外瑞士的苏尔寿公司针对以上存在的问题提出了的修正系数,即D2＇=D2＇+(D2－D2＇),该公司认为的修正系数安全可靠,在高效区运行时采用此法切割的叶轮特性曲线略高于要求的曲线。
以上方法在实际应用中较麻烦，而且要多次用试验验证计算结果。
因此有关文献针对不同比转数的泵提出了不同的计算方法,陈述事如下: 对于n s＜60的低比转速离心泵：（a）、叶轮切割后叶片的出口角β2可能因叶轮外径D2的减小而发生一些变化，但可以用锉销叶片出口端面的方法加以修正，认为β2＇=β2；(b)、锥形叶片出口端将会因切削而变厚，修锉叶片使它恢复到原形大小，可以认为切削叶前后叶片的排挤系数不变；（c）、对于n s＜60的叶轮可以认为叶轮是前后盖板平行的经流叶轮，因此可近似地认为叶轮切割前后的出口宽度不变。
水泵叶轮切割分析
水泵叶轮切割分析水泵叶轮是水泵中最关键的部件之一，其工作原理是通过叶轮旋转将液体抽送出去。
因此，叶轮的切割分析对于水泵的性能和效率有着重要的影响。
首先，叶轮的切割形状对水泵的性能有着直接的影响。
叶轮的切割形状通常可以分为封闭式和开放式两种形式。
封闭式叶轮的切割形状类似于一个圆盘，中间开有若干个叶片，这种形状适合于输送液体粘度较高、含有固体颗粒较多的情况。
而开放式叶轮的切割形状类似于一个圆环，只有外围开有叶片，这种形状适合于输送清水或者低粘度的液体。
叶轮的切割形状还会影响到水泵的静压和动压分布，进而影响到水泵的扬程和流量。
其次，叶轮的切割尺寸对水泵的效率和运行稳定性也有着重要的影响。
叶轮的切割尺寸主要包括叶片的角度、叶片的长度、叶片的宽度等参数。
叶片的角度决定了叶轮与进口流体的角度，直接影响到叶轮的进口流道形状和出口流体的动能转换效率。
叶片的长度和宽度决定了叶轮的流道面积，影响到叶轮的流量和扬程。
叶轮的切割尺寸一般需要经过流体动力学分析和叶轮磨损预测等步骤得到最优解。
最后，叶轮的材质选择和切割工艺也需要进行分析。
叶轮通常采用金属材质，如铸铁、不锈钢等。
材质的选择需要考虑叶轮的强度、耐蚀性、耐磨性等因素。
叶轮的切割工艺一般采用数控切割或者电火花切割等工艺，以保证切割的精度和表面质量。
综上所述，水泵叶轮的切割分析对于水泵的性能和效率有着重要的影响。
切割形状、尺寸、材料和工艺等因素都需要进行综合考虑，通过流体动力学分析和叶轮磨损预测等手段得到最优化的切割方案，以提高水泵的运行效率和稳定性。
离心水泵叶轮的三元流技术原理及应用
离心水泵叶轮的三元流技术原理及应用目前, 节能降耗已成为全国各行各业, 特别是高耗能企业的重要任务。
我国已把节能降耗提到了国民经济发展非常重要的位置。
离心泵是把原动机的机械能通过离心泵叶轮产生的离心力使液体产生动能, 从而达到输送液体的目的, 它广泛应用于国民经济的各个领域。
因此, 通过优化离心泵的性能做好离心泵的节能工作, 是节能降耗中至关重要的一环。
1．三元流技术概述我国离心泵多年来一直采用一元流理论设计离心泵叶轮, 它的设计理念是假定进出口流通截面及流道内部任何流通截面的水流分布是均匀的, 而流速仅为一个自变量的函数。
据此而设计出叶片的几何形状, 制作出多种模型进行试验, 择优选用。
由于离心泵在不同工况下其流量、压力变化范围很大, 而这种叶轮的模型只能是有限的数种, 因而无法保证优选模型与实际工况一致。
这就导致离心泵叶轮偏离设计最佳效率点, 进而影响泵的实用效率。
我国科学家吴仲华教授创立的 S1、S2两类流面概念, 奠定了叶轮机械三元流动理论的基础, 中科院研究员刘殿魁教授于 1986年提出了叶轮机械内“射流-尾迹的完全三元流”的解法。
应用这一计算方法对叶轮流道进行设计, 有效地解决了尾迹区的影响, 提高了叶轮的水力效力, 同时增大了有效流通面积, 提高了离心泵的工作效率。
离心泵的水力效率受水泵叶轮的进口轮径、出口轮径、轮毂比、子午流道的曲率变化、叶型中心线的形状、叶片厚度分布、安装角、进口角、出口角及泵的工作流量、压力变化等多种因素的影响。
而根据“射流-尾迹三元流动”理论结合离心泵的实际流量、扬程等参数设计制作的高效三元流叶轮, 在不变动泵体安装结构的情况下, 换装于原泵体内。
以投资最少, 见效最快的技改方式, 达到节能降耗的目的。
2．三元流技术原理三元流技术, 实质上就是通过使用先进的泵设计软件，结合生产现场实际的运行工况, 重新进行泵内水力部件(主要是叶轮 )的优化设计。
具体步骤是: 先对在用离心泵的流量、压力、电机耗功等进行测试, 并提出常年运行的工艺参数要求, 作为泵的设计参数；再使用泵设计软件设计出新叶轮, 保证可以和原型互换, 在不动管路电路、泵体等条件下实现节能或扩大生产能力的目标。
离心泵叶轮切割方法
离心泵叶轮切割方法作者：邵海江向永谭来源：《工业设计》2016年第07期摘要：切割叶轮是扩大离心泵工作范围的常用方法。
本文根据叶轮相似理论及切割原理，论述了离心泵叶轮的几种切割方法，并进行分析，找出最为快捷可靠的切割方法，来方便实际生产。
关键词：离心泵；叶轮切割；切割定律；切割量；三次曲线离心泵泵的特性曲线上的每一点都对应着一个泵的工作工况，最理想的工作工况是在泵的最高效率点下运行。
但是用户对性能的要求千差万别，不一定能和泵最高效率点下的工况相一致。
要想使每一个用户要求的泵在泵的最高效率点下运行，那样做需要的泵规格就太多了。
为此，规定一个范围（通常以效率下降5%为界），如左图的AB线段。
泵在此范围内运行，效率下降不算太大，此段称为泵的工作范围。
通过改变转速或切割叶轮外径的方法可以扩大泵的工作范围，如下图ABCD。
其中的1、2线是改变转速或切割叶轮外径前后的特性曲线，3、4线是改变转速的相似抛物线或切割叶轮外径的切割线（抛物线）。
方块ABCD称为泵扩大了的工作范围，泵可以在此范围的任一点工作，而且效率下降最多不会超过5%。
本文主要论述几种叶轮外径切割的计算方法，并进行简要分析。
1 叶轮切割量计算方法1.1切割定律、切割抛物线及其应用一般离心式叶轮的切割量不大，切割后叶片出口安放角变化甚微，即。
叶轮的轴面流道宽度总是设计成自轮心向外逐渐变窄，即。
所以切割前后叶轮出口面积变化很小。
此外，经验表明，对上述叶轮当外径切割量不太大时，在切割对应工况下工作的叶轮效率几乎不变。
在这些前提下，可得切割前后对应工况点参数间的关系为：上述关系式称为切割定律。
可以看出，切割后流量、扬程均会下降，但扬程下降较多，所以叶轮切割后比转速会增加。
由式（1）和（2）可知，切割前后的对应工况点的流量与扬程之间满足的关系，这是一个抛物线方程，称为切割抛物线（如下图）。
实践证明，当切割量不是太大时，效率近似相等，因此切割抛物线也是等效抛物线。
叶轮切割后泵效率的变化
叶轮切割后泵效率的变化
泵是工业生产中广泛使用的一种流体输送设备，它可以将液体或
气体按照一定压力和流量送往需要的地方。
叶轮是泵的重要组成部分，它直接影响泵的输出效率和运行稳定性。
在泵使用过程中，叶轮的切
割对泵的效率也有着很大的影响。
叶轮切割是指在原有叶轮设计的基础上通过切割叶片来改变叶轮
的几何形状，以达到调整泵的性能的目的。
叶轮的切割可以分为增加
和减少叶片数量、改变叶片角度和形状等多种方式。
通过切割叶轮可
以提高流量、降低压力、提高效率等目的。
但是，在叶轮切割后，泵的效率也会随之发生变化。
叶轮切割后，由于叶片数量或形状的改变，流量和压力会相应地发生变化，特别是
在低头和高头条件下，泵效率的变化更加明显。
此外，在切割后还需
要对泵的出口截面积等参数进行相应调整，以保证泵在工作过程中稳
定输出。
总之，叶轮切割是一种进行泵性能调整的有效手段，但需要注意
该调整对泵效率的影响。
在实际操作中，需要对叶轮切割工艺进行细
致的研究和调整，以确保泵能够达到最佳的操作效果。
水泵叶轮切削方案
水泵叶轮切削方案1. 引言水泵叶轮是水泵的核心部件之一，负责将水从进口处吸入并通过离心力将水推出。
叶轮的质量和形状对水泵的性能十分关键。
因此，在制造水泵叶轮时需要采用适当的切削方案来保证叶轮的质量和性能。
本文将介绍水泵叶轮切削方案的设计与实施。
2. 设计原则在设计水泵叶轮切削方案时，需考虑以下因素：1.切削效率：通过选择合适的切削工艺和切削参数，提高切削效率，降低生产成本。
2.切削质量：确保切削后的叶轮表面光滑度高、精度达标，以减少叶轮与水之间的摩擦阻力，提高水泵的效率。
3.切削工艺可行性：确保切削工艺在现有设备条件下可以实施，并且操作简便、稳定可靠。
4.切削工艺经济性：在满足切削质量和效率的前提下，尽可能降低切削工艺的成本。
基于以上原则，我们将设计一种水泵叶轮切削方案。
3. 切削工艺设计选择适当的切削工艺是保证叶轮切削质量和效率的关键。
根据叶轮的材料（通常为铸铁、铜合金等），我们选择了以下切削工艺：1.切削工具选择：采用硬质合金刀具，其硬度高、耐磨性好，适合切削铸铁和铜合金等硬材料。
2.切削方式选择：根据叶轮的复杂形状和切削要求，选择多轴数控车床进行精密切削。
该切削方式具有高精度、高效率的优点。
3.切削参数选择：根据材料的性质、叶轮的几何形状和切削要求，确定切削速度、进给速度和切削深度等参数。
经过试验和实践经验总结，我们建议采用以下参数：切削速度300m/min，进给速度0.1mm/rev，切削深度0.5mm。
4. 切削工艺实施在进行切削工艺实施之前，需要做好以下准备工作：1.检查刀具的磨损情况，确保刀具处于良好状态。
2.根据叶轮的几何形状和切削要求，选择合适的夹具和装夹方式，确保叶轮固定牢固、位置正确。
具体的切削工艺实施步骤如下：1.将刀具装夹在多轴数控车床上，并调整好切削速度、进给速度和切削深度等参数。
2.将叶轮放置在夹具上，并固定好位置。
3.启动车床，进行切削操作。
在切削过程中，要时刻注意刀具磨损情况，并及时更换刀具。
叶轮切割方式对IS100—65—200型离心泵性能的影响
三角形并不相似。考虑切割 角度 的大小 ， 对现有切割公 式进行 了修 正和验证。
关 键 词 ：离心 泵 ； 正切 ； 斜切 ； 切割定律 ； 切 割 公 式
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ —７ ６ ２ ７ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ２ ３
叶轮 切 割方 式 对 Ｉ Ｓ １ ０ ０— ６ ５— ２ ０ ０型 离 心 泵 性 能 的 影 响
宇晓 明， 邵春 雷， 顾 伯 勤
（ 南京３ ７ ＿ 业大 学 机械 与 动力 工程 学院 ， 江苏 南京 ２ １ １ ８ ０ ０ ）
摘 要 ：采用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软件在双参考 坐标 系下， 利用有 限体积 法对 雷诺 时均 Ｎ ａ ｖ ｉ ｅ ｒ Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ方程进行数 值 离散 ， 选用标
准 ｋ一 湍流模 型 ， Ｓ Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ Ｃ方 法求解 ， 对Ｉ Ｓ １ ０ ０— ６ ５— ２ ０ ０型离心泵在 不 同叶轮 切割方式下的 内部流场进行 了叶轮 和蜗 壳的耦合数值模 拟。根据 数值模拟结果预测 Ｉ Ｓ １ ０ ０— ６ ５— ２ ０ ０型 离心 泵的性 能， 并分析不 同叶轮切割方式对泵 内部流场的影响 。结果表 明 ： 泵的扬程 、 轴功率和效率 受切 割 方式 的影 响 明显 ， 相 同切割 量 下， 随 着切 割 角度 的增 加， 扬程先升 高后 降低 ， 切割 角度 在 ０ 。 一 ２ ０ 。 的 范围 内扬程 达到 最高 ； 轴功 率先升 高后 降低 ， 在 ２ Ｏ 。 左右 时达到
水泵叶轮切削
水泵节能技术在水厂中的应用郑少燕汕头市自来水总公司摘要：在实际生产中，水泵长时间偏离高效区间运行，造成电能极大浪费的现象在很多水厂的生产中普遍存在，它是传统水泵选型方法带来的弊端。
通过水泵叶轮切削改造等方法可改变水泵的运行工况点，使水泵运行于高效区间内，达到节能的目的。
关键词：节能 水泵选型 高效区间 叶轮切削1．水泵节能改造技术应用的必要性在传统的净水厂设计中，进行送水泵选型时，首先考虑水泵应满足最不利工况点的要求，即以供水管网的最高日最高时用水量和压力来计算水泵的设计流量和设计扬程。
根据此法选型的水泵满足了最不利工况点的要求，却忽略了对能耗的考虑。
因为在净水厂的实际运行中，水泵在最不利工况点运行的时间相对较少，绝大部分时间是在平均流量和平均扬程工况附近运行，甚至长期在低扬程大流量工况运行，这样水泵有可能长时间偏离高效区间运行，此时水泵的泵轴功率已接近甚至超出配用的电机功率，而且水泵效率低，还容易发生汽蚀。
在实际生产中，为了确保水泵的安全运行，也为了使水泵运行于高效区间内，只能通过关小出水阀门来改变管道特性曲线，从而改变水泵的运行工况点。
此举使水泵安全运行于高效区间内，却致使大量的能量消耗在阀门上，造成电能很大的浪费。
为了节约能耗，有必要对送水泵实施节能改造。
水泵的节能改造，主要是通过改变水泵的运行工况点，使水泵始终运行于高效区间内，且运行工况与管网实际所需一致。
改变水泵的工况点，通常可通过两条途径来实现：一是调速运行，即通过改变水泵的转速，来改变水泵的运行曲线，使水泵的出水压力与管网实际所需一致，从而达到节能的目的。
变频调速是调速技术中最好的一种，它是解决能耗问题的最好方法之一，并已在国内一些水厂得以应用，且取得了很好的经济效益。
但因变频调速设备造价较高，改造投入大，且调速设备的维修技术要求高，故此，变频调速技术在水厂的改造中暂时未能得到广泛推广。
另一种改变水泵工况点的途径是叶轮切削改造，其原理是经过切削的叶轮，其特性曲线会按一定规律发生变化。
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离心泵叶轮切割方法的应用
摘要：离心泵使用过程中，由于泵选型不当或工艺发生改变，导致泵的扬程偏大，扬程富
余太多，泵出口阀门开度非常小，节流损失大，排量受到限制，造成工况不稳，调节困难，
轴承振动大，机械密封泄漏次数增多。
为使泵满足现场工艺要求，可采用切割叶轮的方法
进行调整，离心泵采用切割叶轮的方法，可以改变泵的性能参数，解决泵的匹配性。
适当
减小叶轮外径，在转速不变的条件下降低泵的流量、扬程和功率，改变泵的性能参数，从
而使泵在适当流量下使用，有利于降低检修率及起到节能效果。
关键词：离心泵；叶轮切割；机械性能曲线
0 引言
某炼厂硫磺收回装置半贫液泵为单级离心泵，泵的设计出口压力为0.7MPa，但运行压力为1.0MPa，实际泵出口压力5kg/cm2即可满足要求，设计流量Q=222m3/h，实际200 m3/h 即可满足要求。
但该泵平时运行流量为80 m3/h，由于达不到泵的最小稳定连续流量要求，造成泵运行状态恶化，主要表现为：泵出口阀卡量过小，泵振动过大，密封泄漏频繁，造成能耗浪费等。
为了优化操作，消除设备隐患，节能降耗，需针对该情况增变频电机或者进行叶轮切割。
1、叶轮切割计算
1.1、设计条件工作与实际条件工况的对比
泵的设计条件和性能参数
设计运行参数设计性能参数
流量Q＝222 m3/h 扬程H＝60m
温度T＝119℃叶轮直径D＝460mm
出口压力P
＝0.7MPa 效率η＝72％
出
＝0.3MPa 功率N＝50.38KW
入口压力P
入
介质密度ρ＝961kg/m3泵转速n＝2950r/min
泵实际的运行的条件和性能参数
实际运行参数实际性能参数
流量Q＝80 m3/h 扬程H＝60m
温度T＝119℃叶轮直径D＝460mm
＝1.0MPa 效率η＝72％
出口压力P
出
入口压力P
＝0.3MPa 功率N＝50.38KW
入
介质密度ρ＝961kg/m3泵转速n＝2950r/min
由此参数可以看出，变化最大的为流量和入口压力，流量的偏低导致泵实际运行工况的改
变。
2、计算
泵叶轮切割后的性能(或叶轮的切割量) 的计算通常用大家所熟知的切割定律式来计算如下式
''Q D Q D = 或 ''
Q D D Q = （1）
''2()
H D H D = 或
'
D = （2） ''3()
N D N D = 或
'
D = （3） 式中Q 、H 、N 、D 分别为叶轮切割前泵的流量、扬程、功率、叶轮外径；Q'、H'、N'、D'分别为叶轮切割后的流量、扬程、功率、叶轮外径。
2.1 比转速n s 的计算
1/21/2
3/43/4
(222/3600)3.65 3.65295012460s Q n n rpm H ==⨯⨯=
表-1 叶轮切割量与比转速的关系
n s (D-D')/D 效率下降值
n s (D-D')/D 效率下降值
n s (D-D')/D 效率下降值
≤60 20% 每切割
10%，效率下降
0.9%
120~200 11% 每切割4%，效率
下降1% 250~350
7%
无
60~120 15%
200~250
9%
350~450
5%
对于比转速在120～200之间的泵，叶轮最大切割量为11％，即： D min =460×(100-11)%=410mm
验证D ＝410mm 验证流量是否满足要求。
根据切割定律
''Q D Q D = 即 '410222460Q =
Q'＝198 m 3/h
根据装置开停工时的该泵的最大流量为200 m 3/h ，因此，不能满足工艺负荷的生产要求，必须按流量来进行切割计算。
2.2 根据流量的切割计算
根据切割定律
''Q D Q D = 即 '200222460D =
'D ＝414mm
验证泵出口压力是否满足要求 根据切割定律
''2
()H D H D = 即 '2414()
60
460H = 'H ＝48.6m 由于原型泵的比转数为124，按表-1的要求核算切割率
(D- D`)/D ＝(460-414)/460＝10％，小于11％，故满足切割量要求。
2.2.1 泵出口压力核算
P=Hγ＝48.6×100×961×10-6＝4.67kg/cm 2 P 出=P+ P 入＝4.67+0.3×10＝7.67 kg/cm 2
泵的出口大于5 kg/cm 2，仍有较大余量，故满足工艺生产要求。
2.3 机械性能曲线的变化及相似工况点的确定
根据式（1）、（2）导出：''2(/)H H Q Q =，令 ''2
/K H Q ==常数，则
'2H KQ = （4）
根据（4）式确定K 值：
''2/K H Q ==48.6/2002=0.001215
为了得到切割抛物线方程的曲线，根据上述计算的K 值的结果对不同流量取值，并计算出
曲线上相应的量程值H ，则根据'2H KQ =，见表-2
表-2 相似曲线方程数据表
Q(m 3/h) H(m) Q(m 3/h) H(m) Q(m 3/h) H(m) Q(m 3/h) H(m) 200
48.6
208 52.6 216 56.7 224 60.9 204 50.6
212
54.6
220
58.8
228
63.2
方程（4）为切割抛物线方程，即相似曲线方程，如图-1所示，绘制出抛物线方程与原型泵的Q-H 曲线，可以看出两者相交于B （Q 、H ）点，则B 点为A 点的相似工况点，A 点为实际切割后的工况点。
现场测试切割后泵的流量、压力，根据2.2.1出口压力核算公式，计算扬程如表-3
表-3 泵叶轮切割后实测数据表
实测点Q（m/h）P(kg/cm) H(m)
a 120 8.47 57
b 160 8.09 53
c 200 7.64 48.3
d 240 7.04 42.1
在图内画出切割叶轮后Q-H曲线以虚线表示，发现该性能曲线近似经过A点，现场测试值与理论值较为接近，所以本次叶轮改造是成功的。
2.4 叶轮切割后的机械效率
根据表-1计算泵的效率：(460-414)/460=0.1，故效率下降2.5%，现泵的效率为72％-2.5％＝69.5％
2.5 能量计算
该泵叶轮切割前正常运行时电流为75A，切割投用后正常运行时电流为62A，按电流下降75-62＝13A计算，该泵每年节约电380×13×24×365/1000＝43274.4kw/h，按工厂用电每度电0.946元计算，每年可节省40937.6元。
3、结论
本文以满足装置需求工况及泵实际运行工况相结合，对叶轮进行叶轮切割，叶轮切割后泵的Q-H特性曲线及离心泵进行现场测试，满足现场生产要求。
采样叶轮切割的方法，降低了泵的扬程，避免泵因流量过小引起抽空、振动大、机械密封泄漏频繁等，同时又节约了能耗。
参考文献
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[2]蔡礼权.IS50-32-200型离心泵叶轮切割研究[J].陕西科技大学学报，2009,27(4):93-96。