前置导叶调节对水泵性能的影响及使用控制

　　2 对水泵效率η的影响
　　由于前置导叶向90º位置两边调节，使液流在进入泵叶轮前分别产生了正向预旋和反向预旋，在叶轮叶片进口边产生绝对速度V1的圆周分量Vlu，因而使叶轮进口速度三角形发生变化，见图5所示。实线为无预旋时的速度三角形，虚线分别为产生正向预旋和反向预时的速度三角形。从图中可以看出，三种状况下的相对速度ω1大小不一样，ω′1 为液流正向预旋时的相对速度；ω″1为液流反向预旋时的相对速度。显然ω1随导叶角度值增大而增大。

　　从图6中我们可以清楚的看到，前置导叶角度调节对水泵效率的影响是明显的。当导叶处在90º位置时，水泵运行的高效区范围最大，效率最高。当导叶角度逐步增大或逐步减小时，水泵运行效率也逐步下降。并且，导叶角度偏离90º位置越远，效率下降越大且越明显，使泵不能正常运行。因此，我们将泵的前置导叶调节角度限定在75º—110º。范围之内，以使水泵能在75％以上的效率范围内安全运行。
　　在75º---110º范围之内，水泵的运行效率变化，根据我们对所作测试数据的分析，有以下规律：

　　当导叶在75º----95º范围之内调节时，水泵的运行效率变化较小，而且效率较高；而一旦导叶向大于95º方向调节时，水泵效率将明显地加速下降。表1是三台同类型泵在不同导叶角度下运行效率的测试数据：

表1 不同导叶角度下泵运行效率的测试数据

导叶角度	75º	80º	85º	90º	95º	100º	105º	110º
A泵效率%	81.82	82.22	82.51	82.70	81.76	80.25	77.89	76.10
B泵效率%	85.62	85.73	85.73	85.01	84.08	82.26	79.83	77.43
C泵效率%	88.50	87.36	87.40	86.92	85.80	84.47	8107	79.25

　　对于上述现象产生的原因，可以用欧拉方程和速度三角形来分析：由前述我们知道， 75º—110º。范围之内当导叶向小于90º方向调节时，液流产生正预旋V_lu，会降低泵的理论能头HT。但是，由于相对速度ω1减小，使液流对叶轮的冲击损失大为减少了，故泵的效率没有明显下降；相反，在导叶角度向大于90º方向调节时，虽然液流产生反预旋Vlu，提高了理论能头H_T。但是，由于相对速度ω1增大，使液流对叶轮的冲击损失增大了，故效率有相对明显的下降。如果当导叶角度向极限以外调节时，将使流量偏离设计流量Q_d，液流冲角。发生变化，此时在叶轮叶片的工作面会形成旋涡区，引起更大的冲击损失，泵的效率更低。
　　综上所述，我们认为：前置导叶调节引起水泵效率变化，液流的预旋和对叶轮的冲击损失是主要因素。因此，前置导叶的调节是有限度的。即使在限定的75º一110º的使用范围之内，也应避免水泵长时间在极限角度下运行。
　　3 对水泵汽蚀性能的影响
　　很显然，当前置导叶向大于90的方向调节时，由于液流产生反预旋，使液流在泵叶轮入口的相对速度ω₁增大，液流对叶轮产生撞击作用，随着导叶角度不断增大，这种撞击也更趋严重，对水泵的汽蚀性能有不利影响。
　　由水泵汽蚀基本方程：
　　NPSHr=λ₁V²₀／2g十λ₂ω₁²／2_g
　　得知，由于相对速度ω¹的增大，使得必需汽蚀余量NPSHr大大增大，从而使水泵的汽蚀性能下降。所以，在操作使用中，要依据水泵的汽蚀特性曲线以及水位和扬程的变化，调节导叶角度，以保证有效汽蚀余量NPSHa大于必需汽蚀余量NPSHr。此外，由于液流对叶轮的撞击作用，水泵叶轮处的振动值也随着导叶角度增大而变大。表2是某台泵在一定的水位时，前置导叶角度变化与叶轮处振动值的相应数值。

表2　　 前置导叶角度与叶轮处振动值的相应变化数值

导叶角度	75º	80º	85º	90º	95º	100º	105º	110º
振动值（mm/s)	1.87	1.90	1.93	2.01	2.08	2.19	2.24	2.55

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