双向贯流式水泵空化特性的试验研究王玲花1陈德新2刘大恺1（1.河海大学水利水电工程学院，江苏南京210098；2.华北水利水电学院动力系，河南郑州450045）流叶片泵与“S*形叶片泵的空化性能进行对比分析，结果表明”S“形叶片泵的空化性能比正常叶片泵的空化性能稍微差些。但兼顾能量特性，”S*形叶片泵不失为1问题的由来对空化产生的机理仍在进一步的研究中|1，2，理论上还没有计算水泵空化的准确方法，终还要通过空化试验来确定泵装置的空化余量。空化引起液流结构变化，可以改变水泵的运行工况水泵的通流部分是由限定液流的导流表面组合而成的，发生在这些导流表面上的空化区，可以改变通流部分的有效形状，因而也改变了液流的通路由于空化气泡的形成、发展和破灭要消耗能量，因此必定会造成能量参数（流量扬程）的降低和效率的减小。在不稳定工况下，空化区的不稳定以及由它引起的二次流的出现，会在液流中造成很大的压力脉动，而压力脉动则对液流的导流表面产生动力作用，引起强烈振动空化气泡被液流带到压力高于临界值的区域中时，空化气泡很快破灭而产生噪声。因此，空化对泵的危害不可低估对于作为双向抽水的贯流泵，流态比较复杂，我们关心的是其反向抽水时的性能，其空化特性很值得深入研究2试验装置和内容21试验装置空化特性试验是在卧式贯流泵试验台上进行的，采用封闭式试验台。试验台主要由压力筒、真空筒、试验机组、涡轮流量计、辅助泵、电动机电！种较好的水泵：A动闸阀、真空泵及参数测量系统（由微机操作处理）等组成，如所示。模型水泵装置在压力筒和真空筒之间，装置扬程即为两筒之间的水位差或筒中的压力差，可用压力传感器或水银压差计测量；涡轮流量计用来测量水泵流量；辅助泵由直流电机拖动，可改变转数，以克服循环管道内的水力摩阻；辅助泵和电动闸阀联合工作可以调节管道特性，即改变试验型泵的扬程；真空泵调节真空筒内的真空度，可以使模型泵产生空化试验正、反向抽水需要将模型泵整体倒向拆装，以保证流量计和辅助泵的正常工作本试验中流道不对称。
模型泵主要尺寸及参数：试验装置扬程，Ht=0. 1.75m；模型转轮直径，300mm；转轮叶片数，Z=3；导叶数，Z0=6；设计流量，=0.215m3/s；机组转速，nr=980rpm22试验内容根据实际生产要求，拟采用两个方案：方王玲花等：双向贯流式水泵空化特性的试验研究案为采用正常轴流泵2500ISKM三叶片转轮，做正向、反向抽水，且叶片安放在不同位置的空化模型试验；第二方案，采用自行设计的“S*形三叶片转轮，做正向、反向抽水，且叶片安放在不同位置的空化模型试验3试验方法及结果分析3.1试验方法本空化特性试验是在性能试验的基础上进行的|3，41，试验方法参照GB3216-82的要求试验时，首先在性能曲线上选定模型机组的工况点，启动机组并稳定运行在所选定的工况点上，然后不断地用真空泵抽气，造成泵装置进口前真空筒内真空，即改变了装置的空化余量值用叶片外缘断面进出口点的轴向距离h作为叶片位置标志（h=37，约相当于-2*h= 30，约相当于-5*试验中保持流量不变，使管道中水流稳定，避免引起压力波动。调节真空筒内的真空度使模型泵产生空化，必然引起效率的下降，因此可以根据效率的突变决定水泵的空化余量。故这里以效率变化为空化工况判据，即效率下降值AZ定为泵装置的空化余量，其计算式为|5，61：定工作点的效率模型装置的水力效率计算式为：根据性能特性曲线，经计算可绘出Ah-Q曲线。本系统的测量误差：扬程为±0.36，流量为±0.5，转矩为±0.5，转速为±0.05，随机误差经9次效率测量计算为±0.4，满足GB3216-82对B级精度的要求3.2试验结果分析空化试验的结果如所示在设计工况下，正常叶片的大空化余量Ah=5.25m，如（a）所示；而正常轴流泵反向无后导叶的大空化余量Ah= 5.32m，如（b）所示。*S*形叶片正向有后导叶的大空化余量Ah=5.83m，如（c）所示；而”S*形叶片反向无后导叶的大空化余量Ah=正常轴流泵反、正向的大空化余量的差值为5.32-5.25=0.07m；*S*形叶片反、正向的大空化余量的差值为5. 87-5.83=0.04m可见在设计工况下，“S*形叶片比正常轴流泵反、正向空化性能差值要小一些。
正常轴流泵正向有后导叶，将其叶片旋转180*后反向旋转成为有前导叶无后导叶的轴流泵，使进入转轮的水流扭曲，吸出管内流速不均匀，水流结构改变，产生低频回转大涡带，甚至发生空化，引起机组较大振动并伴随有较大的噪音。
因此，去掉后导叶增加前导叶引起了双重不利的后果，致使正常轴流泵反向无后导叶比正向有后导叶情况的空化性能差一些。
道后先经过一段凹面流道，然后再经过一段凸面，使水流结构变化较正常轴流泵正向有后导叶的情况大一些，空化性能差一些*S*形叶片反向后，原后导叶成为前导叶，且流道不对称，引起水流流态改变，致使“S*形叶片反向无后导叶的大空化余量较大。
因此，本试验中，正常轴流泵正向有后导叶的大空化余量小，空化性能好：“S*形叶片反空化特性曲线水电能源科学向无后导叶的大空化余量大，空化性能差。
正常轴流泵比“s*形叶片泵的空化性能好，但二者差别不大4结语a.本试验的带后导叶的”S*形叶片方案，在正反向抽水的设计工况下，空化性能逊于正常叶片泵，但效率和正常叶片泵相同，只是流量偏小但兼顾空化性能与能量性能两方面，“S*形叶片泵的水力性能还是比较好的，能够满足双向抽水的要求b.设置合理的后导叶可以改善水流结构，使水流稳定，有利于空化性能的提高c.具有对称流道的双向贯流泵尚有待深入研究
