對某一單吸離心泵在變轉速工況下蝸舌處的壓力波動進行了測量與分析。該離心泵的葉輪為半開式葉輪并具有背葉片，它由原葉輪車削后得到，從而使得葉輪出口離蝸舌距離較大。結果顯示：隨著轉速的提高，離心泵的流量及效率線性增大，而揚程以二次曲線形式增加。該離心泵蝸舌附近的壓力波動頻譜以葉輪轉動頻率整數倍的離散分量為主，特別是葉片通過頻率及其二次諧波。最大波動分量的幅度占參考動壓ρv22/2(v2為葉輪出口周向速度) 的0.5% 左右。隨著轉速的增大，壓力波動的增加速度比轉速提高速度快，且寬頻波動幅度的提高比離散分量顯著。另外，頻譜分量中存在葉輪轉動頻率非整數倍的離散分量，以及與轉速無關而取決于流體系統固有振動特性的離散分量。

　　1、引言

　　離心泵在運行的過程中，其內部的流動為復雜的三維非定常流動。旋轉葉片和靜止部件互相干擾所產生的壓力脈動，是影響泵運行特性的重要因素，它引起系統及設備的振動及噪聲，嚴重時甚至造成系統設備的破壞。對于單個葉輪的離心泵，因為蝸殼型線中蝸舌離葉輪出口最近，所以兩者之間的動靜干涉在蝸舌區最為嚴重。因此，蝸舌部位通常是離心泵內誘發振動噪聲的主要激勵源，是泵噪聲的研究熱點。離心泵內部的壓力波動一方面為機殼及管道振動的水動力激勵：它們激勵起結構振動并引發聲輻射，即流動誘發振動。相關研究可參考文獻。另一方面，內部壓力波動是引發水動噪聲的偶極子源。隨著計算流體動力學( CFD) 技術的迅速發展，真空技術網(http://203scouts.com/)認為用數值模擬的方法來預測偶極子聲源的強度成為了可能，如文獻的研究。

　　要研究離心泵的振動噪聲問題，首先需要對泵內的壓力波動有比較清楚的認識。作為離心泵振動噪聲及水動噪聲研究的第一步，本文試圖用試驗方法研究某一離心泵在變轉速工況下蝸舌附近壓力波動的特點。

　　2、試驗離心泵

　　試驗離心泵型號為Goulds MTX 3196，由美國ITT 公司生產，其葉輪為半開式葉輪如圖1 所示，有5 個主葉和5 個背葉。背葉的主要功用是通過把葉輪背部的流體泵出以降低盤側的壓力，從而減少蓋側和盤側之間的壓差以達到減少葉輪的軸向推力的目的。葉輪的外徑d2 = 0. 195m，它由原始葉輪( 外徑0.254m) 切削后而得到，使得蝸舌間隙與葉輪外徑之比為0.347，大于文獻[8]中的推薦值0.10 ～ 0.15。圖2 為該離心泵的螺旋式蝸殼( 又稱壓水室) ，圖中數字1，2，3代表測量蝸舌附近壓力波動的傳感器所在位置。

圖1 葉輪正面及背面

圖2 蝸殼( 壓水室)

　　離心泵的性能及內部壓力波動測量試驗臺如圖3 所示。

圖3 離心泵試驗臺示意

　　試驗時以水為工質，離心泵通過管道吸入來自水箱中的水，又通過排水管送回水箱中。離心泵的轉速通過變頻器調節，轉速由手持式轉速測量儀測得。離心泵的流量Q由流量計測得，出口靜壓由壓力表測得，進口靜壓由U型管測得，動壓由流量以及進出口管直徑換算成流速而得到。泵的揚程H由進出口總壓之差得到，離心泵的輸入功率P由電機的輸入電壓、電流以及電機效率相乘得到。泵效率的計算式為：

　　微型壓力傳感器由蝸殼外部伸入并與蝸殼內壁平齊，以探測蝸舌附近壁面的壓力波動。傳感器產生的模擬電信號通過電纜輸送到采集卡并轉換成數字信號，再輸送到計算機中存儲。試驗時，采樣頻率設為20kHz，采樣時間為10s。

　　4、結論

　　(1) 離心泵的流量及效率隨著轉速的提高而線性增大，而壓頭則以二次曲線的形式增加；

　　(2) 該離心泵蝸舌附近的壓力波動以離散分量為主，且主要頻率分量分布在低于4 倍葉片通過頻率之內。壓力波動的最大幅度約為參考動壓頭ρv22/2(v2為葉輪出口周向速度) 的0.5%左右；

　　(3) 隨著轉速的提高，寬頻分量的提高幅度大于離散分量。定量分析表明，壓力波動幅度的增強速度大于轉速提高速度；

　　(4) 壓力波動頻譜圖中存在非旋轉頻率整數倍的分量，這可能歸因于主葉與背葉的相互干涉。測量系統內的流體作為一個振動系統，會產生與轉速無關的響應頻譜分量。