离心泵叶轮切割中的常见问题

与大多数泵一样，在恒定转速下，通常用于计算切割的“相似定律”（应为“切割定律” -不能准确地反映叶轮直径的变化与泵实现的水力性能之间的关系。

计算结果通常表明，影响所需扬程和流量减少的切割比所需的更多。如果计算出的切割要求直径减小 10%，则只应减少7% 或 8%。叶轮设计的比转速越低，差异越大。这个主题只在少数泵手册中涉及。Val Labanoff和Robert R. Ross的《离心泵 - 设计和应用》第一版第18页和第19页中对该主题进行了详细的介绍。

1）相似定律假设叶轮盖板是平行的。实际上，盖板仅在比转速较低的泵中是平行的。

2）当叶轮被切割时，液体出口角度发生变化，因此扬程曲线略微变陡。

3）如果不保持盖板与泵壳体之间的间隙，那么在叶轮切割时，叶片叶尖处的湍流就会增加。

这取决于叶轮的比转速。比转速是在最大直径叶轮和在给定转速下，在最佳效率点的流量时，涉及泵性能的指数。比转速指数根据泵叶轮的类型和比例对泵叶轮的水力特性进行分类。

在这个指数上，大多数炼油厂的泵都在900到2,500之间（该文中比转速值均为美制单位 -）；一些立式多级泵在4,000至6,000范围内。

对于径向设计，叶轮直径不应减小到最大设计直径的70%以上。泵叶轮直径的减小也会改变出口流道宽度、叶片出口角度和叶片长度，并可能显著降低效率。

叶轮直径从最大直径减小得越多，比转速（而非吸入比转速）越高，泵效率将随着叶轮的切割而降低得越多。

与许多泵设计师的期望相反，当扩散体或蜗壳入口尖端凹陷时，泵的整体效率没有损失。

效率的轻微提高是由于降低了各种耗能现象，如高噪声、叶片通过频率引起的冲击和振动以及扩散体入口处产生的失速（stall，脱流）。表1给出了Elemer Makay博士建议的泵叶轮与壳体径向间隙的尺寸。如果叶轮叶片的数量和扩散体/蜗壳叶片的数量相等，则径向间隙必须大于约4%。

当从最大直径切割叶轮以调整离心泵的扬程和流量时，切割叶轮的最佳方法是什么？最好同时切割叶轮叶片和盖板还是仅切割叶片？

叶轮切割在机械方面没有严格的指导原则，但在决定切割什么时，有几个泵的结构和水力设计因素需要考虑。

叶轮的切割方式将极大地影响泵的水力性能以及所产生的振动水平。在决定如何切割叶轮之前，请评估水力特性。

对于蜗壳式泵，整个叶轮、叶片和盖板可以如图1所示进行切割。但是，在某些泵中，这种方法会改变间隙A，导致叶轮出口区域的流动分布不均匀，从而导致轴向振动和其它问题。

双吸叶轮泵对增加间隙A引起的问题特别敏感，因此切割整个叶轮不是一个好的选择。最好斜切叶轮叶片（见图2），使盖板保持不变，或仅切割叶片（见图3）。切割叶片只会使出口流动模式趋于均匀，并减少出口区域的回流趋势。间隙 A（径向） 应约为 0.050 英寸（1.25 mm），以尽量减少由于叶片通过频率引起的振动。

在大多数扩散体型泵中，最好只切割叶片（见图3），以控制叶尖回流和间隙A增加的不良影响。这种切割会产生更稳定的扬程-流量曲线。

均匀的流动减少了叶尖回流的趋势，在出口区域回流的可能性大大降低。

盖板的结构强度也是决定如何切割叶轮的一个因素。

直径大幅减小后，可能会留下太多无支撑的盖板。倾斜切割使盖板保持不变，解决了结构强度问题，改善了出口流型。

减少叶片通过频率的最有效方法是仔细保持适当的间隙A和间隙B，以减少叶轮与泵壳体的相互作用。

有时，即使叶轮叶片外径与蜗舌的距离 （ 间隙B） 正确，采用钝叶片叶尖的叶轮也会在叶轮出口区域和蜗壳区域产生水力“锤”，从而引起扰动。

锉削上面： 通过“锉削上面”使叶片变细或去除叶片前缘（叶片工作面）的金属，可以部分或全部消除这种干扰（见图 4）。该技术的另一个优点是将叶片出口角度恢复到接近最大叶轮设计的角度（即，在直径减小之前的角度）。

锉削下面： 锐化叶片后缘（叶片背面）的下侧（见图5）可以扩大液体流道的出口面积。这通常会导致最佳效率点（BEP）附近的扬程增加约 5%，具体取决于出口叶片角度。必须至少留出1/8 英寸（3 mm）的叶片叶尖厚度。磨尖叶片也能略微提高效率。在压力较高的情况下，必须小心地磨尖叶片，因为叶片处于高静态和动态应力下。