利用均匀试验设计优化矿用风动水泵风动涡轮系统结构参数 .pdfVIP

学兔兔 2012年第3期 煤 炭 工 程 利用均匀试验设计优化矿用风动水泵 风动涡轮系统结构参数 教光印 (冀中能源邯郸矿业集团通方机械制造有限公司，河北邯郸 056105) 摘 要：根据矿用风动水泵在使用过程中效率低的问题，采用了均匀设计试验法优化水泵的性 能，用均匀设计表安排了风动水泵风动涡轮的叶片弦高和喷嘴角度对性能影响的试验，经回归分析 得到了最佳的试验结果。用单因素试验法分析了诸因素对性能的影响规律，对于涡轮系统的参数选 择在综合考虑各影响因素的情况下，重点考虑喷嘴角度和叶片弦高的影响，其中喷嘴角度对水泵性 能影响最大，试验最终获得良好效果。表明均匀设计试验法是安排多水平试验的良好方法。 关键词：矿用风动水泵；风动涡轮系统；均匀试验设计 中图分类号：TI3442 ．2；0212．6 文献标识码：A 文章编号：1671—0959(2012)03-0061-03 机效率，测试时通过调节水泵的流量，选择8～1O个测点， 1 概 述 分别使用气体测量仪、水压及流量测量仪、噪声和转速测 矿用风动水泵主要由风动涡轮系统和离心泵两大部分 量仪，测出风动涡轮系统的压力和流量、水泵出口压力和 组成，其中风动涡轮系统存在着能量利用率低、噪声大等 流量、水泵转速及噪声，分别计算出风的输入功率和水的 缺陷，是影响水泵效率的主要原因…。对风动水泵的风动 输出功率，得到整机的平均效率。试验系统如图1所示。 涡轮系统进行精心设计和试验研究，对于提高风动水泵的 效率和改善其使用性能具有重要意义。根据现场使用情况 分析，影响风动涡轮系统的参数是涡轮的叶片弦高、数量、 喷嘴的形状、角度及安装位置等，在以往的涡轮系统试验 设计中，往往采用正交试验设计法 J，但正交试验法只 能用于因素较多水平较少的试验，如果因素水平数较多， 根据其 “整齐可比”的特点，试验数是水平的平方，需要 安排大量的试验，这是不经济也是不太现实的。20世纪80 年代，我国数学家方开泰和王元根据数论提出了均匀试验 图1 矿用风动水泵试验系统 设计法的思想，将试验点均匀地散布在允许的试验范围内， 使试验的安排更具代表性，大大较少了试验的次数，易于 通过正交试验分析可知，风动涡轮系统的主要影响因 安排多水平的试验。十几年来，被广泛应用于农业、医药 素为叶片弦高和喷嘴角度，其余是次要因素 I4 。本次针 和工业领域，取得了巨大的经济和社会效益。 对叶片弦高和喷嘴角度对水泵性能的影响采用多水平的均 本文将均匀试验设计法应用于风动水泵的设计中，在 匀试验设计，找到其最佳尺寸组合，把其它因素固定在其 风动涡轮系统上安排因素水平数较多的试验，实现了风动 最佳水平上。由于风动水泵采用反风窝结构，叶片双面均 涡轮系统参数的合理匹配，提高了风动水泵的效率。 受风流作用，故采用对称形的圆弧叶片(如图2所示)，为叶 片的弦高，为了减少空气与叶片作用的阻力，叶片厚度d 2 试验设备与试验内容 不宜太厚；喷嘴(如图3所示)是风动系统的关键零件之一， 试验样机为KFB30—18型矿用风动水泵，额定流量 其角度 和安装形式都对水泵的效率产生重要影响。试验 18m ／h，额定杨程30m，额定转速4000r／min，工作介质为 时根据不同的叶片弦高／，配备不同的喷嘴角度 ，它们变