为了使潜污泵同时具有高效与无过载特性,针对模型泵100QW110-15-7.5的叶轮进行优化设计,采用正交试验设计法,设计了一组7因素3水平的正交方案。对每个方案进行数值模拟,并对计算得到的数据进行极差分析,获得了各几何参数影响性能的主次顺序。采用加权方法,将扬程、效率、轴功率多项指标转化为单项综合性能指标,利用超传递近似法来确定各目标函数的权重因子的数值,并对综合性能指标进行极差分析,得到了潜污泵的最优参数。在数值模拟基础上,对最优模型样机进行了试验,测试结果表明:模型泵的额定点效率达到81.04%,在运行区间内无马鞍区、无过载现象发生,且高效区较宽,满足设计要求。预测曲线与试验曲线基本吻合,表明数值模拟较为准确,对高效无过载潜污泵的设计具有一定的指导意义。 潜水排污泵基本参数模型泵100QW110-15-7．5是市场应用最广泛的潜污泵之一，其主要设计参数为:额定流量Q=110m3/h、高效无过载潜污泵-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港滚圆机滚弧机额定扬程H=15m、额定转速n=1470r/min、比转速ns=123、配套电机额定功率P=7．5kW。高效无过载潜污泵设计采用大流道抗堵塞水力部件，参照文献［9，10］，基于无过载理论，初步确定叶轮主要参数为:叶片数Z=2、出口宽度b2=62mm、叶轮出口直径D2=232mm、叶片出口安放角β2=22°、叶片包角ψ=215°、叶轮进口直径Dj=110mm、叶片厚度δ=4mm。图1为QW型潜污泵的结构。图1QW型潜污泵结构3正交试验设计方案由于影响潜污泵叶轮性能的参数较多，本文通过正交试验来设计不同参数的组合方案。经众多学者实践验证［11～15］，正交试验可以准确、快速得到最优方案。根据专业知识及经验，引入影响潜污泵扬程本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name、轴功率及效率的7个主要因素:出口宽度b2、叶轮出口直径D2、叶片出口安放角β2、叶片包角ψ、叶轮进口直径Dj、叶片进口冲角Δβ1和叶片厚度δ，每个因素均取3个水平，因素水平表如表1所示。选用正交表L18(37)，确定试验方案如表2所示。表1因素水平表水平因素A漩涡区减小，流速及流线分布更加均匀，这表明大流量工况下，叶轮内的流动比较顺畅。当流量增加到一定程度时，在蜗壳出口管路出现回流现象。(图2不同工况下泵内流线为验证本文高效无过载潜污泵设计方法的正确性，对选取的最优参数组合进行模型设计和试验。高效无过载潜污泵性能试验是在江苏大学的国家水泵及系统工程技术研究中心的水泵B级精度开式试验台上进行，按照GB/T24674－2009《污水污物潜水电泵》要求，试验从关死点开始一直测到最大流量点，通过电脑自动采集、处理、分析试验数据。试验装置如图3所示。图3试验装置图4为模型泵的预测性能曲线与试验性能曲线的对比。可以看出，泵的模拟结果与试验结果基本吻合。在大流量工况，扬程和轴功率曲线相对误差较大，最大误差分别为4．17%和5．31%;在小流量工况，效率曲线的相对误差较大，最大误差为3．53%。可见，计算结果较为准确，特别在额定流量工况附近时，扬程、轴功率的计算值相对误差较小，表明数值模拟对潜污泵的设计具有一定的指导意义。图4预测曲线与试验曲线对比从图4可以得到:流量Q=110m3/h时，试验扬程H=15．77m，比规定值15m高出5．13%;效率η=81．04%，比规定值59%高22．04%;最高效率点为82．56%，出现在流量Q=124．12m3/h。整个过程的最大功率为试验功率7．16kW，小于7．5kW的额定功率，且在大流量工况下，轴功率曲线变化趋缓，扬程曲线下降较快，这表明设计的潜污泵具有良好的无过载特性。同时，运行区间内扬程曲线无马鞍区出现，且泵的高效区较宽，0．8Q～1．3Q之间均为其高效区。试验结果表明设计出的潜污泵具有良好的水力性能，达到高效、无过载的目的，验证了本高效无过载潜污泵-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港滚圆机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name