不同口环密封结构对离心泵叶轮受力特性的影响

为了揭示口环密封结构对离心泵叶轮受力特性的影响机理,选取环形密封、圆周槽道密封和螺旋密封三种口环密封结构和离心泵进行匹配。基于RNG k-ε湍流模型和结构化网格技术,考虑三种口环密封结构,研究离心泵内部流场及其叶轮轴向力和径向力的分布规律。结果表明：随流量逐渐增大,三种口环密封结构的离心泵轴向力和径向力的大小均显逐渐减小趋势。环形密封结构对离心泵轴向力和径向力的影响最为显著,相比螺旋密封结构,其最大轴向力值减小16%,最大径向力值显著减小62%;相比环形密封,螺旋密封显著降低口环泄漏量,额定工况下口环泄漏量下降15%,使叶轮前腔和叶轮出口端液体压力值显著增大,从而影响离心泵叶轮轴向力和径向力的分布规律。为离心泵叶轮口环密封结构的设计和选型提供理论依据。     

离心泵的轴向力的数值计算与分析

在对带平衡孔的离心泵进行详细的分析,建立离心泵全流场的数值计算模型,基于流场模拟软件CFX,运用RNG k-ε双方程湍流模型,获得离心泵内部压力分布,得到轴向力的大小,并且在数值计算的基础上计算出各组成轴向力的大小。研究表明,由于平衡腔及平衡孔的影响,造成叶轮内部压力分布并不均,叶轮进口流场发生巨大变化,并且由此产生的轴向力占到整个轴向力组成的主要部分。     

MD450－60型多级离心泵新型平衡装置设计研究

为了减少MD450－60型多级离心泵平衡盘间液体的泄漏，提高工作效率，设计了一种新型平衡装置，利用内装式单端面机械密封，依靠压差来平衡轴向力，并进行计算验证。结果表明，该装置能够在大幅度减少平衡盘间液体泄漏量的情况下平衡轴向力，为新型平衡装置设计提供理论依据。     

末级密封间隙对自平衡多级离心泵性能的影响

为了阐明不同末级密封间隙值变化对自平衡多级离心泵性能及其流动特性的影响,以某型号的自平衡多级离心泵为研究对象,基于泵的几何参数,建立4组不同末级密封间隙值的匹配方案,通过CFD软件对不同方案进行全流场数值模拟,并与试验结果进行对比分析。研究结果表明:随着末级密封间隙值的增加,不同工况下整泵的扬程和效率逐渐减小,泵高效点向小流量点偏移;同时在设计工况下,低压区从首级泵腔向次级泵腔移动,次级泵腔的压力梯度明显,而首级泵腔的压力梯度减弱,导致泵的首级轴向力不断增大,次级轴向力先减小后增大,总轴向力大小增加,方向指向首级叶轮进口。     

浅谈单级泵密封腔负压现象与改进

单级离心泵在运行过程中,流场对于叶轮前后盖板的压差与作用面积的乘积不等同,故而产生轴向力,因此在平衡叶轮轴向力方面一直是技术设计人员需要解决的课题。但在解决叶轮过大轴向力的同时,引申出另一存在隐患——对于密封腔压力场的忽视。基于单级离心泵ISO的叶轮轴向力平衡方式及其工作原理,结合在用现场出现的机封寿命较短的售后问题,探讨密封腔内压力场对于机械密封的影响与叶轮轴向力平衡间的关联,对泵盖上的内循环孔冲洗方案的确立与研究分析。     

平衡孔泄漏量对离心泵轴向力的影响研究

为了研究不同泄漏量对单级离心泵叶轮在性能和轴向力方面的影响,采用试验和理论分析相结合的方式,对全流量下单级离心泵的性能以及轴向力变化规律进行了分析与研究。选用了IS200-50-45/4单级单吸离心泵搭建试验平台,在相同的试验条件下,对叶轮开3、5个平衡孔条件分别进行了试验;同时,采集了不同平衡孔数量下,离心泵性能以及轴向力的测量值,通过试验数据对离心泵性能与轴向力进行了分析;通过改变离心泵叶轮平衡孔数量,与无平衡孔情况进行了比较;采用理论分析和实验测量的方法,对离心泵的轴向力进行了研究。实验及研究结果表明:开3个平衡孔时,单级离心泵扬程下降0.4%,效率下降3%,轴向力下降60%;开5个平衡孔时,单级离心泵扬程下降0.2%,效率下降4.4%,轴向力下降69%;该研究结果可以对单级离心泵的工程实践提供一定的参考。     

多级离心泵轴向力的数值计算与平衡

轴向力的平衡与否对离心泵的可靠性及使用寿命具有重要影响,准确地计算轴向力的大小是轴向力平衡设计的关键。采用CFX软件对一立式多级泵首级和次级进行了全流场数值模拟,预测了叶轮所受轴向力的大小。采用Pro/E软件进行三维建模,并用ICEM软件进行网格划分;采用SIMPL正C算法和RNG k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程及能量方程,得到了多级泵的速度场、压力场及湍动能分布。对叶轮各过流表面进行面积积分,计算了叶轮所受轴向力,计算结果叶轮前后盖板不对称是轴向力产生的最主要原因。基于数值计算的结果,采用对称布置方式平衡轴向力:一组两级叶轮,另一组三级叶轮,中间采用交叉过渡流道来连接。计算结果表明采用对称布置该多级泵残余轴向力较小,实现了轴向力的平衡。采用数值模拟的方法可有效指导离心泵导轴向力的平衡设计。     

比转速185的离心泵研制及平衡孔对泵性能影响的试验研究北大核心

通过对n_s=185水力模型进行优化设计,研制成功CB50-12.5-3型普通离心泵。在泵型式试验基础上,对叶轮去掉平衡孔及背口环进行了对比试验,发现平衡孔装置对泵扬程、效率和汽蚀余量都有较大影响,分析其原因主要是由于平衡孔破坏了叶轮进口区域的流场所致。建议高比转速离心泵可以采用圆锥滚子轴承代替平衡孔来平衡轴向力。     

多级离心泵平衡装置的性能研究及结构优化

采用Fluent软件,对径向柱面间隙密封-平衡盘(GS-BD)、径向迷宫密封-平衡盘(LS-BD)2种平衡装置的内部流场进行数值计算。对比分析了2种平衡装置内部流场的压力分布规律、平衡装置的平衡性能和泵的容积效率。结果表明:与GS-BD相比较,LS-BD中平衡盘端面间的轴向间隙更小,泄漏率更小,泵的容积效率更高,在有轴向力波动的情况下,叶轮轴系可以更迅速地达到新的平衡状态。此外,进行了LS-BD平衡装置中迷宫密封参数优化分析,研究了迷宫径向间隙、密封腔深度、齿宽、齿数等结构参数对平衡性能的影响规律,得到了各参数的优选值。研究结果为多级离心泵平衡装置的优化设计提供了理论依据。     

节段式多级离心泵的轴向力平衡

目前国内多级离心泵大多采用平衡盘平衡轴向力，在泵运行后期，随着泵叶轮、密封环、导叶的磨损，叶轮流道中心与导叶不对中使转子产生较大的轴向力，从而导致平衡盘原可平衡的轴向力无法平衡，影响机组的安全运行，介绍了一种新的轴向力平衡方法，采用平面推力球轴承来平衡轴向力。     

螺旋离心泵叶轮背叶片对轴向力影响的数值分析

基于相对坐标系下的雷诺时均N-S方程和RNG k-湍流模型,采用非结构化混合网格技术和SIMPLEC算法,以清水为介质,对带有叶轮背叶片的80LN-6型螺旋离心泵进行全三维数值模拟。通过改变叶轮背叶片数目和宽度设计出6种不同螺旋离心泵叶轮方案,对各种方案下泵内流动进行数值模拟,获得螺旋离心泵叶轮无背叶片和不同背叶片数目及宽度下轴向力的变化趋势和规律。通过对外特性试验数据和CFD数值模拟数据对比,间接地验证了数值模拟方法的可靠性。并对6种不同螺旋离心泵叶轮方案模拟数据进行分析,结果表明,螺旋离心泵添加叶轮背叶片之后,轴向力大小发生变化,同时在不同方案中不同工况下轴向力方向也发生改变;背叶片数目、背叶片宽度对于平衡轴向力均存在最优值且对后腔及蜗壳内的压力分布有较大影响。     

多级离心泵叶轮口环磨损监测方法研究

采用计算流体动力学理论对多级离心泵整机流场进行了建模,分析了多级离心泵口环间隙对整机流场的影响,得到了多级离心泵效率随口环磨损变化的曲线,引入了轴向振动指标,将效率与轴向振动相结合,提出一种口环磨损量实时监测评估方法。建立了多级离心泵实验台,将实验结果与模拟结果相对比,验证了所提出方法的可行性。通过实验分析了口环磨损故障与叶轮腐蚀以及堵塞故障的特点,排除了叶轮腐蚀及堵塞对口环磨损实时监测的影响,完善了所提出方法。     

轴流泵及离心泵产生低扰动搏动流的方法

研制了一种轴流泵和一种离心泵。讨论了叶轮泵的搏动流。搏动流对于减少血液周身循环阻力具有重要意义,但利用叶轮泵产生搏动流将会导致血液破坏。搏动流叶轮血泵需要解决的问题是如何产生低扰动的搏动流。对于搏动流轴流泵,将泵的入口和叶轮外形轮廓设计成锥形,当叶轮以恒定的转速旋转时,搏动流轴流泵产生的搏动流可预期是低扰动的。对于搏动流离心泵,其搏动流的产生通过周期性的改变叶轮转速来实现,同时,设计出扭曲形叶片的叶轮,使血流的速度在叶轮周期性改变转这时只改变方向,而大小不变。通过这种方法,也可以产生搏动流,而且可将紊流减至最小。与搏动流轴流泵相比,搏动流离心泵只需要一个驱动部件,实用性更强。搏动流离心泵已成功试用于存活期达数月的小公牛血液辅助循环试验,没有发现明显的血液成分破坏和器官功能损坏。搏动流离心泵用作心功能恢复期间的循环辅助装置是最合适的,因为其不仅能像隔膜泵那样产生搏动流,减少了血液周身循环阻力,而且能像非搏动流旋转泵那样不发生倒流,从而增加了主动脉舒张压及自然心脏的冠状动脉灌注。     

Numerical simulation and analysis of flow characteristics in the front chamber of a centrifugal pump

We performed numerical simulations to study the flow characteristic in a centrifugal pump based on the RANS equations and the RNG k-ε turbulent model. The flow field, including the front and back pump chambers, the impeller wear-ring, the impeller passage, the volute casing, the inlet section and outlet section was calculated to obtain accurate numerical results of fluid flow in a centrifugal pump. The flow characteristic was studied from the internal flow structure in pump chambers, the radial velocity at impeller outlet as well as the pressure inside of the pump, the circumferential velocity and the radial velocity in front pump chamber. The variation of flow parameters in internal flow versus flow rate in the centrifugal pump was analyzed. The results show that the overall performance of the pump is in good agreement with the experimental data. The simulation results show that the distribution of flow field in the front pump chamber is axial asymmetry. The energy dissipation at the impeller outlet is larger than other areas. The distribution of the circumferential velocity and that of radial velocity are similar along the axial direction in the front pump chamber, but the distribution of flow is different along the circumferential and the radial directions. It was also found that the vorticity is large at the impeller inlet compared with other areas.     

高压离心式压缩机轴向推力研究

采用现代三维计算流体动力学CFD技术,对高压离心压缩机轴向推力进行分析.建立了叶轮间隙和迷宫密封的整体模型,并充分考虑了叶轮两侧密封对轴向推力的影响.     

离心泵叶轮主要几何参数与反作用度之间的关系研究

反作用度对离心泵叶片的形状有很大的影响,在离心泵叶轮的水力设计中应该予以考虑。基于反作用度的定义,建立了反作用度与离心泵叶片几何参数的关系;同时用数学方法论证了离心泵反作用度与叶片出口角之间的关系;在此基础上,探讨了比转速与反作用度的关系。分析表明:反作用度随比转速的增大而增大。考虑反作用度对叶轮流道的影响作用,将推导出的公式应用于离心泵的水力设计中,预估叶片进口角,以减小了冲角选取的盲目性。     

A modeling of pump impeller shroud and wear-ring seal as a whole, and its application to the pump rotordynamics

A modeling methodology of pump impeller shroud and wear-ring seal as a whole has been developed to give its rotordynamic coefficients. In this work the governing equations are derived for the continuous flow path of the impeller shroud and wear-ring seal. Pressure loss at the discontinuity of the connecting point between the impeller shroud and the wear-ring seal is defined by utilizing a pressure loss coefficient obtained from experimental measurements. The governing equations are solved directly by using the known conditions at the inlet of the impeller shroud and the outlet of the wear-ring seal. A detailed rotordynamic analysis has been carried out on a 750 m-head fourteen-stage centrifugal pump system with the effects of the hydrodynamic forces of such as impeller shroud and wear-ring seals, balance piston, and interstage seals. Results have shown that the first critical speed obtained with all the seal effects is much higher than that obtained without those effects, and moreover that the system under consideration is unstable. Large cross coupled stiffness (k) of the impeller shroud and wear-ring seal has been suspected as the source of the problem. Design modifications of the impeller shroud and wear-ring seal geometry have been performed to decrease k and increase the direct damping(C). Finally, the design modifications have yielded a stable and well damped system.     

基于流场计算的螺旋离心泵叶轮静力学分析

为研究螺旋离心泵叶轮结构的振动特性,首先建立螺旋离心泵内部流场三维模型,对设计工况下的螺旋离心泵内流场进行了定常数值模拟,得到了叶片表面的压力载荷分布;建立叶轮有限元模型,以螺旋离心泵全流道三维定常数值模拟计算结果为基础,利用顺序耦合技术进行了有预应力的叶轮静应力分析和模态分析,结果表明:叶轮的最大应力出现在叶片进口的轮毂处,叶轮强度满足设计要求;叶轮最大的形变区域出现在叶片进口的轮缘处;叶轮的变形域随着频率的增加而增大;叶轮的各阶固有频率远大于泵的运行频率,因此在运行过程中不易发生共振现象。     

DESIGN ON STOP SEAL FOR PROCESS THICK LIQUID PUMP

ＤＥＳＩＧＮＯＮＳＴＯＰＳＥＡＬＦＯＲＰＲＯＣＥＳＳＴＨＩＣＫＬＩＱＵＩＤＰＵＭＰＤＥＳＩＧＮＯＮＳＴＯＰＳＥＡＬＦＯＲＰＲＯＣＥＳＳＴＨＩＣＫＬＩＱＵＩＤＰＵＭＰＹａｎｇＭｉｎｇｕａｎ（ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅ...