[发明专利]一种过流面积可调式混流泵柔性导叶结构、混流泵及调节方法

说明书

本发明提供了一种过流面积可调式混流泵柔性导叶结构、混流泵及调节方法，所述柔性导叶结构由柔性导叶叶片和柔性导叶调节装置构成，所述柔性导叶调节装置包括支撑筋、支撑筋底座和底座驱动机构，支撑筋作为柔性导叶叶片的骨架，通过底座驱动机构和支撑筋底座来实现柔性叶片形状的变化。所述混流泵中，柔性导叶调节装置装于叶片轮毂内部，通过过流断面反馈调节系统基于混流泵的实时工况来调节支撑筋的角度，从而调节叶片的过流面积，达到最佳工况。

技术领域

本发明属于流体机械（泵）内部流动技术领域，尤其是涉及一种过流面积可调式混流泵柔性导叶结构、混流泵及调节方法。

背景技术

混流泵作为污水处理、矿山、发电和防洪排涝等领域的核心动力装备，以其大流量和扬程适中的特点越来越被工农业生产所应用。但由于混流泵设计理论目前还不够完善，且总是基于额定流量工况点来设计，无法满足工农业生产中日益增长的多工况点、宽高效区的需求。特别是，采用经典设计理论设计出的混流泵结构，当其流量减小到一定数值时，泵内往往会出现旋转失速效应，导致扬程的急剧下降，效率也同步降低。甚至在一些情况下，混流泵机组会发生异常的振动现象，严重威胁机组的安全运行。究其根源，则是由于流量工况的减小，原先基于额定流量工况设计的叶轮或导叶的过流面积已经远大于当前流速下流体所需的过流面积。因此，部分低动量流体长时间占据叶轮或导叶流道中的局部空间，形成了多种复杂的旋涡结构，而流道中的其它部分流体则可以顺利通过。目前，针对混流泵叶轮内失速现象的形成已经有了一些改善措施，但通过技术手段来改善混流泵导叶内的失速现象还未见相关的报道。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种过流面积可调式混流泵柔性导叶结构、混流泵及调节方法，通过实时调整混流泵运行过程中导叶的过流面积来提高混流泵的性能效率，实现混流泵宽高效区的运行，拓宽混流泵的应用场景。

一种过流面积可调式混流泵柔性导叶结构，其特征在于，包括m个柔性导叶叶片、柔性导叶调节装置，所述柔性导叶调节装置包括m组支撑筋、n个支撑筋底座、n组底座驱动机构，每一组支撑筋中支撑筋的数量为n；m组支撑筋中的每一个支撑筋的一端分别固定安装在一个支撑筋底座上，其中，m为大于2的正整数，n为大于5的正整数；所述柔性导叶叶片固定安装在支撑筋上，每一个支撑筋底座单独由一组底座驱动机构驱动旋转，从而带动支撑筋转动，由不同底座驱动机构驱动支撑筋底座旋转不同角度，从而实现柔性导叶叶片的形状改变。

进一步地，支撑筋底座内圈具有内齿轮结构，所述底座驱动机构包括伺服电机和外齿轮，所述外齿轮装在所述伺服电机的输出轴上、且与所述支撑筋底座上的内齿轮相啮合。

具有所述柔性导叶结构的过流面积可调式混流泵，其特征在于，包括叶轮轮毂、叶轮、导叶叶片、柔性导叶结构以及过流断面反馈调节系统，所述导叶叶片和柔性导叶调节装置均安装在叶轮出口的后方，每个导叶叶片吸力面后方均对应安装有一个柔性导叶叶片；

导叶轮毂内部开有环形凹槽，且环形凹槽和导叶轮毂表面之间的环形壁上、每一个导叶叶片的根部均开设n条沿圆周方向延伸的长条形空心槽，所述支撑筋底座为环形，n个支撑筋底座依次排列套装在所述环形凹槽内，一端固定在支撑筋底座上的支撑筋穿过长条形空心槽延伸出来；所述柔性导叶叶片固定装在支撑筋上；

所述支撑筋底座驱动机构装在支撑筋底座、轮毂环形凹槽内的空隙中；

所述过流断面反馈调节系统包括通讯连接的混流泵流量工况检测装置、支撑筋角度调节模块，所述支撑筋角度调节模块还与支撑筋底座驱动机构相连，并基于混流泵的实时流量、扬程、效率和功率来调控支撑筋底座驱动机构的工作，从而调整柔性导叶叶片的形状，来改变导叶流道的过流面积以适应当前的流量工况，从而提高混流泵的效率。

进一步地，所述支撑筋在安装到支撑筋底座上之后，进行折弯处理，当支撑筋根部紧靠导叶叶片时，其形状与导叶叶片吸力面外形相同，使柔性导叶叶片与叶片吸力面互相贴合；且支撑筋在弯折后，其伸出导叶轮毂后的高度不超过导叶叶片的高度。