文档介绍：江苏大学
硕士学位论文
多级离心泵平衡装置结构参数的优化设计与数值模拟
姓名:曹秀洪
申请学位级别:硕士
专业:机电工程
指导教师:陈进
20060301
要摘平衡盘等四种传统的平衡结构。最近几年对这一问题的研究仍集中在改进泵内部结构方面,虽然取得了一些进展,但实际效果并不理想,轴向力仍然是困扰多级多级离心泵是在动力工业工程中常用的机械装置,应用十分广泛。但多级离心泵轴向力较大,单独依靠推力轴承不能保证泵运转的稳定性和可靠性。目前,对多级离心泵轴向力的平衡大多仍采用单平衡鼓、平衡盘、双平衡鼓、平衡鼓加离心泵设计的主要问题。针对多级离心泵存在的问题,本文在分析离心泵受力的基础上,研究了平衡装置结构参数对泄漏的影响,提出了相应的数学模型,进行优化,并应用到实际设计过程中,取得了良好的效果。本文针对多级离心泵平衡装置的结构参数优化问题开展了以下几方面的研究工作:治隽硕嗉独胄谋弥嵯蛄Α⒕断蛄σ约靶孤┪侍猓⒀芯苛似胶庾爸酶鞑数和它们之间的相互关系,以及对泄漏的影响。诜治鲅芯康幕∩希善胶庾爸媒峁共问托孤┑挠跋旃叵到⒘死砺计算数学模型,并根据有关资料和设计要求提出了相应的约束条件。衫砺奂扑闶P停τ眯孤┝孔钚〉哪勘旰ǎ嘈戳思扑愠绦颍进行了实例计算,并与传统设计方法的设计结果进行了比较分析。捎檬的D夥治黾醇扑懔魈辶ρ的计算软件对平衡装置内压力分布及液体流动进行了数值模拟计算,对结果进行了可视化处理。并对结果进行了分析对比。延呕杓频慕峁笆的D夥治鲇τ玫绞导噬杓浦校律杓频亩嗉独胄泵的性能得到了很大的提高。研究结果表明:对平衡装置主要结构参数进行优化设计,可以减小离心泵的泄漏量,提高泵的工作效率,对指导泵的研究和优化有积极的指导作用;通过数值模拟计算,得出轴向间隙和径向间隙对离心泵的泄漏量影响较大,采用较小的轴向间隙和径向间隙,可以减小离心泵的泄漏量,对泵的全面性能提高和进一步的机理探讨有~定的价值。关键词:平衡装置优化设计泄漏量轴向力数值模拟江苏大学工程硕士学位论文
.江苏大学工程硕士学位论文.,琣瓵琲瑂,,琣,.甀瑀,.甇,琧..甀.
兰至苎兰兰堡竺圭—兰二皇谩籐——築鷗——琲。’·
第一章绪论衡问题研究的现状多级离心泵轴向力较大,单独依靠推力轴承来抵消不能保证泵运转的稳定性和可靠性。为此,人们采用了各种方法来平衡它。目前,对多级离心泵轴向力的平衡大多仍采用传统的平衡结构,即单平衡鼓结构、平衡盘结构、双平衡鼓结构、平衡鼓加平衡盘结构等四种【縪最近几年对这一问题的研究主要还集中在改进泵内部结构方面,虽然也取得了一些进展,但是都没有从根本上平衡轴向力。人们仍然在探索新的更好的平衡方法。平衡盘结构是使用最为普遍的一种平衡结构。泵在运转过程中,它通过调整平衡盘与支承盘之间的轴向间隙来动态地平衡轴向力。在清水条件下,其平衡轴向力的效果比较好,但是在较恶劣的工作环境缑嚎下,由于各种原因使得平衡盘平衡轴向力的能力下降,严重影响了泵的使用寿命】。最近两年,煤科院唐山分院水采所根据煤矿生产中水力采煤用捅媚损比较严重的实际情况,提出了加大平衡盘尺寸的办法,使得该类型泵的维修周期有了~定程度的延长。另~种研究较多的结构是将叶轮对称布置。从理论上讲,似乎这种方法很好,但是实际上很少使用。主要原因是它在工艺上比较复杂,成本也较高。沈阳水泵厂曾经对这种方法进行尝试,后因效果不理想而放弃。博山水泵厂最近推广的对称泵产品,效果较好,但是,水泵效率较低,也不很理想。在试验研究方面,上海通用机械研究所对用背叶片平衡轴向力的结构进行了研究。其结构是在叶轮后盖板的背面对称安置几条径向筋片。叶轮旋转时,筋片可以象泵叶片一样使液体旋转,从而有效降低了叶轮后盖板后面的液体的压力,这种结构的缺点是降低了泵的效率口衡多级泵轴向力方面也基本上采用了类似的结构。德国的赫尔姆特舒尔茨】在其著作中指出:如果多级泵的轴向力较大,可以安装一种稀油润滑轴向止推轴承,以此防止平衡盘与平衡环之间的金属接触,并承担部分残余轴向力。以上几种多级泵结构上的变动都没有脱离传统平衡结构这一范畴。撮近一个时期,在平衡多级泵轴向力问题方面的研究又有了~些新的进展陋浚江苏大学工程硕士学位论文
多级离心泵轴向力产生的原因和低压区分开。实验表明,该新平衡装置不但简化了泵的结构,而且使泵的效率如图籰所示,在由江苏理工大学研究的这套装置中,取消了传统的平衡盘结构,而在末级叶轮后面安装了一对动静摩擦副。由该对动静摩擦副将高压区提高了ァ%。图所示,为辽宁工程技术大学芯康挠镁惭怪С衅胶舛嗉侗弥嵯蛄的措施。该方法是运用在机床等设备上使用已较为成熟的静压支承技术,通过外加动力的方法平衡轴向力。这套装置在井下的实际运行表明,使用静压支承方法来平衡多级离心泵轴向力是可行的。离心