離心泵平衡孔泄漏量對(duì)軸向力特性影響的研究.pdf

1、開平衡孔雙密封環(huán)葉輪具有平衡大部分軸向力的特性，目前仍普遍應(yīng)用在離心泵中。平衡孔液體的泄漏量對(duì)這種葉輪平衡軸向力的能力有著決定性的作用，這不僅影響離心泵的容積效率、輪阻損失和泵腔內(nèi)的液體壓力分布，而且對(duì)軸向力的計(jì)算都有較大的影響，因此研究平衡孔液體的泄漏量的測(cè)量及計(jì)算方法就顯得格外必要。本文設(shè)計(jì)了通過調(diào)節(jié)平衡腔液體壓力來測(cè)量平衡孔液體泄漏量的試驗(yàn)裝置，利用試驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值分析的方法，測(cè)試不同平衡孔孔徑的試驗(yàn)泵的平衡孔液體泄漏量、泵性能、泵

2、腔和平衡腔液體壓力，深入研究了平衡孔液體泄漏量及泄漏量系數(shù)的特性及其對(duì)泵性能、泵腔壓力分布以及平衡腔區(qū)域軸向力影響規(guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過設(shè)計(jì)的平衡孔套可以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)葉輪上改變平衡孔孔徑，在不同平衡孔孔徑條件下，測(cè)量了不同運(yùn)行工況的試驗(yàn)泵的流量，進(jìn)口壓力、出口壓力、轉(zhuǎn)速和輸入功率，得到了不同平衡孔孔徑和運(yùn)行工況下試驗(yàn)泵的性能曲線，試驗(yàn)結(jié)果表明，不同孔徑的平衡孔條件下，試驗(yàn)泵的性能曲線變化規(guī)律都相似，且增大平衡孔孔徑

3、會(huì)影響泵的性能，使其揚(yáng)程減小，輸入功率增大，效率降低，在平衡孔的孔徑小于6 mm時(shí)，改變平衡孔孔徑對(duì)離心泵性能影響較小，當(dāng)平衡孔的孔徑大于6 mm時(shí)，改變平衡孔孔徑對(duì)泵性能影響較大。在相同泵揚(yáng)程下，泵進(jìn)口液體壓力最大差值僅為2.12 kPa，說明平衡孔孔徑對(duì)泵進(jìn)口液體壓力影響很小。⑵針對(duì)測(cè)量平衡孔實(shí)際泄漏量的難題，設(shè)計(jì)了通過調(diào)節(jié)平衡腔液體壓力來測(cè)量平衡孔液體泄漏量裝置，測(cè)量了在不同運(yùn)行流量條件下，不同平衡孔孔徑的泄漏量，得到了對(duì)應(yīng)的平衡

4、孔泄漏量系數(shù)，并引入無量綱的比面積和揚(yáng)程系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，平衡孔液體的泄漏量及泄漏量系數(shù)與比面積的關(guān)系曲線變化具有明顯的規(guī)律性，平衡孔孔徑和比面積增加，平衡孔液體的泄漏量隨之增加，其流量系數(shù)隨之減小；在相同比面積條件下，離心泵的揚(yáng)程系數(shù)越大，通過平衡孔的液體的泄漏量越大，而平衡孔泄漏量系數(shù)越小。分析得到的不同揚(yáng)程系數(shù)下，平衡孔流量系數(shù)與比面積的關(guān)系曲線為計(jì)算相似泵的平衡孔泄漏量提供了新的方式。⑶測(cè)量了試驗(yàn)泵在不同工況下平衡腔的液體壓力

5、，得到了不同工況下平衡腔區(qū)域的軸向力以及軸向力系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同平衡孔孔徑條件下，平衡腔區(qū)域的軸向力隨離心泵揚(yáng)程增加而增加；在相同的揚(yáng)程條件下，平衡孔孔徑增大，平衡腔區(qū)域軸向力明顯降低，但平衡腔區(qū)域軸向力的降幅收窄。平衡腔區(qū)域的軸向力系數(shù)與比面積的關(guān)系曲線是非線性曲線，在比面積小于2.5時(shí)，其軸向力系數(shù)隨比面積增大而迅速減??；比面積位于2.5至4.5之間時(shí)，軸向力系數(shù)曲線趨于平坦，比面積大于4.5時(shí)，軸向力系數(shù)曲線幾乎平行于橫坐

6、標(biāo)。⑷平衡腔軸向力的模擬值，以及平衡孔附近區(qū)域和平衡腔的液體速度和壓力分布，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。分析得到，試驗(yàn)泵在同一平衡孔孔徑的條件下，其平衡孔液體泄漏量的試驗(yàn)值與模擬值都隨泵運(yùn)行流量的增加而逐漸減??；同一運(yùn)行流量的條件下，隨著葉輪平衡孔孔徑增大，平衡腔軸向力逐漸減?。黄胶饪椎拇嬖谑蛊胶馇粔毫ο噍^于無平衡孔時(shí)有數(shù)量級(jí)的降低，但平衡孔的使用使葉片進(jìn)口處壓力分布變得混亂，葉片背面低壓區(qū)增大，且平衡孔孔徑越小，通過平衡孔液體的流動(dòng)速