大型雙吸離心泵徑向力數(shù)值計(jì)算.pdf

1、大型單級(jí)雙吸中開式離心泵使用范圍較廣，不論工廠、礦山、城市給水排水還是農(nóng)田排灌均可使用。它與單吸泵相比，有較大的流量，較好的吸上性能。兩個(gè)葉輪對(duì)稱布置，可以平衡軸向力。這種泵的耐氣蝕性能也比較好，但在運(yùn)行中常出現(xiàn)一些問題，如泵軸與軸套接觸表面以及軸套端面等處發(fā)生疲勞破壞，從泵啟動(dòng)到打開出口閥門之間密封環(huán)常發(fā)生抱軸現(xiàn)象，泵體密封環(huán)和葉輪密封環(huán)粘接，必須加大密封環(huán)間隙才能正常啟動(dòng)，而密封環(huán)間隙加大就會(huì)降低容積效率，影響泵站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。上述問

2、題在大型泵站時(shí)有發(fā)生，困擾泵站的安全正常運(yùn)行，需要從根本上加以解決。 通過分析發(fā)現(xiàn)，目前大型離心泵發(fā)生上述問題的主要原因是單蝸殼泵在偏離設(shè)計(jì)工況和零流量下運(yùn)行時(shí)形成的徑向力過大所置。徑向力對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸是一個(gè)交變載荷，會(huì)造成泵軸的振動(dòng)，增加泵的不穩(wěn)定性。因此，研究離心泵徑向力是非常有必要的。通過試驗(yàn)測(cè)定徑向力的方法是最準(zhǔn)確的方法，但大型離心泵由于受到試驗(yàn)條件限制，大多在使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)或運(yùn)行驗(yàn)證，而且需要建立一套費(fèi)用昂貴的專門測(cè)試裝

3、置，這樣不利于泵的改進(jìn)。本文提出了數(shù)值模擬計(jì)算離心泵徑向力的方法，建立了徑向力的計(jì)算模型。以1200S56型泵為例，應(yīng)用Fluent軟件分別對(duì)單蝸殼、雙蝸殼和長(zhǎng)短葉片復(fù)合葉輪離心泵不同流量下的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，給出了葉輪出口靜壓和徑向速度的分布規(guī)律，應(yīng)用徑向力計(jì)算模型，計(jì)算了以上三種結(jié)構(gòu)在不同流量下的徑向力。又對(duì)單蝸殼泵在0．4Qi流量下的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了三維非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，得出了徑向力分量隨時(shí)間周期變化的曲線，對(duì)由葉輪和泵

4、軸組成的系統(tǒng)進(jìn)行了振動(dòng)分析。 本文的主要研究成果如下： 1．建立了計(jì)算離心泵徑向力的數(shù)學(xué)模型。 2．在小流量工況時(shí)，雙蝸殼泵的徑向力較小，在0．4Qi附近最小。在設(shè)計(jì)工況流量附近時(shí)，單蝸殼泵的徑向力較小，在Qi時(shí)最小。在大流量工況時(shí)，長(zhǎng)短復(fù)合葉片泵的徑向力較小，在1．2Qi附近最小。 3．雙蝸殼泵徑向力隨流量變化的梯度比較小，而且低徑向力區(qū)比較寬，因此，以上三種結(jié)構(gòu)中，雙蝸殼結(jié)構(gòu)最有利于減小離心泵徑向力。