D46-50X4型节段式多级离心泵轴向力研究

节段式多级离心泵是一种广泛应用于工农业等国民经济各个行业的机械装备,由于其结构的复杂性,对其水力性能优化和平衡轴向力一直是多级离心泵的研究重点。文中以型号为D46-50X4的节段式多级离心泵为研究对象,建立了叶轮和导叶对中、叶轮相对导叶左移1mm、左移2 mm、右移1 mm、右移2 mm五种装配关系的单级全流场水体模型,选取0.25Q、0.5Q、0.8Q、1.0Q、1.5Q、2.0Q六个工况点进行数值模拟计算,根据计算得到的单级扬程、效率和轴向力及其分力值,做出不同工况下相关受力曲线图,分析总结了多级离心泵轴向力及其分力、单级扬程和效率在不同工况、不同轴向间隙时的变化规律。     

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。     

单级单吸离心泵轴向力实验研究

介绍一种准确测定离心泵轴向力的实验装置及利用该装置对一台３ＢＡ－６型泵轴向力的测量结果。获得了单级单吸离心泵的轴向力随工况变化的规律和随叶轮平衡孔总面积大小变化的规律，这对进一步完善离心泵轴向力理论及改进泵的设计具有重要意义。     

平衡孔位置对离心泵轴向力影响的数值模拟研究

为了减小离心泵叶轮的轴向力,在全计算域的基础上,基于RNG k-ε湍流模型和定常计算,系统地研究了平衡孔的径向位置和周向位置对轴向力的影响。结果表明:在保持平衡孔直径不变的情况下,平衡孔径向和周向位置的变化对泵性能的影响非常小;当平衡孔到离心泵转轴的径向距离减小时,轴向力减小;平衡孔开孔位置越靠近叶片背面,平衡孔泄漏量越大,轴向力越小;减小平衡孔到转轴的径向距离并使平衡孔开孔位置尽量靠近叶片背面,能够最大幅度地减小离心泵的轴向力,计算得到的轴向力最小值比最大值减小14.99%。     

基于全流场的离心泵轴向力计算及实验验证

目前采用CFD模拟计算已经成为泵外特性和轴向力预测的重要方法。本文选取KCP 80×50-315型单级单吸悬臂式离心泵作为研究对象,在全工况下对泵的全流场运用ANSYS CFX软件进行了模拟计算,流体计算域除了包括常规的进口段、叶轮域、蜗壳域和出口段之外,还包括了前后密封环间隙、泵体与叶轮前后盖板间的空腔及平衡孔等流体域。此外,为了验证泵外特性和轴向力预测计算的有效性,本文还进行了泵外特性和轴向力的实验测试。     

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。     

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。     

单级单吸离心泵后密封环加大量和平衡孔直径最佳值实验研究

结合实验事实分析了用加大后密封环直径与以适当平衡孔直径的方法平衡单级单吸离心泵轴向力时,后密封环半径加大Δｒ和平衡孔直径α数对存在最佳值的原因及选择它的条件,同时以实验证实了密封环间隙对轴向力的影响。     

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。     

叶轮背叶片对离心泵性能影响的研究与探讨

以IH100-65-250离心泵为研究对象,开展叶轮背叶片结构对离心泵外特性和轴向力大小影响的研究,利用CFD商用软件Fluent,对带有背叶片结构的离心泵内部流场进行了数值模拟研究,分析了内部流场分布状况,并根据模拟结果绘制水力性能特性曲线和轴向力曲线,选择一组方案进行试验研究,分析论证数值模拟结果的准确可靠性。研究结论可以为设计者自主开发设计轴向力平衡装置提供一定的理论依据。     

用改变平衡孔位置改善单级单吸离心泵轴向力

在参考文献「１」基础上,本文阐述将平衡孔位置外移至叶轮叶片进水边境内后,单级单吸离心泵轴向力变化规律获得改善的实验事实。分析引起这种改变的原因。得出了这种改变对泵的Δｒ－α数对最佳值必然产生有利影响的结论。     

用加大后密封环方法平衡单级单吸离心泵轴向力

通过实验证明用加大后密封环直径并配以适当平衡孔直径的方法,可使单级单吸离心泵轴向力从原来基础上进一步减小到趋近零。这对进一步完善离心泵轴向力理论及寻求后密封环、平衡孔直径的最佳设计值具有重要意义。     

长短叶片叶轮双吸离心泵径向力数值仿真

将1200S56型单级双吸离心泵原型叶轮改型为长短叶片复合叶轮,以该改型双吸长短叶片复合叶轮离心泵为研究对象,基于CFD理论对该离心泵内部流场进行数值仿真。通过改变边界条件获得不同工况下叶轮出口与蜗壳耦合面的静压、速度分布。采用叶轮出口压力法分析该离心泵在不同工况下的径向力,并与原型叶轮离心泵径向力分析结果对比。结果表明:采用长短叶片复合叶轮使叶轮出口的静压力及绝对速度变大,增加了离心泵的扬程,有效的提高了泵的整体水力性能;短叶片的增加使该泵径向力的最小值点向大流量偏移,出现在1.2倍额定流量工况,最小值由原型叶轮的5574N减小到1494N;采用长短叶片复合叶轮改善了泵在大流量工况下的径向受力情况。     

离心泵叶轮轴向力自动平衡新方法

介绍了一种创新的离心泵结构,对离心泵叶轮按斜流式叶轮设计,同时采取叶轮进口端面密封及叶轮在泵轴上浮动等措施,实现离心泵叶轮上的轴向力自动平衡。对实现轴向力自动平衡的关键问题进行了深入分析,即当叶轮进口的端面密封处于紧密接触密封状态时,可以使轴向力的方向指向叶轮后盖板,推开密封端面,使叶轮轴向力自动平衡。推导出能够满足轴向力自动平衡的叶轮几何尺寸间的关系不等式,并给出具体算例进行了验证。另外,进行了进口端面密封设计、推力轴承设计,讨论了影响水泵效率的相关因素。     

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。     

双吸离心泵转子动态变形计算分析

以单级双吸离心泵为研究对象,分析计算叶轮口环间隙处的压降、主轴上的作用力、变形及其影响。与传统设计法的不同在于充分考虑了双吸离心泵蜗壳造成的轴向力,为防止水泵运行过程中因主轴挠度过大而发生叶轮口环磨损或口环咬死现象,在兼顾叶轮口环间隙和泵效率的情形下,在泵填料腔前设置水导轴承,并通过主轴挠度和临界转速计算,分析水泵运行状态和可靠性。     

屏蔽电泵辅叶轮研究

屏蔽电泵辅叶轮主要功能是驱动一次循环介质在电泵内流动,以保证屏蔽电泵冷却和轴承润滑、冷却,另一方面辅叶轮可以参与轴向力平衡,使止推轴承受力在合理的范围内。立式屏蔽电泵由于机组产生的轴向力较大,采用传统的口环加平衡孔的办法不能满足轴向力平衡要求,特在该屏蔽电泵上部设置了辅叶轮用于轴向力平衡。对辅叶轮的技术参数及指标的选定、结构与水力性能设计等方面进行了阐述,最后通过性能试验验证选取了适合的辅叶轮,辅叶轮的结构与性能满足屏蔽电泵机组的使用要求。     

高压离心泵进口压力与轴向力特性的关联性

高压离心泵进口压力是影响其轴向力大小的因素之一。选取某高压半开式叶轮离心泵在0.8～1.2 Q_d的工作区域,在对外特性计算结果进行试验验证的基础上,详细分析进口压力为7.8～8.2 MPa的5种条件下,叶轮盖板外侧轴向力F₁、叶轮盖板内侧轴向力F₂、叶片轴向力F₃、轴端轴向力F₄的分布规律,并绘制各轴向分力增加率与流量变化曲线。揭示设计流量1.0 Q_d时,叶轮盖板内、外侧壁面及叶片工作面、背面压力分布特征,得出叶轮盖板外侧壁面轴向力近似计算方法。研究表明:同一流量工况时,进口压力越大,叶轮盖板外侧轴向力F₁、叶轮盖板内侧轴向力F₂、叶片轴向力F₃、轴端轴向力F₄均越大,离心泵总轴向力F越小。同一进口压力时,轴端轴向力F₄不受流量变化影响,但流量越大,离心泵总轴向力F越小。因此,本研究对减小高压离心泵轴向力,提高其运行稳定性具有重要的指导意义。     

离心泵平衡孔位置对轴向力及外特性的影响

以离心泵平衡孔平衡轴向力的方法为研究对象,利用计算机CFD技术和试验研究相结合的方法,对平衡孔径向位置与平衡轴向力的效果和泵的外特性的关系进行了深入研究。研究表明,平衡孔位置对轴向力和外特性影响有一定的规律,对平衡室内压力影响显著;随着平衡孔位置径向半径增大,平衡室内整体压力增大,轴向力也越大;径向半径越小,平衡轴向力的效果较好,但泄露量大,扬程和效率略有降低。     

变螺距叶片对螺旋离心泵轴向力的影响

采用150×100LN-32型螺旋离心泵的结构尺寸,根据螺旋离心泵的叶片变螺距型线方程设计出8种螺距变化方式不同的螺旋离心泵.以这8种不同螺距的螺旋离心泵为对象,选用清水和沙水固液两相流为介质,基于FLUENT软件,建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S方程,并采用标准κ-ε方程湍流模型、非结构四面体网格和SIMPLE算法进行数值模拟,得到螺旋离心泵的压力分布后计算出不同螺距下的轴向力.在此基础上,将等螺距的螺旋离心泵计算的进出口压力差和试验测量值进行对比,间接地验证了利用数值模拟计算轴向力的准确性.研究不同螺距下的不同流量、不同体积分数和介质为清水时不同螺距下的轴向力变化趋势和规律,通过数据分析,可知螺旋离心泵轴向力的大小受多种因素的影响,而叶轮的螺距变化改变着内流场的变化,对螺旋离心泵轴向力的大小起着决定性作用,轴向力随着螺距变化的曲线呈现出一定的凹凸性.针对不同参数,合理地设计叶片螺距,对于提高螺旋离心泵的可靠性和稳定性具有重要意义.