导叶几何参数对井用潜水泵性能的影响研究

发布时间：2020-04-29 09:36

【摘要】：导叶式多级井用潜水泵在实践生产中具有广阔的应用前景,工作环境的特殊性对潜水泵整体的结构设计、水力性能和可靠性要求较高。如何减小水力损失、提高单级扬程,进而提高潜水泵机组的效率是潜水泵设计过程中的一个核心问题。叶轮和导叶是潜水泵最重要的两个水力流动单元,潜水泵的性能由这两主要水力部件共同决定。本课题以250QJ五级井用潜水泵为研究对象,重点研究导叶的几何参数对井用潜水泵性能的影响规律及能量损失,进一步提高潜水泵的水力性能。1.井用潜水泵外特性及其内部流场流动特性分析通过数值计算结果对比分析了井用潜水泵不同级叶轮与空间导叶的水力性能及其内部流动特性,结果表明井用潜水泵中不同级叶轮在性能上存在差异,后四级叶轮的扬程效率均大幅低于首级叶轮;在五级井用潜水泵中级数变化对空间导叶内部流体流动无明显影响,但流量工况的变化对叶轮及空间导叶内部流动水力损失影响较大,在偏离设计流量工况下,潜水泵流道内部流体的流动状态较为复杂且不稳定。2.导叶几何参数变化对井用潜水泵性能的影响规律研究基于正交设计法设计试验方案,并对试验结果进行极差分析。结果表明,所选取的导叶三个几何参数中,导叶叶片轴向长度L_1对潜水泵扬程和轴功率影响显著,导叶进口宽度b对潜水泵效率变化较为敏感,保证一定的导叶叶片出口边与下级叶轮进口轴向距离能改善潜水泵性能。在额定工况下,空间导叶三因素的变化对叶轮性能影响较大。优异的空间导叶设计使导叶内部流体流动状态较好,流入下级叶轮的流体较为稳定,做到平稳出入流,降低了叶轮损失,保证各级叶轮效率均保持较高水平。3.导叶径向位置对井用潜水泵性能影响研究为研究导叶径向位置对潜水泵性能的影响,在其它参数一定的条件下,通过改变空间导叶入口径向位置,设计了9组潜水泵空间导叶方案,对不同径向位置的空间导叶方案进行了全流道三维数值计算。对计算结果进行分析,结果表明:导叶径向位置对潜水泵性能影响十分显著;当导叶径向距离增大到适当位置时,导叶内部损失较小,具有较高的能量转换能力,导叶内部的湍动能波动程度减弱,大大降低了流动损失,泵效率提高;但当径向距离过大时,导叶过水断面积变化规律出现明显差异,湍动能波动程度加剧,导叶流动损失增加,泵性能下降。
【图文】：

取 D＝0.098 m。（3）叶轮出口宽度：根据流量和经验系数确定出口宽度：56sb b20 64100 nk . k （2.19）32 b Qb kn＝0.027 m （2.20）（4）叶片数：根据计算所得到的比转速数值，选定叶轮的叶片数为 7。表 2.2 井用潜水泵叶轮几何参数部件 参数 数值叶轮轮缘直径 d (mm)进口直径 D1(mm)出口直径 D2(mm)叶片数 Z1叶片出口角 β2(°)3298145730

图 2.5 叶轮叶片三维图导叶水力设计原则为导叶内部流道应该平滑，，为了与叶轮设计，导叶轴向长度 L=(0.5-0.7)D2,根据设计 使其不与叶轮叶片数互成倍数关系，；导叶中间计算一般为（0.4-0.5）b2。安放角 α3。 α3'm32u3tan'vv 计算点轴面速度；vu3-导叶进口计算点圆周Qv
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH38

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本文编号：2644432