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CN112360814B - 一种胃型吸入管非均匀来流主动控制装置及泵 - Google Patents

一种胃型吸入管非均匀来流主动控制装置及泵 Download PDF

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CN112360814B CN202011071555.7A CN202011071555A CN112360814B CN 112360814 B CN112360814 B CN 112360814B CN 202011071555 A CN202011071555 A CN 202011071555A CN 112360814 B CN112360814 B CN 112360814B
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Abstract

本发明提供了一种胃型吸入管非均匀来流主动控制装置及泵，包括前置胃型弯管和适流叶片，所述前置胃型弯管的进口方向垂直于出口方向，且所述内部根据流向依次设有进口渐缩段、直流段、胃型过流段、收缩段和出口段；所述胃型过流段的截面面积的变化沿流向为先增加后减小，用于改变入流流体的压力脉动特性。所述适流叶片位于胃型过流段内，用于改变胃型过流段内的流体介质的流动状态。本发明改善叶轮进口的非均勾流速，降低阵发性涡带出现频率，改善泵入口的压力脉动特性，减少振动和噪声现象，从而使得泵入口非均匀来流产生变化，改善了泵性能，提高了泵机组效率。

Description

一种胃型吸入管非均匀来流主动控制装置及泵
技术领域
本发明涉及流体机械工程领域，特别涉及一种胃型吸入管非均匀来流主动控制装置及泵。
背景技术
目前，在实际工程应用中，各种类型的泵都可能存在非均匀的入口速度分布，该速度分布会对泵的性能产生一定程度的影响。但实际运行时泵叶轮进口断面非均匀的流速，不仅会产生阵发性涡带导致轴流泵性能的大幅下降，甚至会引起机组产生严重的振动和噪声，甚至严重影响泵站的安全稳定运行。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种胃型吸入管非均匀来流主动控制装置及泵，在泵的入口处设置前置胃型弯管，对前置胃型弯管的轴面形状进行设置，改善了泵入口的压力脉动特性，抑制了泵振动现象，调整了非均匀来流，从而提高了泵的性能。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种胃型吸入管非均匀来流主动控制装置，包括前置胃型弯管和适流叶片，所述前置胃型弯管的进口方向垂直于出口方向，且所述内部根据流向依次设有进口渐缩段、直流段、胃型过流段、收缩段和出口段；所述胃型过流段的截面面积的变化沿流向为先增加后减小，用于改变入流流体的压力脉动特性。
进一步，设进口渐缩段的最大直径为D1，进口渐缩段的长度为L1，直流段的公称直径为D2，收缩段的最大直径为D3，出口段的公称直径为D4，出口段的长度为L4，则：
Figure BDA0002715037460000011
Figure BDA0002715037460000012
式中，α为进口渐缩段的收缩角；β为收缩段的收缩角。
进一步，所述进口渐缩段的收缩角α取值范围为15°～25°；所述收缩段的收缩角β取值范围为5°～15°。
进一步，设直流段的长度为L2，收缩段的长度为L3，则：
L2＝(1～2.5)L1，
L3＝(2.5～5.5)L1，
L4＝(0.9～1.5)L1，
D2＝D4。
进一步，设胃型过流段弯管内侧半径为R1，胃型过流段弯管外侧半径为R2，则：R1/D4的比值取值范围为1.3～2；R2/R1的比值取值范围为1.37～2.2。
进一步，所述适流叶片位于胃型过流段内，用于改变胃型过流段内的流体介质的流动状态；所述适流叶片为轴向叶片或径向叶片，叶片为翼型。
一种泵，包括泵体、叶轮和导叶，其特征在于，所述泵体的入口安装所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置。
进一步，所述泵体可为离心泵泵体或轴流泵泵体或混流泵泵体。
进一步，所述出口段的公称直径D4与所述泵体的入口公称直径相同。
进一步，所述前置胃型弯管高度为所述泵体入口公称直径的2.5～3倍。
本发明的有益效果在于：
本发明所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置及泵，可在泵机组实际运行时，主动控制了由进水流道的不良流态、叶轮室内产生二次流等原因引起的非均匀来流情况，改善叶轮进口的非均勾流速，降低阵发性涡带出现频率，改善泵入口的压力脉动特性，减少振动和噪声现象，从而使得泵入口非均匀来流产生变化，改善了泵性能，提高了泵机组效率。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置示意图。
图2为本发明实施例2所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置示意图。
图3为图2剖视图。
图4是本发明具体实施例1与具体实施例2的压力脉动监测点示意图；
图5是本发明具体实施例1与具体实施例2的压力脉动监测点对比频域图；
图6是本发明具体实施例1与具体实施例2的压力脉动监测点对比时域图。
图中：
1-前置胃型弯管；101-进口渐缩段；102-直流段；103-胃型过流段；104-收缩段；105-出口段；2-泵体；3-叶轮；4-导叶；5-适流叶片。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1如图1所示，本发明所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置，包括前置胃型弯管1和适流叶片5，所述前置胃型弯管1的进口方向垂直于出口方向，且所述内部根据流向依次设有进口渐缩段101、直流段102、胃型过流段103、收缩段104和出口段105；所述胃型过流段103的截面面积的变化沿流向为先增加后减小，用于改变入流流体的压力脉动特性。设进口渐缩段101的最大直径为D1，进口渐缩段101的长度为L1，直流段102的公称直径为D2，直流段102的长度为L2，收缩段104的最大直径为D3，收缩段104的长度为L3，出口段105的公称直径为D4，出口段105的长度为L4，则：
Figure BDA0002715037460000031
Figure BDA0002715037460000032
L2＝(1～2.5)L1，
L3＝(2.5～5.5)L1，
L4＝(0.9～1.5)L1，
D2＝D4。
式中，α为进口渐缩段101的收缩角；β为收缩段104的收缩角。
所述进口渐缩段101的收缩角α取值范围为15°～25°；所述收缩段104的收缩角β取值范围为5°～15°。
设胃型过流段103弯管内侧半径为R1，胃型过流段103弯管外侧半径为R2，则：R1/D4的比值取值范围为1.3～2；R2/R1的比值取值范围为1.37～2.2。
实施例2如图2和图3所示，本发明所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置，括前置胃型弯管1和适流叶片5，所述前置胃型弯管1的进口方向垂直于出口方向，且所述内部根据流向依次设有进口渐缩段101、直流段102、胃型过流段103、收缩段104和出口段105；所述胃型过流段103的截面面积的变化沿流向为先增加后减小，用于改变入流流体的压力脉动特性。所述适流叶片5位于胃型过流段103内，用于改变胃型过流段内的流体介质的流动状态；所述适流叶片5为轴向叶片或径向叶片，叶片为翼型。
一种泵，包括泵体2、叶轮3和导叶4，所述泵体2的入口安装本发明所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置。所述泵体2可为离心泵泵体或轴流泵泵体或混流泵泵体。所述出口段105的公称直径D4与所述泵体2的入口公称直径相同。所述前置胃型弯管1高度为所述泵体2入口公称直径的2.5～3倍。
一般情况下，在泵组运行时，在前置弯管内上壁面处流速与下壁面处的流速不同，这会导致轴流泵进口来流呈非均匀状态，从而产生流动分离现象。流动分离时，往往会产生涡旋且流动分离越严重的部位涡旋也更明显，加大水力损失，影响进口流速分布，从而降低了轴流泵性能。本申请在轴流泵实际运行时，进口来流经由所述进口渐缩段101进入前置胃型弯管内，快速通过直流段102，汇入胃型过流段103；来流在胃型过流段103不断聚集，来流流速得以降低；在经过所述收缩段104时，流通面积骤然变小，进一步地提高来流的流速；最终由出口段105流向泵体2内的叶轮3和导叶4。
图4为本发明具体实施例1与具体实施例2的压力脉动监测点示意图，在具体实施例1的出口位置设置有压力监测点DZ，在具体实施例2与具体实施例1同一出口位置设置有压力监测点DZ’。如图5和图6所示，本发明具体实施例1的压力脉动监测点DZ与具体实施例2的压力脉动监测点DZ’相比，可发现监测点DZ’的压力脉动情况要好于监测点DZ的压力脉动情况，即安装适流叶片5的的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置压力脉动更稳定。
通过图5和图6可知，本发明能主动控制了由进水流道的不良流态、叶轮室内产生二次流等原因引起的非均匀来流情况，改善叶轮进口的非均勾流速，降低阵发性涡带出现频率，改善轴流泵入口的压力脉动特性，减少振动和噪声现象，从而使得轴流泵入口非均匀来流产生变化，改善了轴流泵泵性能，提高了泵机组效率，进一步提高轴流泵运行稳定性。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种胃型吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，包括前置胃型弯管(1)和适流叶片(5)，所述前置胃型弯管(1)的进口方向垂直于出口方向，且所述前置胃型弯管(1)内部根据流向依次设有进口渐缩段(101)、直流段(102)、胃型过流段(103)、收缩段(104)和出口段(105)；所述胃型过流段(103)的截面面积的变化沿流向为先增加后减小，用于改变入流流体的压力脉动特性；
设进口渐缩段(101)的最大直径为D1，进口渐缩段(101)的长度为L1，直流段(102)的公称直径为D2，收缩段(104)的最大直径为D3，出口段(105)的公称直径为D4，出口段(105)的长度为L4，则：
Figure FDA0003491690450000011
Figure FDA0003491690450000012
式中，α为进口渐缩段(101)的收缩角；β为收缩段(104)的收缩角；
设胃型过流段(103)弯管内侧半径为R1，胃型过流段(103)弯管外侧半径为R2，则：R1/D4的比值取值范围为1.3～2；R2/R1的比值取值范围为1.37～2.2。
2.根据权利要求1所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，所述进口渐缩段(101)的收缩角α取值范围为15°～25°；所述收缩段(104)的收缩角β取值范围为5°～15°。
3.根据权利要求1所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，设直流段(102)的长度为L2，收缩段(104)的长度为L3，则：
L2＝(1～2.5)L1，
L3＝(2.5～5.5)L1，
L4＝(0.9～1.5)L1，
D2＝D4。
4.根据权利要求1所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，所述适流叶片(5)位于胃型过流段(103)内，所述适流叶片(5)为轴向叶片或径向叶片，叶片为翼型。
5.一种泵，包括泵体(2)、叶轮(3)和导叶(4)，其特征在于，所述泵体(2)的入口安装权利要求1-4任一项所述的胃型吸入管非均匀来流主动控制装置。
6.根据权利要求5所述的泵，其特征在于，所述泵体(2)可为离心泵泵体或轴流泵泵体或混流泵泵体。
7.根据权利要求5所述的泵，其特征在于，所述出口段(105)的公称直径D4与所述泵体(2)的入口公称直径相同。
8.根据权利要求5所述的泵，其特征在于，所述前置胃型弯管(1)高度为所述泵体(2)入口公称直径的2.5～3倍。
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