换轮运行就是把泵的原叶轮外径在车床上切削得小一些再安装好进行运转。经过切削后的叶轮，其特性曲线就按一定的规律发生变化。切削叶轮是改变泵性能的一种简便易行的办法，即所谓变径调节。

1、切削律

实践证明：在一定条件下，叶轮经过切削后，其性能参数的变化与切削前后轮径间存在下列关系：

Q'/Q = D'₂/D₂                          (2-94)

H'/H = （D'₂/D₂）²                         (2-94)

N'/N = （D'₂/D₂）³                         (2-95)

上列三式统称为泵叶轮的切削律。式中Q'、H'、N' 相应为叶轮外径切削为 D'₂ 时的流量、扬程和轴功率。切削律是建立于大量感性试验资料的基础之上的。它认为如果叶轮的切削量，控制在一定限度内时，则切削前后泵相应的效率可视为不变。此切削限量与泵的比转数有关，下表“叶轮切割限量”列出了常用的叶轮切削限量。

2、切削律的应用

切削律在应用上一般可能遇到两类问题。

第一类问题：已知叶轮的切削量，求切削前后泵特性曲线的变化。也即：已知叶轮外径 D₂ 的特性曲线，要求画出切削后的叶轮外径为 D'₂ 时的泵特性曲线（Q'-H'）曲线、（Q'-N'）曲线及Q'-η'）曲线。

解决这一类问题的方法归纳为“选点、计算、立点、连线”四个步骤。例如，如下图“用切削律翻画特性曲线”所示，我们要绘制切削后的（Q'-H'）曲线时，先只要在已知泵（Q-H）曲线上进行“选点”，任选 5~6 个点，如 1、2、3、4、5 点，其流量分别为 Q₁、Q₂、... Q₅，其扬程分别为 H₁、H₂、... H₅。

然后，用式（2-91）及式（2-95）进行计算。分别算出 Q'₁=(D'₂/D₂)Q₁、Q'₂=(D'₂/D₂)Q₂、... Q'₅=(D'₂/D₂)Q₅ ；H'₁=(D'₂/D₂)H₁、H'₂=(D'₂/D₂)H₂、... H'₅=(D'₂/D₂)H₅ 。将算出的（Q'₁，H'₁）、（Q'₂，H'₂）、... （Q'₅，H'₅）等点画在坐标系上，这叫“立点”。最后用光滑曲线连起来，即得如上图“用切削律翻画特性曲线”所示的切削后的泵（Q'-H'）曲线。同样道理，也可用此法画出切削后的（Q'-N'）和（Q'-N'）曲线。

第二类问题是：根据用户需求，要泵在 B 点工作，流量为 Qb，扬程为 Hb ，B 点位于该泵的（Q-H）曲线的下方如上图“用切削抛物线求叶轮切削量”所示。现使用切削方法，使泵的新特性曲线通过 B 点，试问：切削后的叶轮直径 D'₂ 是多少？需要切削百分之几？是否超过切削限量？

对于这类问题，已知条件是：现有泵的叶轮直径 D₂ 及（Q-H）曲线的 B 点的坐标（Qb，Hb）。

按切削律可得： H'/Q'²=H/Q²=K                         (2-97)

式中
K —— 切削系数。

推广之，可得： H=KQ²                         (2-98)

式（2-98）代表一条二次抛物线方程式。凡是满足切削律的任何工况点，都分布在这条抛物线上，此线称为“切削抛物线”。由实践资料证明，在切削限度以内，叶轮切削前后的泵效率变化是不大的，因此，上述的切削抛物又称等效率曲线。也就是说，凡在此曲线上的各点，其相应的效率可视为相等。将 B 点的 Qb、Hb 代入式（2-97）求出 Kb 值，按式（2-98），点绘出切削抛物线并与原（Q-H）曲线相交于 A 点如图“用切削抛物线求叶轮切削量”所示。此 A 点即为满足切削要求的 B 点的对应点。将 A 点的 Qa（或Ha）和 B 点的 Qb（或Hb）代入切削律，就可求出切削后的叶轮直径 D'₂ 值。切削量的百分数为：

切削量（%）=（D₂-D'₂）/D₂ · 100%                         (2-99)

如不超限值，在求得切削后叶轮的直径 D'₂ 后，再进一步推画出 D'₂ 时的泵特性曲线。

应用切削律，除应注意其切削限量以处，还应注意：

1、对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方式。低比转数的叶轮，切削量对叶轮前后两盖板和叶片都是一样的；对于高比转数离心泵叶轮，则前后盖板切削量不同，后盖板的切削量应大于前盖板如图“叶轮的切削方式”所示。对混流式叶轮则只切削前盖板的外缘直径，在轮毂处的叶片完全不切削，以保持水流的流线等长。如果叶轮出口处有导流器或减漏环，则切削时可只切削叶片，而不切削盖板。

2、离心泵叶轮切削后，其叶片的出水舌端就显得比较厚。如能沿叶片弧面在一定的长度内锉掉一层，则可改善叶轮的工作性能。图“叶轮切削后叶片的锉尖”中 A 表示叶片出火舌端没锉的情况，B 表示锉出水舌上表面的情况，C 表示锉出水舌下表面的情况。由图可知：锉上表面，锉前两叶片间距 d 与锉后两叶片间距 Df 基本不变，出水断面可视为没改变，按实践经验指出，其 β₂ 角改变的影响，在运行中也可忽略不计，叶片上表面的锉尖意义不大。

锉叶片出水舌端下表面将使两叶片间距从 d 增至 df，如图“叶轮切削后叶片的锉尖”中 C 所示，因此，在给定流量 Q 下，叶轮出水面积上的平均径向流速 C₂ᵣ 将降低，β₂ 角通常略有增加，根据方程 H=u₂C₂ᵤ/g 可看出，在相同流量 Q=QF 时，泵扬程将有所提高（QF —— 叶片锉尖后的流量），其轴功率也将有所增加。实践指出：其最高效率通常有所改善，最高效率点一般向流量增大侧移动。但应注意，在锉叶片时，不应将出水舌的端部锉成圆角凹槽。另外，图“叶轮切削后叶片的锉尖”中 D所示的叶片的进口叶舌是呈圆弧形的，如能将它锉成图中 E 所示的锐角形，则对其气蚀性能将有所改善。

3、叶轮切削是解决泵类型、规格的有限性与供水对象要求的多样性之间矛盾的一种方法，它使泵的使用范围扩大。图“泵高效率方框”所示为泵厂样本中所提供的 12Sh-19 型泵的（Q-H）曲线，图中的实线表示该泵采用叶轮直径 D₂=290mm 时，泵的（Q-H）曲线。虚线表示该泵采用切削后的叶轮直径 D“₂=235mm 时，泵的（Q'-H'）曲线。图上波形短线表示泵高效率工作范围，将图上所示的高效段用直线连接起来，得到 ABCD 面积，这块面积中所有各点的（Q，H）值，其相应的效率均较高，也就是说，当该泵叶轮直径 D₂=290mm 逐渐切小时，其高效率区的（Q，H）值，即在此面积 ABCD 中变化，直到切削至 D₂=265mm 时，高效区即成为图上的一根虚线。面积 ABCD 称为该泵的高效率方框图。

目前，叶轮切削一般用于清水泵中，水泵厂常常对同一台泵，配上 2~3 个外径不一样的叶轮以便用户采用。为使选泵方便，样本中通常将厂方所生的某种型号的高效率方框图，成系列地绘在同一张坐标纸上，称为性能曲线型谱图，如上图”Sh型离心泵性能曲线型谱图“所示。图中每一小方框表示一种泵的高效工作区域。框内注明该泵的型号、转速及叶轮直径。用户在使用这种型谱图选择泵时，只需看所需要的工况点落在哪一块方框内，即选用哪一台泵，十分方便简明。

 

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本专栏文章来自：中国建筑工业出版社-许仕荣《泵与泵站.第六版》；大连理工大学出版社-徐士鸣《泵与风机-原理及应用》；王圃、龙腾锐《给水泵站的水泵优选与节能改造》；金维、姜乃昌《停泵水锤及其防护》等文献。本站旨在泵与泵站技术的学习分享，非商业用途。我们致力于保护作者版权，如涉及侵权，敬请联系我们后台删除。