多级离心泵振动现象的谐响应分析

影响多级离心泵异常振动的因素众多,如管路特性对泵工作特性的影响;输油量变化对泵工作特性的影响;空化现象对泵工作性能及振动特性的影响;离心泵转子不平衡等都会造成多级离心泵产生异常振动.针对离心泵转子不平衡可能会导致多级离心泵异常振动的问题,通过SolidWorks对离心泵转子进行三维建模,并用ANSYS对模型进行了谐响应分析,根据分析结果可以判断出叶轮受损或泵轴轻微变形使离心泵转子谐响应值发生较大偏差,得出了引起多级离心泵异常振动的原因是叶轮受损或泵轴轻微变形导致转子质量分布不均所造成的.将分析结果用于实际生产指导,对原油外输站外输泵的重点部位进行了检查修复,消除了离心泵震动异常现象.     

多级离心泵的全面性能预测

本文论述如何对多级离心泵进行整体性能预测。使用CFD(计算流体力学)软件STAR-CD对多级离心泵的叶轮、导叶、口环间隙、轴套间隙、平衡盘间隙进行分析,将数据进行综合,统计水力损失、容积损失、圆盘摩擦损失对泵的性能的影响。并将计算结果与真机实测结果进行比较,分析两者差别产生的原因。     

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。     

核主泵叶轮根部圆角大小对叶轮的振动、强度及刚度的影响

为了研究核主泵叶轮根部圆角大小对叶轮的振动、强度及刚度的影响,进而为离心泵的水力优化设计提供理论参考,应用有限元软件进行数值模拟,运用绘图软件CATIA对主泵叶轮进行建模,应用有限元分析软件ANSYS Workbench对核主泵叶轮进行自适应网格划分,并在运行工况载荷下对不同根部圆角大小的叶轮进行位移形变以及应力应变分析,结果表明,适当增大叶轮根部圆角,可以减小叶轮的振动,增大叶轮的强度和刚度,从而为离心泵的水力优化设计提供理论参考。     

冲压焊接多级离心泵叶轮内部流场的计算机辅助分析

基于时均N-S方程、标准κ-ε湍流模型和壁面函数法,在旋转坐标系中利用SIMPLE算法,对圆柱型、机翼型和堵塞流道型三种类型叶片的冲压焊接多级离心泵叶轮内部三维湍流流动进行数值计算与分析.研究冲压焊接多级离心泵叶轮叶型对流速分布、压力分布和泵性能的影响规律,揭示离心泵叶轮通道内部流动的主要特征.利用计算流体动力学(CFD)商用软件ANSYS CFX的数值计算结果,得到了三种类型叶片的叶轮在设计工况下的效率,并与相关的试验数据进行了比较.预测结果与相关的试验数据相吻合,验证了利用ANSYS CFX对冲压焊接多级离心泵叶轮内部流场进行数值模拟的可行性和有效性,减少了对试验数据和设计经验的依赖,为冲压焊接多级离心泵叶轮方案的优化和选择提供参考.     

DG型多级泵平衡盘-转子系统启动过程的瞬态特性研究

为研究平衡盘-转子系统在启动过程中的瞬态特性,运用叶轮变转速法对某多级离心泵进行数值模拟,首先分析离心泵启动过程中外特性以及水泵内部流动状态的动态变化,验证流量、扬程与转速的关系;然后对平衡盘-转子系统进行内部流场分析,发现平衡盘两间隙压差变化明显,平衡力随时间呈逐渐增大趋势。     

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。     

基于LMS Virtual.Lab的多级离心泵数值模态分析

选取一典型的多级离心泵,采用LMS Virtual.Lab软件进行数值模态分析,基于分块Lanczos法提取多级离心泵叶轮和壳体的固有频率及振型。结果表明:叶轮结构可以有效地避免共振现象。但是壳体的1阶固有频率与激励频率相近,且其第4阶固有频率及第7阶固有频率分别与二次及三次谐波频率相近,这可能会导致共振现象的发生。该多级离心泵壳体的主要振动方式是弯曲变形,进出口处以及出口端盖处变形较大,所以在设计时应该考虑增强这几个部分的刚度以优化其振动特性。     

低比转速离心泵叶轮内部流场的CFD分析

基于N-S方程和标准k-ε湍流模型，利用CFD对低比转速离心泵叶轮内部流场进行了计算，分析了叶轮内部流场的速度分布和压力分布，并对预测结果进行比较，从而提出了利用CFD（Computational Fluid Dynamics）对离心泵叶轮进行性能分析的方法，为进一步完善泵设计理论、提高泵设计水平提供了有益的参考。     

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。     

节段式多级离心泵平衡系统止推装置

介绍了一种使用平衡盘的节段式多级离心泵平衡系统止推装置,可有效控制多级离心泵转子轴向窜动量,从而将原填料密封多级离心泵改装为机械密封后的转子轴向窜动量减小并控制在适当的范围,满足机械密封工作要求,既准确又快捷。且在泵运行平衡盘有磨损、间隙增大后,亦可调节使转子轴向窜动量重新回到适当范围。     

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。     

用背叶片平衡多级离心泵轴向力的试验研究

设计了多级多出口离心泵轴向力测试装置,对泵的轴向力进行测试.通过改变叶轮背叶片尺寸,研究叶轮背叶片尺寸对泵轴向力的影响.     

应用滑移网格技术分析多级离心泵的三维瞬态流动

运用滑移网格技术、三维非稳态Navier-Stokes方程和标准的k-e湍流模型对工业中常用的D型多级节段式离心泵进行了全三维瞬态流场的数值模拟,分析泵内叶轮与导叶间的动静干扰问题.滑移网格设置在多级离心泵叶轮出口与固定导叶入口之间的交互界面,对每个时间步求解流动方程.对任一个叶轮旋转周期内,分析叶轮径向力、静压等参数出现脉动信号频率与动、静叶片数的关系;分析静、动叶片间静压值沿周向的变化规律.该三维非稳态模拟结果可为多级离心泵的水力优化设计提供依据.     

多级泵首级叶轮瞬时启动特性数值研究

多级离心泵应用普遍且结构复杂,是必不可少的重要流体输送设备。目前对其已有研究几乎全部集中在稳定工况点下开展的,而对其在突然启动瞬态过程中的特性研究却非常少。以一台中比转速多级离心泵为例,基于滑移网格技术和用户自定义函数功能,对该模型泵转速快速上升过程中首级叶轮的内部非定常流动进行了数值计算。结果显示:叶轮进口处的湍动能和湍流强度呈现先降后升再降的变化趋势,而叶轮出口处的湍动能和湍流强度呈现先降后升的变化特征;启动初始时刻,叶轮功率缓慢上升,而后随转速快速上升;无量纲扬程在启动初始时刻具有极大值,随后快速下降至最小值,紧接着又缓慢上升至稳定值。     

混装不同叶轮的多级离心泵驼峰性能研究

针对多级离心泵小流量区域的扬程易产生驼峰、运行不稳定的问题,提出了一种不同水力的叶轮进行混装的改进方案,并通过对比试验对改善扬程驼峰的有效性进行了验证,结果表明：通过叶片数为5、出口宽度为23.7 mm的A叶轮与叶片数为3、出口宽度为33.6 mm的B叶轮进行混装,较好地改善了多级离心泵小流量区域的扬程驼峰;效率为76%的A叶轮与效率为75%的B叶轮混装后泵效率为75.7%,不会因改善驼峰而牺牲泵的效率;相较传统的通过改变单个叶轮水力模型的叶片数、叶片出口角、叶轮出口宽度等参数来改善扬程驼峰的方法,更加方便灵活,且不会因改善驼峰而牺牲泵的效率。研究结论可为改善多级离心泵扬程驼峰的设计方法提供参考。     

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。     

多级离心泵的维修

本文简要介绍了D型和DG型多级离心泵的结构特点,从叶轮与口环、平衡装置、轴封装置、泵轴、轴承体、转子的轴向窜动量、装置要点七方面提出了维修措施.     

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。     

多级多出口泵的特殊性研究

多级泵因为增加了泵的出口数量，引起泵的性能和结构形式的变化，就目前多级多出口泵的缺陷进行了论述。提出了新的设计思路，对于不同出口间的叶轮应单独设计，从设计应用的角度说明了不同出口间的叶轮，经过单独设计后对改善泵的性能效果明显。同时也提出了新方法设计的多出口离心泵的不足。