离心泵小流量流动不稳定性的控制
作者：泵阀 来源：离心泵 发布时间：2025-12-04
实际上离心泵小流量流动不稳定性的各原因之间也是互相影响的。叶轮进口的绕流线旋涡，也使叶轮流道内的二次流旋涡加强，从而加强了叶轮流道里的尾流一射流结构，加剧了叶轮流道的边界层分离倾向，也增强了叶轮与蜗壳联合作用时产生的二次流和水力损失。因此必须控制这些不稳定因素，使设计时保证泵能够获得稳定的H-Q特性线，其控制措施可从以下两方面来进行： 1）合理设计叶轮及蜗壳等过流部件。 2）采用合理的结构措施。
一. 合理结构措施
高速诱导轮离心泵的比转速越低则叶轮流道就显得越长，产生的尾流一射流结构越强，就越容易增大叶轮非工作面上的边界层分离倾向。对比转速很低的高速诱导轮离心泵，有时仅靠选取诱导轮、离心轮及蜗壳等过流部件的合理设计几何参数尚不能完全保证高速离心泵能获得连续下降的稳定的扬程流量特性线，因此还得有合理的结构措施来保证。目前较为有效的结构措施主要有在诱导轮前缘加反向流稳定器和孔板以及堵塞叶轮流道等办法。
1）反向流稳定器 在叶轮进口前缘安装反向流稳定器的构措施，较好地解决了进口前缘的回流。反向流稳定器可以使高速离心泵在效率点到关死点间的所有流量下稳定运行。反向流稳定器完全处于主流之外，假设叶轮前缘产生回流，由于离心力的作用及回流的圆周速度很高，因此回流的液体就迅速移到环状缝隙中，经整流导叶后重新回到主流。
2）孔板 在叶轮进口前缘加孔板削弱了叶轮前缘产生的回旋流，减弱了对主流的影响，从而改善了高速离心泵的汽蚀性能，提高了高速离心泵在关死点的扬程，使高速离心泵的扬程流量特性线没有出现正斜率上升段，即高速离心泵获得了很好的小流量工作稳定性。
二. 过流部件的合理设计
离心泵的扬程流量特性线是由理论扬程曲线减去总的水力损失曲线得到的。理论扬程曲线是一条随流量增加呈直线下降的特性线，因此要使离心泵的扬程流量特性线不出现正斜率上升段，实际上就是要通过合理的水力设计尽量减少各项水力损失，特别是要减少小流量工况下由于出现上述几个不稳定因素而引起的各项水力损失。
1）叶轮的参数控制 叶轮是离心泵关键的过流部件，因为泵所能产生的扬程是靠叶轮旋转来实现的。合理设计叶轮，如采用较少的叶片数、较小的叶片出口角、较大的叶片包角、较小的液流进口冲角及较小的叶片出口宽度等，可使泵在设计额定工况点获得稳定的扬程流量特性线。 但这些措施基本上是以牺牲效率和汽蚀性能为代价的，因此在设计时就必须同时兼顾稳定性、效率和汽蚀性能的要求。 已有研究表明：要使离心泵能够获得较好的小流量工作稳定性、较高的效率和汽蚀性能的有效途径之一就是采用长、中、短叶片相间的复合叶轮，其原理是使叶片间流场均匀化，特别是小流量情况下。
2）蜗壳的参数控制 控制叶轮出口的二次流实际上是通过合理设计蜗壳的喉部面积来实现的。蜗壳里的液流损失主要由流动中摩擦损失和离开叶轮的高速液流在蜗壳里的撞击及掺和所造成的损失。由于离心泵蜗壳里的液流速度很高，液体流动处于阻力平方区内，为减少蜗壳里的摩擦损失，应该采用铣、磨结合等加工方法来降低蜗壳流道的表面粗糙度值，以降低摩擦因数，同时取较大的喉部面积以降低蜗壳的平均速度，但较小的平均速度会增加撞击及掺和损失，因此设计时应以蜗壳里的流动损失小为原则。
