葉輪

又稱工作輪。離心式壓縮機(jī)中惟一對(duì)氣流作功的元件。轉(zhuǎn)子上的最主要部件。一般由輪盤、輪蓋和葉片等零件組成。氣體在葉輪葉片的作用下，隨葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，氣體受旋轉(zhuǎn)離心力的作用，以及在葉輪里的擴(kuò)壓流動(dòng)，使它通過葉輪后的壓力得到提高。

對(duì)葉輪的要求

(1)能給出較大的能量頭;(2)氣體流過葉輪的損失要小，即氣體流經(jīng)葉輪的效率要高;(3)氣體流出葉輪時(shí)各參數(shù)合宜，使氣體流過后面固定元件時(shí)的流動(dòng)損失較小;(4)葉輪型式能使級(jí)或整機(jī)性能曲線的穩(wěn)定工況區(qū)及高效區(qū)范圍較寬。常分為閉式、半開式和開式葉輪。

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，葉輪由輪轂和葉片組成。風(fēng)經(jīng)過葉輪，帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。此時(shí)，要求葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有足夠大的迎風(fēng)面，以從風(fēng)中提取足夠多的能量;同時(shí)，在風(fēng)速過大時(shí)，要能夠自動(dòng)調(diào)整葉片迎風(fēng)角度，避免因受力過大而損壞機(jī)械。

葉輪的常用材料

鑄鐵，青銅，不銹鋼，錳青銅，蒙乃爾合金，INCONEL, 及非金屬材料。

非金屬材料成分

PPS塑料，酚醛樹脂等等。

GB/T7021-1986《離心泵名詞術(shù)語》

(離心泵的)葉輪--把能量傳給液體的具有葉片的旋轉(zhuǎn)體。

HG/T3186-1987《化工用離心式壓縮機(jī)名詞術(shù)語》

(離心式壓縮機(jī))葉輪--是集中作功的元件，它由葉片、輪盤、輪蓋等零件所構(gòu)成;氣體在其流道中獲得能量。

GB/T3858-1993《液力傳動(dòng)術(shù)語》

(液力偶合器)葉輪--具有一列或多列葉片的工作輪。分離心葉輪、向心葉輪、軸流葉輪。

(軸流式壓縮機(jī))葉輪--由動(dòng)葉柵和輪盤組成的組合件，是轉(zhuǎn)子的主要部分。它是軸流式壓縮機(jī)中唯一向氣體傳遞能量的部件。

HG/T3160-1987《攪拌設(shè)備名詞術(shù)語》

攪拌設(shè)備(葉輪)--現(xiàn)用，攪拌器。不再使用葉輪，攪拌輪。

離心式葉輪類

離心通風(fēng)機(jī)葉輪的葉片形狀有單板型、圓弧型和機(jī)翼型等幾種。機(jī)翼型葉片具有良好的空氣動(dòng)力學(xué)特性，效率高、強(qiáng)度好、剛度大。其缺點(diǎn)是，制造工藝復(fù)雜，并且當(dāng)輸送含塵濃度高的氣體時(shí)，葉片容易磨損，葉片磨穿后，雜質(zhì)進(jìn)入葉片內(nèi)部，使葉輪失去平衡而產(chǎn)生振動(dòng)。平板型直葉片制造簡單，但流動(dòng)特性較差，而平板曲線后向葉片與翼型葉片相比，除最高效率點(diǎn)附近效率低些外，其它工況點(diǎn)的效率是相當(dāng)接近的。

前向葉輪類

前向葉輪一般都采用圓弧型葉片，后向葉輪中，大型風(fēng)機(jī)多采用翼型葉片，對(duì)于除塵效率較低的燃煤鍋爐引風(fēng)機(jī)可采用圓弧型或平板型葉片。采用平板型葉片的離心風(fēng)機(jī)較多。

左圖 葉片形狀

(a)平板葉片;(b)圓弧窄葉片;(c)圓弧葉片;(d)機(jī)翼型葉片;(e)平板曲線后向葉片

所謂的副葉輪流體動(dòng)力密封是指在泵的葉輪后蓋板背面附近同軸反方向安裝一開式葉輪。當(dāng)泵工作時(shí)，副葉輪隨泵主軸一起旋轉(zhuǎn)，副葉輪中的液體也會(huì)一起旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的液體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向外的離心力，這個(gè)離心力一方面頂住流向機(jī)械密封處的液體，降低了機(jī)械密封處的壓力。另一方面阻止介質(zhì)中的固體顆粒進(jìn)入機(jī)械密封的摩擦副中，減少機(jī)械密封磨塊的磨損，延長了其使用壽命。

副葉輪除了起到密封作用外，還可以起到降低軸向力的作用，在潛污泵中軸向力主要是由液體作用在葉輪上的壓差力和整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力所組成，這兩個(gè)力的作用方向是相同的，合力是由兩個(gè)力相加而成。可以看出，在性能參數(shù)完全相同的情況下，潛污泵的軸向力比一般臥式泵要大，而平衡難度比立式泵要難。所以在潛水排污泵中，軸承容易損壞其原因也是與軸向力大有著很大的關(guān)系。

而如果安裝了副葉輪，液體作用在副葉輪上壓差力的方向是與上述兩力的合力相反的，這樣可以抵消一部分軸向力，也就起到了延長軸承壽命的作用。但是使用副葉輪密封系統(tǒng)也有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是在副葉輪上要消耗一部分能量，一般在3%左右，但是只要設(shè)計(jì)合理，完全可以把這部分損失降低到最低限度。

風(fēng)機(jī)葉輪的腐蝕磨損主要是風(fēng)機(jī)輸送介質(zhì)中含有腐蝕性氣體引起的腐蝕及應(yīng)力腐蝕。由于輸送介質(zhì)不同引起的腐蝕種類也不同。為了防止腐蝕及葉輪腐蝕磨損的發(fā)生,通常采用以下措施:選用耐蝕作用強(qiáng)的不銹鋼做葉輪材料;在葉輪表面上涂鍍或噴涂防腐層和提高葉輪表面質(zhì)量以解決腐蝕磨損問題。

耐腐蝕磨損材料

奧氏體不銹鋼(如1Cr18Ni9Ti)屈服強(qiáng)度低,不適宜制造轉(zhuǎn)速高的葉輪,適用于作為一般的低速風(fēng)機(jī)防腐葉輪材料。在含有CO2等帶腐蝕性氣體及煙霧的介質(zhì)時(shí)主要用Cr13類不銹鋼,但應(yīng)注意應(yīng)力腐蝕,而要求耐蝕性強(qiáng)轉(zhuǎn)速高的風(fēng)機(jī)葉輪則廣泛使用了馬氏體沉淀不銹鋼,如0Cr17Ni4Cu4Nb及FV520B等。

葉輪耐蝕層的涂鍍

非晶鍍鎳-磷(Ni-P)合金是近幾年比較成功的一種表面防腐涂鍍方法。由于理想的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和鍍層的合金特性,避免了晶界腐蝕和晶界缺陷,鍍層硬度為HRC50~70的Ni-P合金鍍層耐腐蝕、耐磨損及對(duì)鹽酸、硫酸、磷酸和燒堿的耐蝕性強(qiáng)。

風(fēng)機(jī)葉輪表面涂鍍非晶鍍鎳-磷(Ni-P)合金作為一種良好的耐腐蝕工藝方法。

葉輪耐蝕層的噴涂

風(fēng)機(jī)葉輪耐蝕性噴涂有表面熱噴涂及等離子噴涂等。噴涂材料有鎳及鎳合金絲、粉;不銹鋼絲、粉等。鎳及鎳合金噴涂層對(duì)氫硫酸、磷酸、氰化氫酸、氫氟酸、醋酸、硫酸亞鐵溶液和干燥氣等介質(zhì),耐腐蝕性較好,但對(duì)鹽酸、硝酸、醋酸鉀、亞硫酸等介質(zhì),耐腐蝕性則不好。

不銹鋼中的奧氏體不銹鋼用于熱噴涂較多，如1Cr18Ni9Ti，具有良好的工藝性，在多數(shù)氧化性介質(zhì)和某些還原性介質(zhì)中有較好的耐蝕性。

風(fēng)機(jī)葉輪耐蝕性還有其他一些方法，比如橡膠防腐涂料，環(huán)氧樹脂涂料等。風(fēng)機(jī)葉輪的耐磨與防腐方法較多，受風(fēng)機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)工況條件及葉輪制造工藝方法不同的限制，風(fēng)機(jī)葉輪的耐磨與防腐方法各企業(yè)也有差異。

離心泵葉輪主要有以下4種形式,(a)閉式;(b)前半開式;(c)后半開式;(d)開式

1-葉輪;2-后蓋板;3-輪轂;4-前蓋板;5-葉輪密封環(huán);6-加強(qiáng)筋

閉式葉輪

由葉片與前、后蓋板組成。閉式葉輪的效率較高，制造難度較大，在離心泵中應(yīng)用最多。適于輸送清水,溶液等黏度較小的不含顆粒的清潔液體。

半開式葉輪

一般有兩種結(jié)構(gòu):其一為前半開式，由后蓋板與葉片組成，此結(jié)構(gòu)葉輪效率較低，為提高效率需配用可調(diào)間隙的密封環(huán);另一種為后半開式，由前蓋板與葉片組成，由于可應(yīng)用與閉式葉輪相同的密封環(huán)，效率與閉式葉輪基本相同，且葉片除輸送液體外，還具有(背葉片或副葉輪的)密封作用。半開式葉輪適于輸送含有固體顆粒、纖維等懸浮物的液體。半開式葉輪制造難度較小，成本較低，且適應(yīng)性強(qiáng)，在煉油化工用離心泵中應(yīng)用逐漸增多，并用于輸送清水和近似清水的液體。

開式葉輪

只有葉片及葉片加強(qiáng)筋，無前后蓋板的葉輪(開式葉輪葉片數(shù)較少2-5 片 )。葉輪效率低,應(yīng)用較少，主要用于輸送黏度較高的液體，以及漿狀液體。

離心泵葉輪的葉片一般為后彎式葉片。葉片有圓柱形和扭曲形兩種，應(yīng)用扭曲葉片可減少葉片的負(fù)荷，并可改善離心泵的吸入性能，提高抗汽蝕能力，但制造難度較大，造價(jià)較高。

煉油化工用離心泵要求葉輪為鑄造或全焊縫焊接的整體葉輪。焊接葉輪發(fā)展起來，多用于鑄造性能差的金屬材料(如鐵及其合金)制造的化工用特種離心泵。焊接葉輪的幾何精度和表面光潔度均優(yōu)于鑄造葉輪，有利于提高離心泵的效率。

風(fēng)機(jī)葉輪的磨損與磨料的成分、粒度、濃度、形狀、沖擊速度、沖擊角度、氣體的化學(xué)成分、性質(zhì)、溫度及濕度等因素有關(guān)。而葉輪內(nèi)部氣體流動(dòng)的不均勻性又加速了磨損。作為防止葉輪磨損的措施:一是減少進(jìn)入風(fēng)機(jī)的粉塵和腐蝕性氣體,為此必須得對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行改造;二是設(shè)法使局部磨損趨于均勻磨損,這就需要提高葉輪的耐磨性。 若提高葉輪的耐磨性可采用高硬度和耐磨性好的材料。這不僅會(huì)給葉輪制造工藝帶來困難,而且從經(jīng)濟(jì)角度來看也不合理。因此提高風(fēng)機(jī)葉輪的表面質(zhì)量,對(duì)葉輪磨損嚴(yán)重部位堆焊或噴焊(噴涂)耐磨層以及在葉片上加一層襯板以求達(dá)到耐磨是一種經(jīng)濟(jì)合理的解決辦法。

涂覆防磨涂料

目主要防磨涂料有樹脂防腐耐磨涂料,橡膠防腐耐磨涂料,石英加水玻璃和陶瓷防腐耐磨材料等。

890耐磨化合物是一種用于修補(bǔ)和保護(hù)遭受磨蝕的金屬表面的陶瓷復(fù)合材料,這種化合物的耐磨性及與母材的結(jié)合力均較好。但890耐磨化合物涂覆厚度必須得達(dá)到6mm或再厚一些,這對(duì)一些窄流道或啟動(dòng)要求較嚴(yán)格的轉(zhuǎn)子是不合適的,同樣,在葉片上加一層耐磨襯板來解決風(fēng)機(jī)葉輪磨損也存在此類問題。

葉片表面堆焊

表面堆焊就是選用一定的堆焊焊條(或焊絲),手工電弧(或自動(dòng)焊)堆焊在葉片易磨損的部位,來提高葉片表面質(zhì)量,以保護(hù)葉片和提高葉片壽命。葉片堆焊焊條一般選用D217、D237、D317B、D707和D717等,D217和D237堆焊金屬屬于馬體鋼,有一定的抗磨損能力,但堆焊裂紋傾向較大。D317B堆焊材料是由大量碳化鎢(WC)顆粒分布在金屬基體上構(gòu)成的一種堆焊合金,由于WC熔點(diǎn)和硬度都很高,所以焊道金屬硬度也很高而且耐沖擊,硬度HRC≥60,堆焊金屬裂紋傾向較小。

表面噴焊(噴涂)

噴焊工藝是用熱源將自熔合金粉末噴射和熔融于工件表面并使其形成致密的噴焊層的工藝。各噴焊耐磨粉末基本上都是采用Ni-Cr-B-Si系列的鎳基噴焊粉末。它們的噴焊層基本組織是Ni-Cr-Fe的固溶體,同時(shí)存在著大量硼的化合物和碳化鎢,這些WC顆粒均勻分布在Ni基噴層中,這些顆粒是均勻而不連續(xù),但可以形成一個(gè)硬度達(dá)HRC70的骨架。Ni基材料則填充在骨架中,在經(jīng)受磨粒沖刷時(shí),可以承受高度磨粒的磨損。噴焊表面硬度為HRC55~70,其基本成分為Ni60%+WC35%。