CN110630529A - 一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置，包括同轴布置的外部管路套筒、中间连接套筒和环形调整装置，中间连接套筒内壁中间部位绕有铜线圈，中间连接套筒内壁的两端分别设有转速探头和电刷，在中间连接套筒内壁的两顶端固定设有内嵌固定座；在内嵌固定座之间装有环形调整装置；环形调整装置包括环形的叶片基座，在叶片基座的外壁面绕有铜线圈，在分别与转速探头和电刷对应的位置装有反光线条和滑环；在叶片基座的内壁沿周向均匀布置调节叶片。本发明通过实时监测混流泵的工作流量并及时调整混流泵进口的进流角度以提高混流泵的运行效率，实现在偏设计工况的平稳运行。

Description

一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置及其调节方法

技术领域

本发明属于流体机械(泵)内部流动技术领域，具体涉及一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置及其调节方法。

背景技术

混流泵以其大流量和扬程适中的特点已经广泛应用在污水处理、矿山、发电和防洪排涝等领域，目前已经成为国民生产生活中一种重要的基础设备。由于在混流泵设计领域，总是基于某一额定工况的等环量水力设计方法来设计混流泵，其采用了进口无旋和圆柱无关性的假设，所以只有当混流泵运行在额定工况时，叶轮的进口安放角和流体的进流角相等，内部流场才最为稳定、效率也才能达到最大值。而随着混流泵工作环境的多变性和对混流泵运行工况高效区要求的提高，传统的混流泵水力设计方式已经不能满足多工况的工作环境。特别是在非调峰期，经常性地不需要混流泵满功率运行，而流量的减小则带来了流体进入叶轮的进流角的变化，同时由于进口旋流的存在加剧了进流角的变化和泵内的能量损失。因此，为了改善混流泵进口流场结构、提高混流泵在不同工况的运行效率，有必要针对混流泵的流量工况进行跟踪，而后针对性地调整进口流体的预旋角度使得进流角和叶片进口安放角相一致。

现有技术中有通过在离心泵入口设置预旋装置使脱硫浆液消除流量偏离引起的反向流，但该种方式只能应用在有口环的离心泵领域。也有通过在进水喇叭管内设置对称分布的两块预旋筋来防止混流泵进口发生预旋，该种方式是为了阻止设计工况附近时混流泵的进流角发生偏移的情况，但未考虑混流泵工作在偏离设计工况的情况，且它阻止其他工况泵进口进流角的变化，不利于混流泵多工况运行。因此，需要设计一种基于混流泵流量跟踪进行进口预旋调节装置，能够根据混流泵工作的流量工况实时调整泵进口进流角度以提高混流泵的运行效率。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，提出了一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置及其调节方法，通过实时监测混流泵的工作流量并及时调整混流泵进口的进流角度以提高混流泵的运行效率，实现混流泵在偏设计工况的平稳运行，减少混流泵能耗比。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置，包括同轴布置的外部管路套筒、中间连接套筒和环形调整装置，所述外部管路套筒和中间连接套筒之间固定连接；

所述中间连接套筒内壁中间部位绕有铜线圈一，中间连接套筒内壁的两端分别设有转速探头和电刷，在中间连接套筒内壁的两顶端固定设有内嵌固定座；在相对布置的2个内嵌固定座之间装有环形调整装置；

所述环形调整装置包括环形的叶片基座，在叶片基座的外壁面绕有铜线圈二，在分别与转速探头和电刷对应的位置装有反光线条和滑环；所述叶片基座两端与两个内嵌固定座直接设有推力轴承和滑动密封装置；在叶片基座的内壁沿周向均匀布置若干调节叶片。

进一步，所述转速探头和电刷的信号线分别穿过中间连接套筒、外部管路套筒连接计算机；

进一步，所述调节叶片均匀设有4～16片，所述调节叶片9的轴向宽度小于1/30的进口预旋管段长度，调节叶片的径向高度为1/3～1/4的环形调整装置内径长；

进一步，所述外部管路套筒两端设有法兰，用于与混流泵的进口法兰连接；

一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节方法，包括以下步骤：

步骤1，通过预旋调整反馈系统采集混流泵在不同流量工况下稳定运行时的流量、扬程、效率和功率，并将上述参数输入数据库；

步骤2，将进口预旋管段安装于混流泵的进口端，在不同流量工况下通过预旋调整反馈系统调节环形调整装置的转速，直到获得当前工况下混流泵效率的最高值，记录此时混流泵的流量和环形调整装置对应的转速值并保存至数据库；

步骤3，当混流泵正式工作时，根据当前工作流量工况和转速选择数据库中最接近的流量工况，并将环形调整装置的转速值设置为对应转速值，通过环形调整装置及时调整混流泵进口的进流角度以提高混流泵的运行效率。

进一步，所述预旋调整反馈系统包括计算机和预旋调节软件，所述计算机连接管路中的压力传感器、流量传感器和扭矩传感器，用于采集扬程、流量和功率数据，所述预旋调节软件是根据计算机所反馈的扬程、流量和功率数据实时地调整所述环形调整装置的转速；

本发明的有益效果：

本发明所述的一种基于混流泵流量跟踪进行进口预旋调节装置，通过在混流泵进口前端设置进口预旋管段，在不改变混流泵水力设计的条件下，提高了混流泵在偏离设计流量工况下的效率，同时也改善了混流泵小流量工况下进口流动的不稳定状态，扩大了混流泵的流量工作区间。

附图说明

图1为本发明所述一种基于混流泵流量跟踪进行进口预旋调节装置的总示意图；

图2为本发明所述一种基于混流泵流量跟踪进行进口预旋调节装置的结构放大图；

图3为本发明所述一种基于混流泵流量跟踪进行进口预旋调节装置的环形调整装置示意图；

图4为本发明所述一种基于混流泵流量跟踪进行进口预旋调节装置的中间连接套筒示意图；

图5为本发明所述一种基于混流泵流量跟踪进行进口预旋调节装置的外部管路套筒示意图；

图中，1、进口预旋管段，2、空心圆柱形凸台，3、混流泵，4、铜线圈一，5、电刷， 6-滑环，7、铜线圈二，8、内嵌固定座，9、调节叶片，10、叶片基座，11、滑动密封装置， 12、推力轴承，13、反光线条，14、转速探头，15、内六角螺订，16、中间连接套筒，17、环形凹槽A，18、环形凹槽B，20、密封段，21、长条形凹槽A，22、通孔，23、沉孔， 24、外部管路套筒，25、长条形凹槽B，26、法兰。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所设计的一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置如图1所示，在混流泵 3的进口端装有进口预旋管段1，进口预旋管段1包括外部管路套筒24，如图3所示，外部管路套筒24两端设有法兰26，分别用于与混流泵3的进口端法兰以及管路连接，在外部管路套筒24的内壁沿轴向设有长条形凹槽B 25，在长条形凹槽B 25的中部沿径向开设有通孔22用于电源线和信号线的通孔，通孔22的外侧为一空心圆柱形凸台2，用于对穿出通孔22的电源线和信号线进行灌胶密封。

在外部管路套筒24的内部贴壁装有中间连接套筒16，如图4所示，中间连接套筒16为一个圆柱筒，在中间连接套筒16的外壁面上设有长条形凹槽A 21，且长条形凹槽A 21 与长条形凹槽B 25相对应，在长条形凹槽A 21的中间位置设有通孔22便于所述铜线圈的电源线和其他信号线接出；中间连接套筒16的内壁缠绕有铜线圈一4，在中间连接套筒16 内壁的两端分别装有转速探头14和电刷5，转速探头14和电刷5的信号线以及铜线圈一4 的电源线依次穿过从长条形凹槽A 21的通孔、长条形凹槽B 25的通孔和空心圆柱形凸台2。在中间连接套筒16的两端沿周向均匀设有沉孔23。

如图2所示，沿中间连接套筒16的内壁装有内嵌固定座8和环形调整装置，其中，内嵌固定座8的内侧面呈“L”型，2个内嵌固定座8彼此相对的安装在中间连接套筒16内侧的两端，且内嵌固定座8的上端通过内六角螺钉15与沉孔23实现中间连接套筒16和内嵌固定座8之间的固定连接。在2个内嵌固定座8之间装有环形调整装置，环形调整装置包括环状的叶片基座10，在叶片基座10的内壁沿径向均匀设有4～16片调节叶片9；调节叶片9的宽度小于1/30的进口预旋管段1长度，且调节叶片9径向伸出的高度为环形调整装置内径的1/3～1/4，且要超出内嵌固定座8径向的长度。调节叶片9的两端和内嵌固定座 8之间的间隙不大于3mm。

在叶片基座10外壁的中间位置开设有环形凹槽A 17用于放置铜线圈二7，铜线圈二7 和叶片基座10之间设有绝缘层，铜线圈二7的外侧设有密封层用于隔绝液体，铜线圈二7 的电源线也依次穿过从长条形凹槽A 21的通孔、长条形凹槽B 25的通孔和空心圆柱形凸台2；在叶片基座10外壁的一端沿周向均匀设有反光线条13，在另一端沿周向设有滑环6；且反光线条13与转速探头14相对应，滑环6与电刷5相对应。

叶片基座10的左右两侧面开设有放置推力轴承12的环形凹槽B18，在该环形凹槽B18 与内嵌固定座8之间内安装有沿径向的1组推力轴承12，在内嵌固定座8与叶片基座10的下底面之间安装有沿轴向的1组推力轴承12，在4个推力轴承12的一侧均设置有易于转动的滑动密封装置11用于隔绝液体，且推力轴承12和滑动密封装置11交替布置。

基于本发明所设计的一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置，本发明还设计了一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节方法，具体过程如下：

步骤1，通过预旋调整反馈系统采集混流泵3在不同流量工况下稳定运行时的流量、扬程、效率和功率，并将上述参数输入计算机以便进行后续调整。预旋调整反馈系统由计算机和预旋调节软件组成，其中，计算机通过信号线连接转速探头14和电刷5，能够采集环形调整装置的转速。

步骤2，将进口预旋管段1与混流泵3进口段连接，混流泵3在不同流量工况下工作时，通过计算机调节环形调整装置的转速并获得混流泵3效率的最高值，记录此时环形调整装置对应的转速值，并将流量和转速值存储进转速选择试验转速选择库中。其中，流量工况的选择可以从1.0倍设计流量工况±0.1n(n＝1，2，3……)中选择，而转速的调节通过插值法从0.2+0.1n(0<n<17)倍的混流泵转速之间选择。

步骤3，当混流泵3正式工作时，找到当前工作流量工况和转速选择试验中最接近的流量工况，并将环形调整装置的转速值设置为对应转速选择试验中的转速值，由于当前工作流量工况可能和前一步骤过程中的流量工况不完全一致。因此，若流量工况存在误差时，则在工作过程中实时调整所述环形调整装置的转速值，调节区间为当前转速值的±5％。同时，记录调节区间内混流泵3效率最高值和对应的进口预旋管段的转速值，添加进转速选择试验转速选择库中，以便混流泵3在后续工作时能快速调整。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置，其特征在于，包括同轴布置的外部管路套筒(24)、中间连接套筒(16)和环形调整装置，所述外部管路套筒(24)

和中间连接套筒(16)之间固定连接；

所述中间连接套筒(16)内壁中间部位绕有铜线圈一(4)，中间连接套筒(16)

内壁的两端分别设有转速探头(14)和电刷(5)，在中间连接套筒(16)内壁的两顶端固定设有内嵌固定座(8)；在相对布置的2个内嵌固定座(8)之间装有环形调整装置；

所述环形调整装置包括环形的叶片基座(10)，在叶片基座(10)的外壁面绕有

铜线圈二(7)，在分别与转速探头(14)和电刷(5)对应的位置装有反光线条(13)

和滑环(6)；所述叶片基座(10)两端与两个内嵌固定座(8)直接设有推力轴承和

滑动密封装置；在叶片基座(10)的内壁沿周向均匀布置若干调节叶片(9)。

2.根据权利要求1所述的一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置，其特征在于，所述转速探头(14)和电刷(5)的信号线分别穿过中间连接套筒(16)、外部管路套筒(24)连接计算机。

3.根据权利要求1所述的一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置，其特征在于，所述调节叶片(9)均匀设有4～16片，所述调节叶片(9)的轴向宽度小于1/30的进口预旋管段1长度，调节叶片(9)的径向高度为1/3～1/4的环形调整装置内径长。

4.根据权利要求1所述的一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节装置，其特征在于，所述外部管路套筒(24)两端设有法兰(26)，用于与混流泵(3)的进口法兰连接。

5.一种基于权利要求1-4中任意一条权利要求所述的基于混流泵流量跟踪的进口

预旋调节装置的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过预旋调整反馈系统采集混流泵(3)在不同流量工况下稳定运行时的

流量、扬程、效率和功率，并将上述参数输入数据库；

步骤2，将进口预旋管段(1)安装于混流泵(3)的进口端，在不同流量工况下通过预旋调整反馈系统调节环形调整装置的转速，直到获得当前工况下混流泵(3)效率的最高值，记录此时混流泵(3)的流量和环形调整装置对应的转速值并保存至数据库；

步骤3，当混流泵(3)正式工作时，根据当前工作流量工况和转速选择数据库中最接近的流量工况，并将环形调整装置的转速值设置为对应转速值，通过环形调整装置及时调整混流泵进口的进流角度以提高混流泵的运行效率。

6.根据权利要求5所述的一种基于混流泵流量跟踪的进口预旋调节方法，其特征在于，所述预旋调整反馈系统包括计算机和预旋调节软件，所述计算机连接管路中的压力传感器、流量传感器和扭矩传感器，用于采集扬程、流量和功率数据，所述预旋调节软件是根据计算机所反馈的扬程、流量和功率数据实时地调整所述环形调整装置的转速。

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