双向流道泵装置叶片安装角偏差水动力特性研究

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaobaodong2006
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对于叶片角度可进行全调节的轴流泵站,当工厂装配或者安装调试出现失误,或者叶调机构部件老化、出现故障时,会导致叶片角度调节出现偏差甚至不能调节,使水泵各叶片安装角度不完全相同,产生叶片安装角偏差。叶片安装角偏差不仅会导致泵站流量减小、效率降低,影响水泵的水力性能,而且会导致机组振动增大,叶片受力不均,径向力增大,影响泵站的安全稳定运行。本研究以双向流道泵装置为研究对象,基于数值模拟方法开展泵装置不同叶片安装角偏差下的水动力特性。研究内容及结果如下:(1)一个叶片安装角偏差对泵装置水动力特性的影响。分别研究叶轮一个安装角偏差时,即一个叶片安装角增大2°和减小2°时水动力特性。结果表明:1)当一个叶片安放角增大2°,泵装置扬程提升4.9%,装置最高效率下降1.53%,高效区向大流量区偏移;在叶轮进口该叶片附近的低压区增大,叶片压力面、吸力面压差增大,使该叶片上的出流速度增大导致不稳定出流,叶轮室和导叶内回流区增多,叶轮出口、导叶出口轴向速度分布均匀度下降14.6%、9.32%;叶轮出口轮缘处压力脉动幅值增加较多,导叶中部测点压力脉动主频发生变化。2)当一个叶片安放角减小2°,泵装置扬程下降7.3%,装置最高效率下降1.48%,高效区向小流量区偏移;在叶轮进口该叶片附近的低压区减小,叶片压力面、吸力面压差减小,叶轮出口、导叶出口轴向速度分布均匀度分别下降5.22%、6.12%;叶轮出口轮毂处压力脉动主频和幅值受影响更大,设计工况下导叶出口压力脉动主频改变,幅值变化较大。3)叶轮整体受力发生变化,叶片上的轴向力、等效应力、变形量随安装角的增大而增大,随安装角的减小而减小,未产生偏差的叶片上的受力特性也受到影响;叶片角增大2°对径向力的影响更大;一个安装角的增大和减小对叶轮的模态特性都没有影响。(2)两个安装角同向偏差对泵装置水动力特性的影响。分别研究叶轮两个叶片安装角同向偏差时,即两个叶片安装角同时增大2°和同时减小2°时水动力特性。结果表明:1)当两个叶片安装角同时增大2°,泵装置扬程提升10.5%,装置最高效率下降1.28%,高效区进一步向大流量区偏移;该类型偏差对叶轮出口、导叶出口的静压分布、轴向速度分布均匀度和涡量分布影响最大;对叶轮出口压力脉动幅值影响较大;小流量工况、设计工况下导叶中部压力脉动主频及幅值变化最大;出水喇叭口幅值在小流量工况下变化最大;轴向力进一步增大,在设计工况和大流量工况下产生的等效应力和变形量最大。2)当两个安装角同时减小2°时,泵装置扬程下降14.1%,装置最高效率下降1.13%,高效区进一步向小流量区偏移;导叶中部各工况下压力脉动的幅值变化相对较小,小流量工况下导叶出口幅值最大,设计工况下出水喇叭口压力脉动幅值变化最大;轴向力进一步减小。3)两个叶片安装角存在同向偏差时,叶轮径向力增大,大小与一个叶片安装角存在偏差时相当;对叶轮的模态特性没有影响。(3)两个安装角反向偏差对泵装置水动力特性的影响。研究叶轮两个安装角反向偏差时,即一个叶片安装角增大2°、一个叶片安装角减小2°时水动力特性。结果表明:1)泵装置的扬程变化较小,最高效率下降2.17%,高效区未发生明显移动;导叶中部高压区、低压区位置发生变化,导叶之间的静压分布差异较大;导叶内部回流区增大,脱流现象最为严重,导叶出口产生更多漩涡。2)泵装置产生更大的水力振动,进水喇叭口主频及其幅值变化最大,叶轮出口轮缘处有较高的幅值;偏流量工况下导叶中部幅值变化较大;设计工况下导叶出口、出水喇叭口的幅值较大。3)叶轮轴向力变化不大;但产生的径向力最大,小流量工况下的等效应力、变形量最大,各叶片之间的等效应力及变形差异最大;对叶轮的模态特性没有影响。
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