水利工程論文-前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)對水泵性能的影響及使用控制摘要：上海市黃浦江上游引水二期工程，使用了12臺大型立式混流泵，其葉輪前均裝有德國KSB公司制造的前置導(dǎo)葉裝置(InletVaneConttrolDeviceVR)，目的是為了實現(xiàn)在較寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)泵的使用性能。關(guān)鍵詞：前置導(dǎo)葉水泵性能導(dǎo)葉角度一引言上海市黃浦江上游引水二期工程，使用了12臺大型立式混流泵，其葉輪前均裝有德國KSB公司制造的前置導(dǎo)葉裝置(InletVaneConttrolDeviceVR)，目的是為了實現(xiàn)在較寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)泵的使用性能。泵組結(jié)構(gòu)如圖1所示，其參數(shù)為：流量Q6.5M3S，揚程H15.5M，轉(zhuǎn)速n297rpm，比較數(shù)ns353，效率0.80，軸功率P1400KW。前置導(dǎo)葉裝置(簡稱VR裝置)目前在國內(nèi)外水泵上使用不多，這方面的技術(shù)資料和報導(dǎo)很少。為此，作者根據(jù)近三年來對泵的運行情況觀察及有關(guān)的試驗數(shù)據(jù)和技術(shù)資料，就VR裝置使用調(diào)節(jié)對水泵性能的影響及原因作些分析研究，以便對VR裝置有較客觀正確的認識，從而對此類泵的實際使用控制提出些參考意見。二前置導(dǎo)葉裝置對水泵性能的影響我們使用的這套VR裝置為圓環(huán)形，導(dǎo)葉為直葉式，共17片，葉片長500mm，裝置通徑1300mm，見圖2。該裝置由電機驅(qū)動，通過裝有萬向節(jié)的多節(jié)傳動桿將轉(zhuǎn)矩傳到裝置輸入軸上，然后通過裝置內(nèi)的齒輪系統(tǒng)使各葉片同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉角度目的。KSB公司設(shè)定，以VR裝置導(dǎo)葉片與水平面垂直為90，當葉片轉(zhuǎn)動傾斜方向與泵葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致時為減角度(即角度變小)；當葉片傾斜方向與泵葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反時為增角度(即角度變大)。下面首先就水泵裝與不裝前置導(dǎo)葉，對水泵性能的影響作些分析。(一)未裝前置導(dǎo)葉與裝有前置導(dǎo)葉且葉片角度為90時泵性能的比較根據(jù)KSB公司提供的資料以及我們研究人員作的相關(guān)試驗，作者繪制了裝有前置導(dǎo)葉且葉片在90時，與無前置導(dǎo)葉裝置的泵二者特性曲線對比，如圖3。從圖上，我們可以得出以以結(jié)論：1.無前置導(dǎo)葉與前置導(dǎo)葉90時泵的QH曲線基本上是兩條平行曲線，有前置導(dǎo)葉的Q-H曲線略低些，這是由于加了前置導(dǎo)葉之后，進口液流阻力損失增加而引起揚程下降的緣故。2.從Q一曲線上看出，兩條曲線基本接近，且有一重合點，此點左側(cè)，有前置導(dǎo)葉的Q一曲線比無前置導(dǎo)葉的Q一曲線略高3而此點右側(cè)，有前置導(dǎo)葉的Q一曲線比無前置導(dǎo)葉的Q曲線略低，此重合點正是最優(yōu)工況點。這說明，在最優(yōu)工況下，前置導(dǎo)葉的阻力損失對泵來說微乎其微，不造成什么影響；而在小流量時，由于進水管內(nèi)液流少，流動不均勻，加了前置導(dǎo)葉之后，起導(dǎo)流作用，使液流進口流動均勻性加強，所得效率比原來有所提高；而在大流量時，導(dǎo)流作用消失了，相反因增加前置導(dǎo)葉，阻力損失增加，導(dǎo)致效率有所下降?？梢姡攲?dǎo)葉位置在90時，其泵的性能與未裝前置導(dǎo)葉泵的性能基本相近，此時它對泵的特性影響不大。其次，來看看導(dǎo)葉在不同角度時水泵性能的變化。(二)VR裝置導(dǎo)葉在不同角度時對泵性能的影響1對QH性能曲線的影響圖4是有VR裝置的泵在各種導(dǎo)葉角度下的性能曲線。由圖4可以看出，當前置導(dǎo)葉向小于90的方向調(diào)節(jié)時，所得到的性能曲線是明顯地向左，并且與90角時的性能曲線基本上平行的移動(在連續(xù)運行極限范圍內(nèi))。這是因為此時前置導(dǎo)葉出口液流方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向趨向一致，液流在泵葉輪入口前有了一個正向預(yù)旋Vlu(Vlu液流在葉輪進口處絕對速度的圓周方向分速度)，故Vlu0(前置導(dǎo)葉為90。時，Vlu0)。由歐拉方程式：HT=(u2v2uulvlu)g得知，當導(dǎo)葉角度向小于90。方向調(diào)節(jié)時，由于Vlu0，則泵的理論揚程HT小于導(dǎo)葉在如。時泵的揚程HT。并且，前置導(dǎo)葉角度取值越小，Vlu值越大，揚程降越大，故QH特性曲線向左移。在實際使用中，正是利用這一特性，在保持揚程基本恒定的情況下，使流量隨VR角度變小而變小，從而達到減少流量的目的。而當前置導(dǎo)葉大于90方向調(diào)節(jié)，此時前置導(dǎo)葉液流出口方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，即產(chǎn)生反向預(yù)旋，故Vlu0。同樣由歐拉方程可知，此時泵的揚程HT大于前置導(dǎo)葉在90時的揚程。而且，前置導(dǎo)葉角度越大，Vlu越小，泵的揚程增加越大，QH特性曲線向右移。所以，可以在一定的揚程下，使泵的流量隨導(dǎo)葉角度變大而增加。實踐說明，上述作用是明顯的。2對水泵效率的影響由于前置導(dǎo)葉向90位置兩邊調(diào)節(jié)，使液流在進入泵葉輪前分別產(chǎn)生了正向預(yù)旋和反向預(yù)旋，在葉輪葉片進口邊產(chǎn)生絕對速度V1的圓周分量Vlu，因而使葉輪進口速度三角形發(fā)生變化，見圖5所示。實線為無預(yù)旋時的