转速对离心泵作透平性能影响的试验与分析.pdf

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1、第32卷2016正第15期8月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVol32No．15Aug．201667转速对离心泵作透平性能影响的试验与分析王桃k2，孔繁余2※，陈凯2，段小辉2，苟秋琴3(1．西华大学能源与动力工程学院，成都610039；2．江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江212013；3．西华大学流体及动力机械教育部重点实验室，成都610039)摘要：为揭示转速对泵作透平效率的影响规律，该文以一比转

2、速为66，叶轮采用透平专用叶轮的离心泵反转作透平为对象，完成了900到2100r／min间隔300r／min，共5个不同转速运行试验与数值模拟。结果表明：不同转速下，透平扬程与轴功率均随流量增大而增加，效率曲线先上升后下降。CFD计算值与运用比例定律理论计算值较吻合，但CFD不能完全客观反映变速对效率的影响。试验性能参数与运用比例定律理论计算值存在一定偏差，流量偏差最小，扬程偏差其次，轴功率偏差最大。额定转速运行时，试验最高效率为69．83％；降20％与40％转速运行时，效率较额定转速时分别下降了2

3、．82％与6．34％。分析表明，降速对容积与机械效率呈负影响，而一定范围内升速对效率呈非线性正向影响。透平部分工况运行时，偏离额定工况越远，效率下降越明显，降速运行对提高效率效果越显著。在水力条件及强度均满足的前提下，透平尽量维持或略高于额定转速运行，有利于能源的高效利用。研究结果对透平高效经济运行具有参考价值。关键词：离心泵；透平；计算机仿真；转速；外特性试验；经济运行doi：10．119750．issn．1002—6819．2016．15．010中图分类号：TH311文献标志码：A文章编号：10

4、02-6819(2016)-15-0067-08王桃，孔繁余，陈凯，段小辉，苟秋琴．转速对离心泵作透平性能影响的试验与分析【J】．农业工程学报，2016，32(15)：67—74．doi：10．119750．issn．1002—6819．2016．15．010http：／／www．tcsae．orgWangTao，KongFanyu，ChenKai，DuanXiaohui，GouQiuqin．Experimentandanalysisofeffectsofrotationalspeedonperfo

5、rmanceofpumpasturbine[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2016．32(15)：67—74．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．15．010http：／／www．tcsae．org0引言离心泵反转作透平因具有成本低，运行维护成本少，占地空间小，规格多，适应

6、扬程、流量变动大等经济技术优势㈣，在化工、石油等工业余能回收系统中，及微型(小于100kw)水能开发中得到越来越广泛地应用【3’41。目前，离心泵反转作透平大多采用直接选用原型泵反转的型式，而泵反转运行性能通常未知，为此在透平选型方面，国内外学者采用试验15-71或理论方法[8-91导出了基于泵效率或基于泵比转速的透平性能预测表达式；由于透平几何型式的多样性和复杂性，预测精度还有待进一步提高”“。在工业用透平投入运行之前，需进行透平试验以准确掌握其运行规律。泵反转作透平运行时，其扬程与轴功率曲线均单

7、调上升，因试验室电力容量的限制，无法对大功率离心泵反转作透平在额定转速下开展真机试验，常通过模型试验或降速试验来预估其性能，难以准确得到其额定工况性能参收稿日期：2016—01—12修订日期：2016-06—14基金项目：国家自然科学基金资助项目(51379179)；江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(CXZZl3—0678)；四川省教育厅项目(16ZB0157)和流体及动力机械教育部重点实验室开放基金资助项目(szjj2014—044、szjj2015-029)作者简介：王桃，女，四川成都人

8、，博士生，讲师，主要从事流体机械及工程研究。成都西华大学能源与动力工程学院，610039。Email：mailtowangtao@163．tom※通信作者：孔繁余，男，江苏扬州人，研究员，博士生导师，主要从事流体机械及工程研究。镇江江苏大学流体机械工程技术研究中心，212013。Email：kongm@ujs．edu．cn数。在微型水力发电过程中，由于一年四季外界水力条件变化大，可能由于季节性水量不充分，透平只能在高效点左侧的部分工况下运行，此时透平运行效率将大大降低