CN114215790B - 一种主动抑制空化的离心泵、其设计方法及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动抑制空化的离心泵、其设计方法及其安装方法，离心泵包括蜗壳、叶轮和补偿管，蜗壳设有补偿孔，补偿孔对应设置在叶轮的前缘及吸力面出现的低压区处，补偿管穿入并固定在补偿孔中，补偿管向低压区输送补偿流体，补偿流体顺着叶轮的转动方向输送；同时本发明针对主动抑制空化的离心泵具体设计和安装。本发明通过外接高压补偿流体的方式，冲击离心泵运行过程中出现的低压区，从而延迟或抑制空化现象的产生和发展，该主动抑制手段相对被动抑制方式，能有效抑制多种空化方式，提高空化抑制效果，而且基本不影响原本的水力性能。
Description
技术领域
本发明属于离心泵技术领域，具体涉及一种主动抑制空化的离心泵、其设计方法及其安装方法。
背景技术
当泵内液体压力小于其饱和蒸汽压时，液体内部便会形成气泡，并随流动发展及溃灭，即为空化。气泡冲击离心泵叶片破裂时伴随有高温高压，造成离心泵叶片表面的金属剥脱，降低泵体寿命。此外，空化还会导致离心泵工作在振动、噪音等异常环境下。因此，离心泵在实际运行时，应最大程度的避免空化现象的发生。
对于被动抑制手段，如前缘、叶尖修型等，其对空化的抑制效果非常有限，并且通常仅能抑制某种空化现象，如叶尖修型可延迟叶尖涡空化现象的发生，但是对吸力面泡状空化的抑制效果则非常有限。其根本原因在于通过修型、表面增加凸起等方式只能在很小程度上改变局部的压力，延迟空化现象的发生，而不能从根本上解决离心泵运行过程中在进口、前缘、吸力面出现的低压问题。
如何提高空化抑制效果是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种主动抑制空化的离心泵、其设计方法及其安装方法，通过外接高压补偿流体的方式，冲击离心泵运行过程中出现的低压区，从而延迟或抑制空化现象的产生和发展，该主动抑制手段相对被动抑制方式，能有效抑制多种空化方式，提高空化抑制效果，而且基本不影响原本的水力性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种主动抑制空化的离心泵，包括蜗壳和叶轮，蜗壳内部设有空腔，叶轮设于空腔中。其特征在于，还包括补偿管，蜗壳设有补偿孔，补偿孔对应设置在叶轮的前缘及吸力面出现的低压区处，补偿管穿入并固定在补偿孔中，补偿管向低压区输送补偿流体，补偿流体顺着叶轮的转动方向输送，比如叶轮逆时针转动时，补偿流体从右往左向下倾斜高压输送。本发明通过外接高压补偿流体的方式，冲击离心泵运行过程中出现的低压区，从而延迟或抑制空化现象的产生和发展，该主动抑制手段相对被动抑制方式，能有效抑制多种空化方式，提高空化抑制效果，而且基本不影响原本的水力性能。
进一步，考虑补偿管长度过长，易导致补偿管出现变形，因此，本发明在补偿管的外端设置连接管套，每根补偿管伸入到连接管套中的长度相同，提高后期连接外部管道施工精确性，连接管套和补偿管焊接固定，连接管套对补偿管的长度加长，同时连接管套的管壁厚度大于补偿管的管壁厚度，提高外部管道接入的稳定性。
进一步，本发明需要通过外接设备输送高压补偿流体，为了使得外部管道和外接设备精准连接，本发明的外部管道采用软管，将软管套入到连接管套上，软管通过铁丝捆绑，固定在连接管套上。
进一步，本发明输送的是高压补偿流体，软管易从连接管套上脱出，针对该技术问题，本发明在连接管套上固定连接夹紧装置，夹紧装置对软管和连接管套的连接处进行夹紧，增加软管和连接管套的连接作用，避免软管从连接管套上脱出。
进一步，本发明的软管会存在老化问题，因此需要对软管进行更换，此时需要将夹紧装置设计为能随时夹紧和松开的结构，具体设计为：夹紧装置包括连接座、支撑杆、移动杆和夹紧块，连接座固定在连接管套上，连接座设有安装孔，支撑杆通过螺栓固定在安装孔中，当拧出螺栓时，就可拆出支撑杆。支撑杆沿着连接管套的中轴线方向设置，支撑杆设有第一螺纹柱，移动杆设有长条孔，第一螺纹柱穿过长条孔，使得移动杆在第一螺纹柱上移动，夹紧块焊接在移动杆上，当移动杆移动时，使得夹紧块靠近或远离软管和连接管套的连接处，第一螺纹柱螺纹连接有第一螺母。当第一螺母拧松时，将夹紧块夹紧软管和连接管套的连接处，再拧紧第一螺母；当第一螺母拧松时，也可将夹紧块远离软管和连接管套的连接处，夹紧块不夹紧作用，此时将铁丝拆掉，就可取出软管。
进一步，相邻两根软管紧靠，并采用压紧装置对软管紧靠部分进行压紧固定，压紧装置安装在夹紧装置上。使得相邻两根软管限位固定在一起，当其中一根软管从连接管套上脱出时，脱出的软管保持一定的形态限位在压紧装置上，此时软管不会掉落在地上而导致软管出现破损现象，应及时停止外接设备输送高压补偿流体，将脱出的软管重新套入到相应的连接管套上，并进行固定。
进一步，本发明的软管会存在老化问题，因此需要对软管进行更换，此时需要将压紧装置设计为能随时压紧和松开的结构，具体设计为：压紧装置包括侧板和压紧板，侧板通过螺丝固定在连接座和移动杆上，采用两块压紧板对相邻两根软管紧靠部分进行压紧固定，侧板设有凸起部，压紧板设有凹槽，凹槽卡在凸起部上，凸起部设有两段第二螺纹柱，第二螺纹柱穿过压紧板的连接孔，使得压紧板在第二螺纹柱上靠近或远离软管方向移动，单根第二螺纹柱设有两个第二螺母，采用两个第二螺母对单块压紧板进行夹紧固定。压紧板在侧板上定向移动，改变第二螺纹柱上两个第二螺母的位置，就可调整压紧板的位置，可使得压紧板压紧或松开软管，便于更换软管。
一种主动抑制空化的离心泵的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、识别空化发生区域。不同离心泵空化特性不同，空化起始位置与空化形态有差别，但主要集中在进口，叶轮的前缘及吸力面的高速区域。通过数值模拟或实验测量的方式，识别空化最易发生的区域。
b、选取补偿流体来源。通常情况下，高压流体来源于泵出口的流体或外接高压补偿流体。本发明对泵的水力特性降低容忍度较小，选取采用外接高压流体源的方式进行。
c、确定补偿流体输送位置，根据步骤a识别的空化发生区域，在蜗壳相应位置设计补偿孔，可在蜗壳或盖板上开孔，具体设计补偿孔的直径、角度和流量，其中补偿孔的大小需要与补偿流量、压力相匹配，避免过于影响原来的水力特性，补偿孔的角度通常要与叶轮的旋转方向保持一致，使得补偿流体顺着叶轮的转动方向输送。
d、通过计算流体力学或实验手段判断所选补偿孔直径、角度、补偿流量是否能够满足空化抑制的效果，并且判断对水力特性的影响是否在接受范围内。
e、重复步骤c和步骤d，确定最终能够同时满足水力特性要求和空化抑制效果的抑制方案。
需要说明的是，本发明采用在蜗壳上设置补偿孔，在补偿孔中设置补偿管，但是不仅限于孔的形式。
一种主动抑制空化的离心泵的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将补偿管穿入并焊接在蜗壳的补偿孔中。
B、将蜗壳倾斜固定到安装架上：
(1)在安装架上螺纹连接固定柱，再将蜗壳安装到固定柱上，固定柱穿过蜗壳的通孔。
(2)将蜗壳在固定柱上转动，当补偿管竖直向下时，在固定柱上拧入锁紧件，将锁紧件锁紧在蜗壳的内侧上，此时蜗壳固定在安装架上。
(3)根据连接管套的安装位置，对补偿管进行测量，标记出补偿管伸入到连接管套中的部分。
由于补偿管在蜗壳上倾斜设置，因此在倾斜的补偿管上安装连接管套时，不易控制补偿管伸入连接管套中的长度，导致软管施工有偏差。针对该技术问题，本发明通过蜗壳在固定柱上转动，并锁紧件将蜗壳保持倾斜固定在安装架上，目的是使得补偿管竖直向下，使得连接管套竖直方向套入到补偿管上，能快速将连接管套的顶面和补偿管的标记处对齐，便于控制补偿管伸入连接管套中的长度。而且，可使连接管套和补偿管保持竖直焊接，焊缝保持水平均匀设置。
C、安装定位装置：将第一移动板滑入到安装架底部焊接固定的安装台上，第一移动板沿着安装台的宽度方向移动，第一移动板螺纹连接有第一固定件，再将第二移动板滑入到第一移动板上，第二移动板沿着安装台的长度方向移动，第二移动板螺纹连接有第二固定件，第二移动板的顶面焊接有固定管，接着在固定管的螺纹孔中拧入定位杆，再在定位杆上螺纹连接调整套，调整套在定位杆上竖向移动。
D、将连接管套和补偿管焊接固定：
(1)将连接管套套入到补偿管上，并将连接管套的顶面和补偿管的标记处对齐，控制补偿管伸入连接管套中的长度，再对连接管套和补偿管的接触处临时焊接，设置3-4个焊点。
(2)将第一移动板沿着安装台的宽度方向移动，同时将第二移动板沿着安装台的长度方向移动，当定位杆和连接管套上下对应时，将第一移动板上的第一固定件拧紧，第一固定件紧固在安装台的侧面上，同时将第二移动板上的第二固定件拧紧，第二固定件紧固在第一移动板的侧面上。
(3)在固定管上拧动定位杆，使得定位杆上升，并伸入到连接管套的孔中，再在定位杆上拧动调整套，使得调整套上升，并将调整套对连接管套进行支撑。
(4)对连接管套和补偿管的接触处满焊，并控制焊缝均匀。
由于连接管套和补偿管在竖直状态下进行焊接，焊接过程中连接管套会滑落，导致连接管套在补偿管上的焊接位置不准确，同时焊缝不均匀，而且对连接管套和补偿管施焊时，会对连接管套施加作用力，会导致补偿管和补偿孔的连接处受损。针对该技术问题，本发明在基于连接管套和补偿管保持竖直状态下的方案下，采用定位装置对连接管套进行支撑，具体的，本发明能将定位杆沿着安装台的宽度方向移动，同时沿着安装台的长度方向移动，使得定位杆和连接管套上下对应，再将定位杆上升，并伸入到连接管套的孔中，再在定位杆上拧动调整套，使得调整套上升，并将调整套对连接管套进行支撑，这样连接管套受到的力能通过调整套、定位杆和固定管施加到安装台上，避免对连接管套和补偿管施焊时，导致补偿管和补偿孔的连接处受损。同时，调整套对连接管套进行限位，使得连接管套不会下滑，使得连接管套的顶面和补偿管的标记处在焊接时始终处于对齐状态，提高连接管套在补偿管上的焊接位置的准确；而且，能使连接管套和补偿管施加水平的焊缝，焊缝均匀，提高焊接质量，保证连接管套和补偿管之间的密封性。
E、拆出定位装置：拧动调整套，使得调整套下升，再拧动定位杆，使得定位杆下升，定位杆从连接管套的孔中脱出，然后拧松第一固定件，将整个定位装置从安装台上移出。
F、从固定柱上拧出锁紧件，再将整个蜗壳从固定柱上取出。
G、在连接管套上套入软管，再在软管和连接管套的连接处捆绑铁丝。
H、采用夹紧装置夹紧软管和连接管套的连接处：将支撑杆通过螺栓固定在连接座的安装孔中，再将移动杆安装到支撑杆上，将支撑杆的第一螺纹柱穿过移动杆的长条孔，接着将移动杆在第一螺纹柱上移动，使得移动杆上焊接的夹紧块夹紧软管和连接管套的连接处，然后在第一螺纹柱上螺纹连接第一螺母，并将第一螺母拧紧。夹紧装置对软管和连接管套的连接处进行夹紧，增加软管和连接管套的连接作用，避免软管从连接管套上脱出。
I、将相邻两根软管紧靠，并采用压紧装置对软管紧靠部分进行压紧固定：将侧板通过螺丝固定在连接座和移动杆上，再在侧板的凸起部上的两段第二螺纹柱拧入一个第二螺母，接着将压紧板的凹槽卡在侧板的凸起部上，第二螺纹柱穿过压紧板的连接孔，然后在第二螺纹柱拧入另一个第二螺母，通过调整第二螺母在第二螺纹柱上的位置，使得两块压紧板对相邻两根软管紧靠部分进行压紧固定。使得相邻两根软管限位固定在一起，当其中一根软管从连接管套上脱出时，脱出的软管保持一定的形态限位在压紧装置上，此时软管不会掉落在地上而导致软管出现破损现象，应及时停止外接设备输送高压补偿流体，将脱出的软管重新套入到相应的连接管套上，并进行固定。
J、由于夹紧装置和压紧装置具有一定的重量，使得补偿管承受较大的力，针对该情况，本发明在蜗壳的外侧焊接支撑架，再在支撑架和侧板之间焊接连接块，使得夹紧装置和压紧装置的力能通过支撑架和连接块传递到蜗壳上，提高整体的稳定性，保证高压补偿流体的顺畅输送。
进一步，步骤D的(2)完成后，将稳定支架在壳体中向上移动，壳体焊接在第二移动板的顶面上，此时稳定支架的定位轴在壳体的槽口中向上移动，当稳定支架对蜗壳进行支撑时，在定位轴上螺纹连接第三螺母，并将第三螺母锁紧在壳体的侧面上，当步骤D完成后，拧松第三螺母，将稳定支架在壳体中向下移动。将连接管套和补偿管焊接固定过程中，蜗壳倾斜设置，而蜗壳的重量较大，易导致锁紧件在固定柱上松动，因此本发明采用稳定支架和壳体对倾斜的蜗壳进行支撑，避免锁紧件在固定柱上松动。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明通过外接高压补偿流体的方式，冲击离心泵运行过程中出现的低压区，从而延迟或抑制空化现象的产生和发展，该主动抑制手段相对被动抑制方式，能有效抑制多种空化方式，如吸力面的泡状空化，叶轮的叶尖涡空化等，提高空化抑制效果，而且基本不影响原本的水力性能。
(2)本发明采用夹紧装置对软管和连接管套的连接处进行夹紧，增加软管和连接管套的连接作用，避免软管从连接管套上脱出。
(3)本发明通过两块压紧板对相邻两根软管紧靠部分进行压紧固定，使得相邻两根软管限位固定在一起，当其中一根软管从连接管套上脱出时，脱出的软管保持一定的形态限位在压紧装置上，此时软管不会掉落在地上而导致软管出现破损现象，应及时停止外接设备输送高压补偿流体，将脱出的软管重新套入到相应的连接管套上，并进行固定。
(4)本发明在安装方法中，由于补偿管在蜗壳上倾斜设置，因此在倾斜的补偿管上安装连接管套时，不易控制补偿管伸入连接管套中的长度，导致软管施工有偏差。针对该技术问题，本发明通过蜗壳在固定柱上转动，并锁紧件将蜗壳保持倾斜固定在安装架上，目的是使得补偿管竖直向下，使得连接管套竖直方向套入到补偿管上，能快速将连接管套的顶面和补偿管的标记处对齐，便于控制补偿管伸入连接管套中的长度。而且，可使连接管套和补偿管保持竖直焊接，焊缝保持水平均匀设置。
由于连接管套和补偿管在竖直状态下进行焊接，焊接过程中连接管套会滑落，导致连接管套在补偿管上的焊接位置不准确，同时焊缝不均匀，而且对连接管套和补偿管施焊时，会对连接管套施加作用力，会导致补偿管和补偿孔的连接处受损。针对该技术问题，本发明在基于连接管套和补偿管保持竖直状态下的方案下，采用定位装置对连接管套进行支撑，具体的，本发明能将定位杆沿着安装台的宽度方向移动，同时沿着安装台的长度方向移动，使得定位杆和连接管套上下对应，再将定位杆上升，并伸入到连接管套的孔中，再在定位杆上拧动调整套，使得调整套上升，并将调整套对连接管套进行支撑，这样连接管套受到的力能通过调整套、定位杆和固定管施加到安装台上，避免对连接管套和补偿管施焊时，导致补偿管和补偿孔的连接处受损。同时，调整套对连接管套进行限位，使得连接管套不会下滑，使得连接管套的顶面和补偿管的标记处在焊接时始终处于对齐状态，提高连接管套在补偿管上的焊接位置的准确；而且，能使连接管套和补偿管施加水平的焊缝，焊缝均匀，提高焊接质量，保证连接管套和补偿管之间的密封性。
由于夹紧装置和压紧装置具有一定的重量，使得补偿管承受较大的力，针对该情况，本发明在蜗壳的外侧焊接支撑架，再在支撑架和侧板之间焊接连接块，使得夹紧装置和压紧装置的力能通过支撑架和连接块传递到蜗壳上，提高整体的稳定性，保证高压补偿流体的顺畅输送。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中一种主动抑制空化的离心泵的结构示意图；
图2为本发明中叶轮的结构示意图；
图3为本发明中一种主动抑制空化的离心泵的剖视图；
图4为本发明中在连接管套上固定夹紧装置时的结构示意图；
图5为本发明中夹紧装置的结构示意图；
图6为本发明中压紧装置的结构示意图；
图7为本发明中侧板的结构示意图；
图8为本发明中压紧板的结构示意图；
图9为本发明处于将蜗壳倾斜固定到安装架上时的结构示意图；
图10为本发明处于安装定位装置时的结构示意图；
图11为本发明中定位装置的结构示意图；
图12为本发明处于将连接管套和补偿管焊接固定时的结构示意图；
图13为本发明处于拆出定位装置时的结构示意图；
图14为本发明中主动抑制空化的离心泵设计流程框图；
图15为本发明主动抑制空化的离心泵、被动抑制空化的离心泵和现有技术的离心泵的数据对比图。
图中，1-蜗壳；2-空腔；3-前缘；4-吸力面；5-补偿管；6-连接管套；7-软管；8-铁丝；9-夹紧装置；10-压紧装置；11-连接座；12-支撑杆；13-移动杆；14-长条孔；15-第一螺纹柱；16-第一螺母；17-夹紧块；18-螺栓；19-侧板；20-压紧板；21-第二螺纹柱；22-第二螺母；23-凸起部；24-凹槽；25-连接孔；26-支撑架；27-连接块；28-安装架；29-安装台；30-固定柱；31-锁紧件；32-第一移动板；33-第二移动板；34-第一固定件；35-第二固定件；36-固定管；37-定位杆；38-调整套；39-标记线；40-壳体；41-稳定支架；42-定位轴；43-第三螺母；44-槽口；45-拧紧头；46-连接柱；47-连接板。
具体实施方式
如图1至图8所示，为本发明一种主动抑制空化的离心泵，包括蜗壳1和叶轮，蜗壳1内部设有空腔2，叶轮设于空腔2中。本发明还包括补偿管5，蜗壳1设有补偿孔，补偿孔对应设置在叶轮的前缘3及吸力面4出现的低压区处，补偿管5穿入并固定在补偿孔中，补偿管5向低压区输送高压补偿流体，补偿流体顺着叶轮的转动方向输送，比如叶轮逆时针转动时，补偿流体从右往左向下倾斜高压输送(参考图3)。本发明通过外接高压补偿流体的方式，冲击离心泵运行过程中出现的低压区，从而延迟或抑制空化现象的产生和发展，该主动抑制手段相对被动抑制方式，能有效抑制多种空化方式，提高空化抑制效果，而且基本不影响原本的水力性能。
考虑补偿管5长度过长，易导致补偿管5出现变形，因此，本发明在补偿管5的外端设置连接管套6，每根补偿管5伸入到连接管套6中的长度相同，提高后期连接外部管道施工精确性，连接管套6和补偿管5焊接固定，连接管套6对补偿管5的长度加长，同时连接管套6的管壁厚度大于补偿管5的管壁厚度，提高外部管道接入的稳定性。
本发明需要通过外接设备输送高压补偿流体，为了使得外部管道和外接设备精准连接，本发明的外部管道采用软管7，将软管7套入到连接管套6上，软管7通过铁丝8捆绑，固定在连接管套6上。
本发明输送的是高压补偿流体，软管7易从连接管套6上脱出，针对该技术问题，本发明在连接管套6上固定连接夹紧装置9，夹紧装置9对软管7和连接管套6的连接处进行夹紧，增加软管7和连接管套6的连接作用，避免软管7从连接管套6上脱出。本发明的软管7会存在老化问题，因此需要对软管7进行更换，此时需要将夹紧装置9设计为能随时夹紧和松开的结构，具体设计为：夹紧装置9包括连接座11、支撑杆12、移动杆13和夹紧块17，连接座11固定在连接管套6上，连接座11设有安装孔，支撑杆12通过螺栓18固定在安装孔中，当拧出螺栓18时，就可拆出支撑杆12。支撑杆12沿着连接管套6的中轴线方向设置，支撑杆12设有第一螺纹柱15，移动杆13设有长条孔14，第一螺纹柱15穿过长条孔14，使得移动杆13在第一螺纹柱15上移动，夹紧块17焊接在移动杆13上，当移动杆13移动时，使得夹紧块17靠近或远离软管7和连接管套6的连接处，第一螺纹柱15螺纹连接有第一螺母16。当第一螺母16拧松时，将夹紧块17夹紧软管7和连接管套6的连接处，再拧紧第一螺母16；当第一螺母16拧松时，也可将夹紧块17远离软管7和连接管套6的连接处，夹紧块17不夹紧作用，此时将铁丝8拆掉，就可取出软管7。
相邻两根软管7紧靠，并采用压紧装置10对软管7紧靠部分进行压紧固定，压紧装置10安装在夹紧装置9上。使得相邻两根软管7限位固定在一起，当其中一根软管7从连接管套6上脱出时，脱出的软管7保持一定的形态限位在压紧装置10上，此时软管7不会掉落在地上而导致软管7出现破损现象，应及时停止外接设备输送高压补偿流体，将脱出的软管7重新套入到相应的连接管套6上，并进行固定。本发明的软管7会存在老化问题，因此需要对软管7进行更换，此时需要将压紧装置10设计为能随时压紧和松开的结构，具体设计为：压紧装置10包括侧板19和压紧板20，侧板19通过螺丝固定在连接座11和移动杆13上，采用两块压紧板20对相邻两根软管7紧靠部分进行压紧固定，侧板19设有凸起部23，压紧板20设有凹槽24，凹槽24卡在凸起部23上，凸起部23设有两段第二螺纹柱21，第二螺纹柱21穿过压紧板20的连接孔25，使得压紧板20在第二螺纹柱21上靠近或远离软管7方向移动，单根第二螺纹柱21设有两个第二螺母22，采用两个第二螺母22对单块压紧板20进行夹紧固定。压紧板20在侧板19上定向移动，改变第二螺纹柱21上两个第二螺母22的位置，就可调整压紧板20的位置，可使得压紧板20压紧或松开软管7，便于更换软管7。
如图1至图13所示，为本发明一种主动抑制空化的离心泵的安装方法，包括如下步骤：
A、将补偿管5穿入并焊接在蜗壳1的补偿孔中。
B、将蜗壳1倾斜固定到安装架28上：
(1)在安装架28上螺纹连接固定柱30，再将蜗壳1安装到固定柱30上，固定柱30穿过蜗壳1的通孔。
(2)将蜗壳1在固定柱30上转动，当补偿管5竖直向下时，在固定柱30上拧入锁紧件31，将锁紧件31锁紧在蜗壳1的内侧上，此时蜗壳1固定在安装架28上。本发明的锁紧件31的外侧焊接有连接柱46，连接柱46的外端焊接有连接板47，连接板47的外侧焊接有拧紧头45，使得施力位置向外伸出，便于对锁紧件31施力。
(3)根据连接管套6的安装位置，对补偿管5进行测量，标记出补偿管5伸入到连接管套6中的部分，使得补偿管5有标记线39。
由于补偿管5在蜗壳1上倾斜设置，因此在倾斜的补偿管5上安装连接管套6时，不易控制补偿管5伸入连接管套6中的长度，导致软管7施工有偏差。针对该技术问题，本发明通过蜗壳1在固定柱30上转动，并锁紧件31将蜗壳1保持倾斜固定在安装架28上，目的是使得补偿管5竖直向下，使得连接管套6竖直方向套入到补偿管5上，能快速将连接管套6的顶面和补偿管5的标记处对齐，便于控制补偿管5伸入连接管套6中的长度。而且，可使连接管套6和补偿管5保持竖直焊接，焊缝保持水平均匀设置。
C、安装定位装置：将第一移动板32滑入到安装架28底部焊接固定的安装台29上，第一移动板32沿着安装台29的宽度方向移动，第一移动板32螺纹连接有第一固定件34，再将第二移动板33滑入到第一移动板32上，第二移动板33沿着安装台29的长度方向移动，第二移动板33螺纹连接有第二固定件35，第二移动板33的顶面焊接有固定管36，接着在固定管36的螺纹孔中拧入定位杆37，再在定位杆37上螺纹连接调整套38，调整套38在定位杆37上竖向移动。
D、将连接管套6和补偿管5焊接固定：
(1)将连接管套6套入到补偿管5上，并将连接管套6的顶面和补偿管5的标记处对齐，控制补偿管5伸入连接管套6中的长度，再对连接管套6和补偿管5的接触处临时焊接，设置3-4个焊点。
(2)将第一移动板32沿着安装台29的宽度方向移动，同时将第二移动板33沿着安装台29的长度方向移动，当定位杆37和连接管套6上下对应时，将第一移动板32上的第一固定件34拧紧，第一固定件34紧固在安装台29的侧面上，同时将第二移动板33上的第二固定件35拧紧，第二固定件35紧固在第一移动板32的侧面上。
(3)在固定管36上拧动定位杆37，使得定位杆37上升，并伸入到连接管套6的孔中，再在定位杆37上拧动调整套38，使得调整套38上升，并将调整套38对连接管套6进行支撑。
(4)对连接管套6和补偿管5的接触处满焊，并控制焊缝均匀。
步骤D的(2)完成后，将稳定支架41在壳体40中向上移动，壳体40焊接在第二移动板33的顶面上，此时稳定支架41的定位轴42在壳体40的槽口44中向上移动，当稳定支架41对蜗壳1进行支撑时，在定位轴42上螺纹连接第三螺母43，并将第三螺母43锁紧在壳体40的侧面上，当步骤D完成后，拧松第三螺母43，将稳定支架41在壳体40中向下移动。将连接管套6和补偿管5焊接固定过程中，蜗壳1倾斜设置，而蜗壳1的重量较大，易导致锁紧件31在固定柱30上松动，因此本发明采用稳定支架41和壳体40对倾斜的蜗壳1进行支撑，避免锁紧件31在固定柱30上松动。
由于连接管套6和补偿管5在竖直状态下进行焊接，焊接过程中连接管套6会滑落，导致连接管套6在补偿管5上的焊接位置不准确，同时焊缝不均匀，而且对连接管套6和补偿管5施焊时，会对连接管套6施加作用力，会导致补偿管5和补偿孔的连接处受损。针对该技术问题，本发明在基于连接管套6和补偿管5保持竖直状态下的方案下，采用定位装置对连接管套6进行支撑，具体的，本发明能将定位杆37沿着安装台29的宽度方向移动，同时沿着安装台29的长度方向移动，使得定位杆37和连接管套6上下对应，再将定位杆37上升，并伸入到连接管套6的孔中，再在定位杆37上拧动调整套38，使得调整套38上升，并将调整套38对连接管套6进行支撑，这样连接管套6受到的力能通过调整套38、定位杆37和固定管36施加到安装台29上，避免对连接管套6和补偿管5施焊时，导致补偿管5和补偿孔的连接处受损。同时，调整套38对连接管套6进行限位，使得连接管套6不会下滑，使得连接管套6的顶面和补偿管5的标记处在焊接时始终处于对齐状态，提高连接管套6在补偿管5上的焊接位置的准确；而且，能使连接管套6和补偿管5施加水平的焊缝，焊缝均匀，提高焊接质量，保证连接管套6和补偿管5之间的密封性。
E、拆出定位装置：拧动调整套38，使得调整套38下升，再拧动定位杆37，使得定位杆37下升，定位杆37从连接管套6的孔中脱出，然后拧松第一固定件34，将整个定位装置从安装台29上移出。
F、从固定柱30上拧出锁紧件31，再将整个蜗壳1从固定柱30上取出。
G、在连接管套6上套入软管7，再在软管7和连接管套6的连接处捆绑铁丝8。
H、采用夹紧装置9夹紧软管7和连接管套6的连接处：将支撑杆12通过螺栓18固定在连接座11的安装孔中，再将移动杆13安装到支撑杆12上，将支撑杆12的第一螺纹柱15穿过移动杆13的长条孔14，接着将移动杆13在第一螺纹柱15上移动，使得移动杆13上焊接的夹紧块17夹紧软管7和连接管套6的连接处，然后在第一螺纹柱15上螺纹连接第一螺母16，并将第一螺母16拧紧。夹紧装置9对软管7和连接管套6的连接处进行夹紧，增加软管7和连接管套6的连接作用，避免软管7从连接管套6上脱出。
I、将相邻两根软管7紧靠，并采用压紧装置10对软管7紧靠部分进行压紧固定：将侧板19通过螺丝固定在连接座11和移动杆13上，再在侧板19的凸起部23上的两段第二螺纹柱21拧入一个第二螺母22，接着将压紧板20的凹槽24卡在侧板19的凸起部23上，第二螺纹柱21穿过压紧板20的连接孔25，然后在第二螺纹柱21拧入另一个第二螺母22，通过调整第二螺母22在第二螺纹柱21上的位置，使得两块压紧板20对相邻两根软管7紧靠部分进行压紧固定。使得相邻两根软管7限位固定在一起，当其中一根软管7从连接管套6上脱出时，脱出的软管7保持一定的形态限位在压紧装置10上，此时软管7不会掉落在地上而导致软管7出现破损现象，应及时停止外接设备输送高压补偿流体，将脱出的软管7重新套入到相应的连接管套6上，并进行固定。
J、由于夹紧装置9和压紧装置10具有一定的重量，使得补偿管5承受较大的力，针对该情况，本发明在蜗壳1的外侧焊接支撑架26，再在支撑架26和侧板19之间焊接连接块27，连接块27能补偿支撑架26和侧板19之间的距离，使得夹紧装置9和压紧装置10的力能通过支撑架26和连接块27传递到蜗壳1上，提高整体的稳定性，保证高压补偿流体的顺畅输送。
如图14所示，为本发明一种主动抑制空化的离心泵的设计方法，包括如下步骤：
a、识别空化发生区域。不同离心泵空化特性不同，空化起始位置与空化形态有差别，但主要集中在进口，叶轮的前缘3及吸力面4的高速区域。通过数值模拟或实验测量的方式，识别空化最易发生的区域。
b、选取补偿流体来源。通常情况下，高压流体来源于泵出口的流体或外接高压补偿流体，对水力特性降低程度容忍度进行判断，若水力特性降低容忍度较大，直接选择泵出口引流。本发明对泵的水力特性降低容忍度较小，选取采用外接高压流体源的方式进行。
c、确定补偿流体输送位置，根据步骤a识别的空化发生区域，在蜗壳1相应位置设计补偿孔，可在蜗壳1或盖板上开孔，具体设计补偿孔的直径、角度和流量，其中补偿孔的大小需要与补偿流量、压力相匹配，避免过于影响原来的水力特性，补偿孔的角度通常要与叶轮的旋转方向保持一致，使得补偿流体顺着叶轮的转动方向输送。
d、通过计算流体力学或实验手段判断所选补偿孔直径、角度、补偿流量是否能够满足空化抑制的效果，并且判断对水力特性的影响是否在接受范围内。
e、重复步骤c和步骤d，确定最终能够同时满足水力特性要求和空化抑制效果的抑制方案。
需要说明的是，本发明采用在蜗壳1上设置补偿孔，在补偿孔中设置补偿管5，但是不仅限于孔的形式。
如图15所示，本发明通过外接高压补偿流体的方式进行主动抑制空化，而通过修型、表面增加凸起等方式为被动抑制空化，两者和现有的离心泵进行对比。
其中，扬程指离心泵能够扬水的高度，是离心泵重要的工作参数之一；空化数σ用以表示空化发生的可能性，其定义为
其中，p∞和V∞分别是流体压力和速度，pv是饱和蒸汽压，ρ为流体密度。
通过图15数据对比，本发明相对于原型和被动抑制，空化数为0.6时，扬程提高分别约30％和13％。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种主动抑制空化的离心泵的安装方法，该主动抑制空化的离心泵包括蜗壳、叶轮和补偿管，所述蜗壳内部设有空腔，所述叶轮设于所述空腔中，所述蜗壳设有补偿孔，所述补偿孔对应设置在所述叶轮的前缘及吸力面出现的低压区处，所述补偿管穿入并固定在所述补偿孔中，所述补偿管向低压区输送补偿流体，补偿流体顺着所述叶轮的转动方向输送，所述补偿管设有连接管套，所述补偿管伸入到所述连接管套中的长度相同，所述连接管套和所述补偿管焊接固定，所述连接管套设有软管，所述软管套入到所述连接管套上，所述软管通过铁丝捆绑，固定在所述连接管套上，所述连接管套固定连接有夹紧装置，所述夹紧装置对所述软管和所述连接管套的连接处进行夹紧，所述夹紧装置包括连接座、支撑杆、移动杆和夹紧块，所述连接座固定在所述连接管套上，所述连接座设有安装孔，所述支撑杆通过螺栓固定在所述安装孔中，所述支撑杆沿着所述连接管套的中轴线方向设置，所述支撑杆设有第一螺纹柱，所述移动杆设有长条孔，所述第一螺纹柱穿过所述长条孔，使得所述移动杆在所述第一螺纹柱上移动，所述夹紧块焊接在所述移动杆上，当所述移动杆移动时，使得所述夹紧块靠近或远离所述软管和所述连接管套的连接处，所述第一螺纹柱螺纹连接有第一螺母，相邻两根所述软管紧靠，并采用压紧装置对所述软管紧靠部分进行压紧固定，所述压紧装置安装在所述夹紧装置上，所述压紧装置包括侧板和压紧板，所述侧板通过螺丝固定在所述连接座和所述移动杆上，采用两块所述压紧板对相邻两根所述软管紧靠部分进行压紧固定，所述侧板设有凸起部，所述压紧板设有凹槽，所述凹槽卡在所述凸起部上，所述凸起部设有两段第二螺纹柱，所述第二螺纹柱穿过所述压紧板的连接孔，使得所述压紧板在第二螺纹柱上靠近或远离所述软管方向移动，所述单根第二螺纹柱设有两个第二螺母，采用两个第二螺母对单块所述压紧板进行夹紧固定；
其特征在于，该安装方法包括如下步骤：
A、将补偿管穿入并焊接在蜗壳的补偿孔中；
B、将蜗壳倾斜固定到安装架上：
（1）在安装架上螺纹连接固定柱，再将蜗壳安装到固定柱上，固定柱穿过蜗壳的通孔；
（2）将蜗壳在固定柱上转动，当补偿管竖直向下时，在固定柱上拧入锁紧件，将锁紧件锁紧在蜗壳的内侧上，此时蜗壳固定在安装架上；
（3）根据连接管套的安装位置，对补偿管进行测量，标记出补偿管伸入到连接管套中的部分；
C、安装定位装置：将第一移动板滑入到安装架底部焊接固定的安装台上，第一移动板沿着安装台的宽度方向移动，第一移动板螺纹连接有第一固定件，再将第二移动板滑入到第一移动板上，第二移动板沿着安装台的长度方向移动，第二移动板螺纹连接有第二固定件，第二移动板的顶面焊接有固定管，接着在固定管的螺纹孔中拧入定位杆，再在定位杆上螺纹连接调整套，调整套在定位杆上竖向移动；
D、将连接管套和补偿管焊接固定：
（1）将连接管套套入到补偿管上，并将连接管套的顶面和补偿管的标记处对齐，控制补偿管伸入连接管套中的长度，再对连接管套和补偿管的接触处临时焊接，设置3-4个焊点；
（2）将第一移动板沿着安装台的宽度方向移动，同时将第二移动板沿着安装台的长度方向移动，当定位杆和连接管套上下对应时，将第一移动板上的第一固定件拧紧，第一固定件紧固在安装台的侧面上，同时将第二移动板上的第二固定件拧紧，第二固定件紧固在第一移动板的侧面上；
（3）在固定管上拧动定位杆，使得定位杆上升，并伸入到连接管套的孔中，再在定位杆上拧动调整套，使得调整套上升，并将调整套对连接管套进行支撑；
（4）对连接管套和补偿管的接触处满焊，并控制焊缝均匀；
E、拆出定位装置：拧动调整套，使得调整套下升，再拧动定位杆，使得定位杆下升，定位杆从连接管套的孔中脱出，然后拧松第一固定件，将整个定位装置从安装台上移出；
F、从固定柱上拧出锁紧件，再将整个蜗壳从固定柱上取出；
G、在连接管套上套入软管，再在软管和连接管套的连接处捆绑铁丝；
H、采用夹紧装置夹紧软管和连接管套的连接处：将支撑杆通过螺栓固定在连接座的安装孔中，再将移动杆安装到支撑杆上，将支撑杆的第一螺纹柱穿过移动杆的长条孔，接着将移动杆在第一螺纹柱上移动，使得移动杆上焊接的夹紧块夹紧软管和连接管套的连接处，然后在第一螺纹柱上螺纹连接第一螺母，并将第一螺母拧紧；
I、将相邻两根软管紧靠，并采用压紧装置对软管紧靠部分进行压紧固定：将侧板通过螺丝固定在连接座和移动杆上，再在侧板的凸起部上的两段第二螺纹柱拧入一个第二螺母，接着将压紧板的凹槽卡在侧板的凸起部上，第二螺纹柱穿过所述压紧板的连接孔，然后在第二螺纹柱拧入另一个第二螺母，通过调整第二螺母在第二螺纹柱上的位置，使得两块压紧板对相邻两根软管紧靠部分进行压紧固定；
J、在蜗壳的外侧焊接支撑架，再在支撑架和侧板之间焊接连接块。
2.根据权利要求1所述的一种主动抑制空化的离心泵的安装方法，其特征在于：步骤D的（2）完成后，将稳定支架在壳体中向上移动，壳体焊接在第二移动板的顶面上，此时稳定支架的定位轴在壳体的槽口中向上移动，当稳定支架对蜗壳进行支撑时，在定位轴上螺纹连接第三螺母，并将第三螺母锁紧在壳体的侧面上，当步骤D完成后，拧松第三螺母，将稳定支架在壳体中向下移动。
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