进行叶轮外径切割之前，应根据要求性能对原始特性进行换算。采用的方法不同，换算的效果和精度也不同。该文根据对叶轮流道中的
水力损失计算结果，提出了一种换算理论扬程特性曲线的方法。经过多台单级离心泵和多级离心泵的试验结果验算，证明了所提换算方
法的准确性。
关键词： 离心泵 叶轮 外径切割 特性曲线
中图分类号：Ｔ６３３
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４－０９８ｘ（２００９）０９（ｂ）－０００１－０２
在水泵制造业中，广泛地采用切割叶
轮外径的方法来调节离心泵的扬程特性曲
线。在进行叶轮切割之前， 必须按照带原始
叶轮泵的特性曲线来精确的预算带切割叶
轮 泵 的 特 性 曲 线 。对 不 同 的 叶 轮 进 行 切 割 ，
特性曲线的变化情况也会不同。
时， 效率值不会产生很大变化。当切割量较
小时， 效率值略有增加的情况是常有的。如
果进一步增大切割深度（超过１０％），就会使
效率值大大降低。
叶轮切割后，泵在最佳工况时的比转
数通常都比带原始叶轮泵的值要大一些。
带切割叶轮泵的扬程和功率特性曲线要比
带 原 始 叶 轮 泵 低 。可 以 采 用 不 同 的 换 算 方
值 通 常 都 会 减 小 。最 佳 工 况 位 置 的 变 化 常
常用叶轮直径比值的ｎ次指数来表示：
Qo' ut
=
Qout
(
D2' D2
)
n
式 中 及 后 述 用 上 标 符 号“ ’”表 示 的 值
属 于 带 切 割 叶 轮 泵 。根 据 试 验 数 据 整 理 而
得的ｎ指数值在１．３范围内；ｎ值的分散表
参考文献
［１］ 离 心 泵 特 性 曲 线 的 换 算 法 ［ Ｍ ］ ． 石 油 工
业出版社．北京．１９９６． ［２］ 吴 仁 荣 ．《 Г и д р а в л и ч е с к
иемащины》［Ｍ］вып．４．２００２． ７． ［３］ ［苏联］К．А．伊巴屠洛夫著．［中］黄宗鑫 译．离心泵特性曲线的换算法［Ｍ］．中国
为了确定这种变化的一般规律，对某
些试验数据进行分析研究，这些数据是在
对具有不同结构特点的离心泵采用切割叶
轮方法将其精加工到规定尺寸后通过试验
得到的，所取用离心泵的最佳工况对应于
不
同
的
比
转
数
（
ｎ
＝
ｓ
６
５
～
３
８
０
）
，
而
且
具
有
高
效率η。
针对所做分析，笔者得出了几点基本
结论。切割叶轮时， 对应最高效率点的流量
=
σ
' 2
σ2
——按公式σ
= 1− zS2 / πD2
计
算的叶轮出口处液流排挤系数比值（ S2 — 在圆周方向上量得的出口叶片厚度）。
用线性方程近似表示 y 与所选因素间
的未知关系：针对单级泵（螺壳泵）和多级泵
的 中 间 级 分 别 寻 求 回 归 方 程 式 。对 于 多 级
泵的中间级，取导流机构叶片进口边与叶
明，切割叶轮时对最佳工况位置变化产生
影响的不仅是切割量的值，而且还有叶轮
中产生相应变化的的一些其它值。
叶轮切割后的效率值同样也会产生改
变 （ 如 图 １ 所 示 ） 。图 中 会 出 的 试 验 点 可 以 按
最 小 二 乘 法 近 似 连 成 一 条 三 次 抛 物 线 。图
线表明，当叶轮的切割量小于外径的１０％
的理
论扬
程
H
' r
相比
较，
其结
果
表
示
在图
２上
（
图
中
纵
坐
标
为
−
δ
和
Ｓ
，
％
）
，
图
中
−
δ
—理论扬
程 换 算 误 差 的 算 术 平 均 值 ，％；
32
−
∑ S =
(δ i
i=1
−δ )2
——误差 δi 与其平均值的
31
均方根偏差，即是表示可见δi 的分散度值。 从所列值可以看出，换算而得的理论
扬程与实验值十分接近；换算误差的平均
研 究 报 告
工业出版社．１９９８．８．
图１ 切割叶轮效率的变化
图２ 理论扬程换算偏差 表１
图３ 扬程特性曲线的换算误差 笔者提供方法所得值 文献［２］方法所得值
表２
２
科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
数台单级泵切割３７次和数台多级泵中间级
叶轮切割２５次的前后试验结果作原始数
据 。考 虑 的 因 素 有 下 述 五 个 ：
x1 = D2' / D2 — — 叶 轮 外 径 的 比 值 （在 叶
轮出口边倾斜的情况下， 用 D2∂φ = D220 + D22Π
作为Ｄ２，式中Ｄ２０和 D2Π 分别为叶轮后盖板直 径和前盖板直径）；
者所提方法换算扬程特性曲线ｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
１
科技创新导报 ２００９ ＮＯ．２６ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
流量范围与实验数据十分接近，而参考文 献［２］中的换算方法即使在最佳流量范围内 也会产生较大的误差。
轮本理论扬程和流道中相应损失的计算结
果， 提出了一种换算特性曲线的方法。在 对
各种换算方法进行比较后，证明这种方法
的结果较精确。
对应于最佳工作区的几种流量，分别
计算出叶轮出口处的平均液流角β ： ２Ⅱ
tgβ 2Π
=
µ 2(Q+q) F 2m[µ22 − gHr − ω(rUu)]
式中 F2m — 叶 轮 出 口 面 积；
研 究 报 告
科技创新导报 ２００９ ＮＯ．２６
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
离心泵叶轮外径切割特性曲线换算方法的研究
孙超 （渤海船舶职业学院动力工程系 辽宁葫芦岛 １ ２ ５ ０ ０ １ ）
摘 要：切割叶轮直径是用来改变离心泵扬程特性曲线的一种方法。采用这种方法，可以减少离心泵的品种，扩大离心泵的使用范围。在
轮 切 割 前 后 的 间 隙 比 值 作 为 x4 ， 即
x4
=
δ' δ
。在 上 述 泵 中 影 响 因 素 变 化 的 范 围
列入表１。
5
∑ y = a0 + ai xi i=1
采用最小二乘法来确定代入上方程中
的回归系数，在流量 Q = KQout （式中Ｋ＝０．８； ０．９；１．０；１．１；１．２； Qout —带原始叶轮泵的最 佳流量）情况下解出相应的法方程组（表２）。
轮 泵 的 理 论 扬 程 值 。按 照 最 小 二 乘 法 通 过
所
得的
计算
点连
成
H
' r
直
线 。这
样一
来换
算
理论扬程的实质，就是换算所取流量工况
下 叶 轮 出 口 处 的 平 均 液 流 角 。采 用 回 归 法
求出表示比值
y
=
tgβ
' 2Π
/ tgβ2Π
与切割叶轮
时 影 响 其 变 化 的 许 多 因 素 间 的 关 系 式 。用
x2
= θ' θ
——轴面平均流线上叶轮叶片
的包角比值；
x3
=τ' τ
——按公式τ
=
zl / 2πRΠ
计算的
叶轮叶栅稠密度比值，式中 l —在包角变换
中 量 得 的 平 均 流 线 上 的 叶 片 翼 弦 长， RΠ — 包角变换圆柱面半径，ｚ—叶轮叶片数；
x4
=
b2' b2
——叶轮出口宽度比值；
x5
那么这种方法的预算结果总能令人满意。
如果切割深度大于上述值，预算误差将随
之增大，这与导流装置中液流损失的换算
精度有关。
将这种换算方法所得值与参考文献［２］
中方法所得值相比较，其结果绘在图３上。
图
中
−
δ
与Ｓ与图２中的意义相同，都表示泵的
扬 程 特 性 曲 线 误 差 。从 图 ３ 中 可 以 看 出 。笔
为综合评定所得方程，取用了分散度
比值 F = SC2P / SO2CT 和重合相关度比值Ｒ［３］（表
２）。将 所 得 的 Ｆ 值 按 ０．１ 级 精 度 和 对 应 的 自
由度与临界值相比，表明按试验数据所得
回归方程的一致性。Ｒ 值证实了所选值之间
存在着密切关系。
借助于回归方程，将按 i ＝３２计算而得
µ2 —叶轮出口处圆周速度；
Ｑ —计算流量；
q —通过密封处的泄露量；
Hr —理论扬程； ω —叶轮旋转角速
度：
(rUu ) — 叶 轮 进 口 处 液 流 速 度 距 。 借助于下面提到的统计关系式，在同
一 流 量 下 对 切 割 叶 轮 进 行 液 流 角 换 算 。根
据所得的液流角，就可以计算出带切割叶
法对它们进行换算。
△— ns ＝６０－７０， ○— ns ＝８５－１００， ●— ns ＝１３０－１８０， □— ns ＝２００－２８０， ■ — ns ＝３４０－４００
（原始叶轮的 和效率值都取１） 笔 者 根 据 带 原D始2 叶 轮 泵 流 道 中 水 力 损
失计算和试验分布情况，以及对带切割叶
值不超过１．５％，误差的分散度同样也不大。