干货:离心泵诱导轮知识介绍

1.什么是诱导轮
诱导轮是一个轴流叶轮,直接装在离心泵第一级叶轮的上游,并随其一起同步转动,也被称为前置诱导轮。离心泵装有诱导轮后会具有较高的吸入性能,同时诱导轮属于轴流式叶轮,具有轴流式叶轮的汽蚀特性,如不存在促进汽泡和液体分离的离心力作用,这样,产生的汽泡将随同液体一起流走,不易造成整个流道的堵塞等。其外特性的表现形式是在汽蚀过程中性能曲线下降平缓,无明显的陡降阶段,因而诱导轮可以在一定程度的汽蚀工况下工作。另外,在设计泵诱导轮时,可采取一些措施,提高其抗汽蚀性能。通常诱导轮是作为轻负荷的轴流式叶轮来进行设计的,选择较大的冀姗疏密度、较小的冲角、较大的进口过流面积、叶片最大厚度离进口较远的变化规律等。以使绕流诱导轮液流的压力均匀,且在离进口较远的地方出现最低压力。高抗汽蚀性能的诱导轮是在一定程度上牺牲能量指标换来的,故诱导轮本身的效率较低。
2.离心泵诱导轮的作用
卧式多级离心泵利用诱导轮产生的扬程对后面的离心叶轮起增压作用。而诱导轮只需要很低的吸入余量,但相当于提高了整个泵的吸人性能。在离心式叶轮中,当空泡发展到一定程度,就会影响到外特性使性能下降,这是由于液流在离心轮的流道中液体是由轴向至径向(主要在径向)流动,因液体的密度比气体大,在离心力的作用下,液流中的空泡很容易分离出来,并迅速扩大从而堵塞流道,使泵的吸人性能急剧恶化。而离心泵诱导轮叶片间的流道相对较长,并且是轴向的,在叶轮外缘相对流速最大,所以首先在叶轮外缘发生空泡,靠近轮毂中心的液体受离心力作用,压缩外缘的空泡,使它只能靠外缘沿轴向移动,到高压区之后溃灭,这样大大限制了空泡的发展。只有当诱导轮所有的流道内全部充满空泡(这时离心轮也随之发生空泡而断流),泵的工作状态才被破坏。
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诱导轮示意图
3.离心泵诱导轮的种类
离心泵诱导轮叶型一般可分为两种:等螺距诱导轮,其叶片进出口安放角相等;不等螺距诱导轮,其进口安放角小,出口安放角大。种叶型常用于圆柱形轮毂诱导轮,第二种叶型常用于锥形轮毂诱导轮。两者相比,后一种诱导轮效率高、抗汽蚀性能好<因出口角大,且具有锥形,利于汽泡的重新凝结)、噪声较小、运行稳定。
下图是几种诱导轮轴面投影的形状,从前多采用圆柱形诱导轮,但锥形诱导轮可以增加进口面积,从而提高诱导轮本身的抗汽蚀性能,现已广为采用;另一方面,为了使主叶轮有较高的效率,泵进口直径(等于诱导轮出口直径)不宜过大,锥形诱导轮同时满足了这两方面的要求。另外,离心泵诱导轮汽蚀首先在速度大的外缘进口处发生,所以锥形诱导轮有助于将汽蚀压缩在轮缘局部区域,以提高诱导轮的抗汽蚀性能。实际制造过程中,为了减小轮缘的锥度,可使轮毂也带有一定锥度,即内外锥形诱导轮,这种结构适于IS型单级单吸离心泵。
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诱导轮的几种轴向截面形状
4. 泵加装理想诱导轮后的优点
在通常情况下,泵加装理想诱导轮后的优点有:
1)使泵的气蚀余量(NPSH),降低至少50%;
2)改善泵输送黏性物料的能力;
3)在真空应用中消除噪声;
4)改善气相处理能力;
5)在气蚀余量(NPSH)。不足及处理含气和黏性物料的应用中,可以延长叶轮、泵体和盖板等过流部件的使用寿命。
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