離心泵小流量流動不穩定性的控制
作者：泵閥 來源：離心泵 發布時間：2025-12-04
實際上離心泵小流量流動不穩定性的各原因之間也是互相影響的。葉輪進口的繞流線旋渦，也使葉輪流道內的二次流旋渦加強，從而加強了葉輪流道里的尾流一射流結構，加劇了葉輪流道的邊界層分離傾向，也增強了葉輪與蝸殼聯合作用時產生的二次流和水力損失。因此必須控制這些不穩定因素，使設計時保證泵能夠獲得穩定的H-Q特性線，其控制措施可從以下兩方面來進行： 1）合理設計葉輪及蝸殼等過流部件。 2）采用合理的結構措施。
一. 合理結構措施
高速誘導輪離心泵的比轉速越低則葉輪流道就顯得越長，產生的尾流一射流結構越強，就越容易增大葉輪非工作面上的邊界層分離傾向。對比轉速很低的高速誘導輪離心泵，有時僅靠選取誘導輪、離心輪及蝸殼等過流部件的合理設計幾何參數尚不能完全保證高速離心泵能獲得連續下降的穩定的揚程流量特性線，因此還得有合理的結構措施來保證。目前較為有效的結構措施主要有在誘導輪前緣加反向流穩定器和孔板以及堵塞葉輪流道等辦法。
1）反向流穩定器 在葉輪進口前緣安裝反向流穩定器的構措施，較好地解決了進口前緣的回流。反向流穩定器可以使高速離心泵在效率點到關死點間的所有流量下穩定運行。反向流穩定器完全處于主流之外，假設葉輪前緣產生回流，由于離心力的作用及回流的圓周速度很高，因此回流的液體就迅速移到環狀縫隙中，經整流導葉后重新回到主流。
2）孔板 在葉輪進口前緣加孔板削弱了葉輪前緣產生的回旋流，減弱了對主流的影響，從而改善了高速離心泵的汽蝕性能，提高了高速離心泵在關死點的揚程，使高速離心泵的揚程流量特性線沒有出現正斜率上升段，即高速離心泵獲得了很好的小流量工作穩定性。
二. 過流部件的合理設計
離心泵的揚程流量特性線是由理論揚程曲線減去總的水力損失曲線得到的。理論揚程曲線是一條隨流量增加呈直線下降的特性線，因此要使離心泵的揚程流量特性線不出現正斜率上升段，實際上就是要通過合理的水力設計盡量減少各項水力損失，特別是要減少小流量工況下由于出現上述幾個不穩定因素而引起的各項水力損失。
1）葉輪的參數控制 葉輪是離心泵關鍵的過流部件，因為泵所能產生的揚程是靠葉輪旋轉來實現的。合理設計葉輪，如采用較少的葉片數、較小的葉片出口角、較大的葉片包角、較小的液流進口沖角及較小的葉片出口寬度等，可使泵在設計額定工況點獲得穩定的揚程流量特性線。 但這些措施基本上是以犧牲效率和汽蝕性能為代價的，因此在設計時就必須同時兼顧穩定性、效率和汽蝕性能的要求。 已有研究表明：要使離心泵能夠獲得較好的小流量工作穩定性、較高的效率和汽蝕性能的有效途徑之一就是采用長、中、短葉片相間的復合葉輪，其原理是使葉片間流場均勻化，特別是小流量情況下。
2）蝸殼的參數控制 控制葉輪出口的二次流實際上是通過合理設計蝸殼的喉部面積來實現的。蝸殼里的液流損失主要由流動中摩擦損失和離開葉輪的高速液流在蝸殼里的撞擊及摻和所造成的損失。由于離心泵蝸殼里的液流速度很高，液體流動處于阻力平方區內，為減少蝸殼里的摩擦損失，應該采用銑、磨結合等加工方法來降低蝸殼流道的表面粗糙度值，以降低摩擦因數，同時取較大的喉部面積以降低蝸殼的平均速度，但較小的平均速度會增加撞擊及摻和損失，因此設計時應以蝸殼里的流動損失小為原則。
