浅谈化工离心泵

化工离心泵是企业生产加工的重要设备之一,为满足化工工艺流程,化工用泵一般都需要具备长周期运行的特点。除此之外,由于化工离心泵输送的介质具有易气化、强腐蚀、易燃易爆、有毒有害等性质。因此化工离心泵还应具备抗气蚀、耐腐蚀、无泄漏等特点。化工离心泵主要由叶轮、轴、泵壳、轴承、轴封等零部件组成。工作时介质随叶轮一起做圆周运动,并在离心力的作用下自叶轮中心向外抛出,在叶轮中心产生低压区,在吸人口压力的作用下,液体又被不断地吸入。液体从叶轮上获得了压力能和速度能,流经蜗壳到排液口时,部分速度能转化为静压力能,最终以一定的压力排出。     

多级离心泵操作与管理方面

泵用于输送高温液体时,在启动之前,须充分暖泵。运行中,平衡管绝对不允许堵塞,为保护泵免受非正常损坏,对多级离心泵的轴向力、温升、振动等设置联锁,超过设定值时自动停泵。当多级离心泵较长时间停止工作时,由于叶轮和转子的重量,使泵轴在一个方向上受力,容易造成轴弯曲。对多级泵,应预先进行组装,检查转子的同轴度和偏斜度。     

离心泵建模和装配过程演示

根据离心泵结构图,利用UGNX软件对一个离心泵进行三维造型,分别建立了叶轮、前后泵盖、泵壳、支架、泵轴、密封组件等零件的实体模型,并对零件进行了装配．对离心泵装配过程进行了动画演示,并配以语音讲解,将离心泵的装配过程直观的体现出来．     

离心泵在工业中的应用

离心泵工作时,泵内不能存在气体。因为气体的重度小,旋转时产生的离心力很小,叶轮中不能形成要求的真空度,无法将液体吸入泵中。因此离心泵启动前必须预先使泵体和吸入室中充满液体。在工作时,吸入系统也不能漏气。这是离心泵正常工作必须具备的条件。本文将主要探讨离心泵在工业中的应用。     

浅谈化工用离心泵常见问题的分析

化工用离心泵能把介质送出去是由于离心力的作用。化工用离心泵在工作前,进水管和泵体必须罐满介质行成真空状态,当叶轮高速转动时,叶片就会促使水很快旋转,旋转着的介质在离心力的作用下从叶轮中出去,泵内的介质被甩出后,叶轮的中心部分又再次形成真空区域。介质在大气压力的作用下通过管网压到了进管道内。这样就可以实现连续运转。     

提高离心泵效率的可行性分析

通过对离心泵的叶轮结构和进口技术改进,充分利用叶轮内部空间,降低泵内损失,提高泵效率,称为新型离心泵。其特点一是减小叶轮盖板,使叶轮成为不完全封闭叶轮;二是叶片进口延长至叶轮进口附近,叶片的轴向部分和轴向径向之间的过渡部分为双曲混流叶片。     

叶轮隔舌间隙对离心泵性能和流动噪声影响的试验研究

搭建了离心泵流动诱导噪声测试台,采用四端网络法声学测试模型,试验研究了离心泵性能和流动噪声随流量的变化规律,分析了空化发生时的流动噪声特性。通过研究不同叶轮切割量对模型泵外特性、流动噪声声压级和空化性能的影响,提出叶轮和隔舌之间的最佳间隙值。研究结果表明：在高效区运行时,模型泵进出口流动诱导噪声均随流量先减小,至效率最高工况点达到最小,然后上升;各流量下,随着空化余量的减小,模型泵进口噪声总声压级先缓慢增加,再迅速上升,达到极值后缓慢下降;随着叶轮切割量的增加,模型泵扬程跟叶轮直径的平方成正比,最高效率点向小流量工况偏移,临界空化余量变小;综和性能和流动噪声考虑,模型泵叶轮和隔舌的最佳间隙率为15%;在间隙值小于最佳值时,切割叶轮能显著降低噪声并提高模型泵的临界空化余量,并且对模型泵出口流动噪声的影响比进口明显。     

半高导叶对离心泵径向力影响数值模拟研究

半高导叶广泛应用于压缩机与涡轮机械中,能有效改善其气动性能,而在离心泵中应用较少,对其性能的影响机理不明确。采用SST k-ω湍流模型对半高导叶离心泵内部流场进行非稳态数值分析,重点研究半高导叶对离心泵压力脉动及径向力性能的影响规律。结果表明:当H/b=0.4～0.6时,离心泵的水力性能最优、高效区较宽;随着流量增加;当H/b=1.0时,离心泵叶轮出口各流道压力对称性在逐渐变好,作用于叶轮上径向力在逐渐降低;当H/b=0～0.8时,离心泵中叶轮出口各流道压力对称性在逐渐变差,径向力在逐渐增加;在各流量工况下,当H/b=0～0.8时离心泵径向力瞬时平均值高于H/b=1.0,但其径向力波峰与波谷差值较小,且作用于叶轮上径向力矢量分布更均匀,叶轮出口液流角波动较稳定。分析结果为离心泵半高导叶设计提供理论依据与参考。     

涡动下高速离心泵的内部流动特性研究

引起高速离心泵振动的原因很多,其中一种是由于流体作用力导致叶轮发生偏心转动,即"涡动"引起的高速离心泵的振动。为了探讨涡动情况下高速离心泵内部流场特性,以高速离心泵为研究对象,给定了三种流量、四种偏心距以及六种涡动频率比组成的不同方案,应用CFX软件对高速离心泵的内部流动进行定常数值模拟,研究了涡动频率比、偏心距对高速泵内部流动的影响。结果表明:在1.0Q_d设计工况点,偏心距越小,叶片进口低压区面积越小;在0.6Q_d小流量工况点,当涡动频率比小于0时,随着涡动频率比的减少,旋涡的个数逐渐增加,旋涡的面积增大;在1.7Q_d大流量工况点,当涡动频率比小于0时,随着偏心距的增大,旋涡的个数增加,旋涡区面积增大;在1.0Q_d设计工况点,切向力Ft受涡动频率比以及偏心距的影响很小,且随着流量的变化,它在x轴、y轴、z轴分力的方向均会发生变化。     

不同空化程度下离心泵流固耦合特性研究

针对离心泵空化下流固耦合问题,采用完全空化和气液两相模型,对离心泵空化进行了数值模拟计算,结合单向耦合计算方法求解了不同空化程度下转子系统的变形。分析了空化时叶轮上气泡、静压、液体相对速度分布情况以及蜗壳内部压力脉动和叶轮径向力特性,研究空化对离心泵内部流场和对转子系统变形的影响。结果表明,叶片吸力面较压力面的气泡体积和气泡区更大;随着空化的发展叶轮静压分布越不均匀;严重空化时叶轮上的气泡会堵塞流道,引起脱流现象,生成漩涡;空化导致压力脉动增强,径向力分布不规律;空化影响了离心泵转子系统的变形,空化引起的漩涡造成叶轮非轴对称变形。     

浅谈离心泵的汽蚀与防止措施

汽蚀是一中十分有害的现象,特别是对离心泵,发生汽蚀时,产生噪音和振动,并伴有流量、扬程和效率的降低,有时甚至不能运转。本文讨论了离D泵叶轮人口处发生的汽蚀问题并提出了防止离心泵发生汽蚀的措施。     

离心泵流体激励力诱发的振动:蜗壳途径与叶轮途径

研究蜗壳、叶轮途径流体力诱发的离心泵振动,分析CFD蜗壳内表面流体力作用下电机-离心泵-机架FEM模型瞬态响应;用Newmark-β算法分析CFD叶轮表面流体合力、合力矩作用下叶轮-转轴-支撑-机架转子动力学模型响应;并对比蜗壳、叶轮两条途径流体力诱发离心泵基座振动。结果表明,泵内表面流体压力脉动为宽频激振源,会诱使离心泵系统产生各阶模态振动;流体力通过叶轮途径诱发离心泵基座振动位移幅值谱最大峰值出现在叶轮转频处,振动加速度幅值谱最大峰值出现在叶轮流道通过频率处,而非叶片通过频率处;流体力通过蜗壳途径诱发的离心泵基座振动远小于叶轮途径诱发的振动,叶轮-转轴-支撑-机架为流体激励诱发离心泵基座振动的主要途径。     

轴流泵叶轮内空化流动的计算研究

首先通过轴流式模型泵外特性试验,确定了汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型,对轴流式模型泵设计工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。选择空化开始发生、临界汽蚀点以及空化严重时3个工况比较分析叶轮内空化流动的发展情况。计算获得了不同汽蚀余量时叶片背面静压、空泡体积组分分布和不同轴截面上的空泡体积组分分布。当叶轮流道内发生局部空化时,不会影响到泵的能量性能;空化严重时,翼形叶栅的过流面积受到严重堵塞,泵的能量性能严重下降。计算结果与外特性试验相吻合,较好地揭示了轴流泵叶轮内的空化流动的静态特征。对比计算扬程和效率确定了空化的发展阶段,对于保障轴流泵稳定运行有一定指导意义。     

单、双隔舌对离心泵径向力特性及内部流场的影响

为了明确不同型式隔舌对离心泵内部流场的影响,利用标准k-ε湍流模型,对不同工况下单隔舌、双隔舌蜗壳离心泵外特性参数进行数值模拟及相关试验,验证双隔舌蜗壳离心泵的可行性,分析不同工况下单隔舌、双隔舌离心泵叶轮与蜗壳处径向力特性,并对蜗壳和叶轮静压分布以及流场的湍动能进行研究。结果表明:采用双隔舌蜗壳并不会对离心泵外特性造成影响;不同工况下,作用在蜗壳上的径向力均远大于叶轮上的径向力,当采用双隔舌时,叶轮处径向力略微减少,而蜗壳处则降低显著;两种隔舌离心泵叶轮内流体流动趋势相当,各处静压分布较为均匀;不同时刻下,采用双隔舌时,其蜗壳内静压分布变化更小,尤其表现在蜗壳扩散段,说明双隔舌蜗壳更利于流体流动。     

叶片包角对泵作透平水力径向力的影响

为研究叶片包角对离心泵作透平瞬态水力径向力的影响,以一台蜗壳式离心泵反转作透平为研究对象,保持叶轮和蜗壳其他几何参数不变,应用计算流体力学软件CFX对泵作透平全流道内多工况瞬态流动特性进行数值计算,并对预测性能进行了试验验证。结果表明,作用在叶轮上的径向力,当叶片包角增加超过一定值时小流量工况下减小不明显,而大流量下减小显著。随包角增加,作用于蜗壳上的径向力减小并向第四象限偏移。叶片包角存在一个合适的取值范围,使得泵作透平运行在大流量工况下时径向力较小。     

离心泵叶轮主要尺寸的确定

利用旋转式流体动力机械的相似理论，推导出离心泵叶轮中运动参数，工况参数和几何参数间的关系，即速度系数与比转数之间的关系，以便在设计时利用这种关系确定离心泵叶轮的主要尺寸。     

离心泵流动诱发振动特性数值计算分析

建立了一种适用于离心泵等叶轮机械流动诱发振动工程计算的数值模型和方法流程。基于URANS方程求解泵内流场,在流场非定常计算过程中输出叶轮所受时域脉动压力,将脉动压力通过FFT转换到频谱并以之作为泵组结构的振动激励源,采用隐式有限元方法进行泵组结构振动响应的计算。计算方法通过测试得到验证,可以用于离心泵流动诱发振动特性的计算评估和低噪声设计。完成了原型和改进型船用海水泵在设计工况下流动诱发振动响应的计算,分析了两型泵流场、振动激励源和振动响应等特性。计算表明,泵的改型设计显著减小泵内压力脉动以及振动激励源,改型泵振动小于原泵。     

离心泵节能的途径浅析

离心泵是石油化工企业中耗电量最大的设备,所以企业要降低生产成本寻找离心泵节能途径是关键。本文研究中,笔者简介了离心泵的工作原理,分析了影响离心泵耗能过高的主要因素,提出了离心泵节能的主要途径,包括正确配套离心泵、加强机泵自身的改造与管理、调整叶轮级数、变速调节以及减小裕量和阻力等,对离心泵节能具有较好的效果。     

多级离心泵流场优化及验证

流体激励力是离心泵主要振源之一。通过对离心泵流场进行优化,可有效降低泵组流体激励力,减小离心泵振动。以多级离心泵的减振降噪为研究目的,运用CFD仿真技术从切割叶轮及改变蜗壳形状两个方面对流场进行优化。通过对比优化前后压力脉动以及流场激励力变化,说明优化情况。最后考虑加工工艺要求,选择切割叶轮的优化方法,并通过机脚振动响应的变化间接验证改善效果。结果表明：切割叶轮与改变隔舌形状对离心泵叶频及其倍频下的压力脉动与流体激励力都有减小,切割叶轮后机脚响应降低了4 dB。     

离心泵流噪声实验研究

搭建了离心泵流噪声测试系统,并对离心泵的流噪声进行实验研究。利用水听器测量了原型叶轮和四种改型叶轮在不同转速下的流噪声,发现水 泵流噪声随着转速的增加而增加,随轮舌间隙的减小而增加。实验结果还表明,水泵下游的流噪声声压级要高于上游。观察水泵两端声压级差随转速以 及叶轮半径的变化关系,并探讨其产生的原因。