離心泵新型軸向力平衡裝置的軸向力計算與設(shè)計方法的研究.pdf

1、軸向力的平衡法一直是泵研究領(lǐng)域中的重點(diǎn)之一。查閱相關(guān)軸向力平衡法的文獻(xiàn)資料可知，目前應(yīng)用的軸向力平衡裝置，其使用范圍和平衡能力都具有一定的局限性。本文針對目前各種軸向力平衡裝置的缺點(diǎn)和不足，提出了一種離心泵新型軸向力平衡裝置，它是在單級離心泵平衡腔內(nèi)或多級離心泵末級葉輪平衡腔內(nèi)安裝了一對動靜環(huán)。本文采用改變動靜環(huán)外半徑和軸向間隙的方法，運(yùn)用理論分析和數(shù)值計算的方法對平衡裝置軸向間隙液體的壓力分布、泄漏量和動環(huán)上軸向力的變化規(guī)律進(jìn)行了深入

2、的研究。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.對平衡裝置徑向間隙和軸向間隙的液體流動進(jìn)行了理論分析，利用不可壓縮粘性流體運(yùn)動的N-S方程和連續(xù)性方程，獲得了計算軸向間隙液體泄漏量和液體壓力及動環(huán)上軸向力的計算公式。以IS80-50-315型離心泵為研究對象，在動靜環(huán)外半徑為45mm、52.5mm、57.5mm、62.5mm條件下，對設(shè)計工況下軸向間隙液體泄漏量和動環(huán)上軸向力進(jìn)行了理論計算。結(jié)果表明：軸向間隙液體泄漏量隨軸向間隙的增大而

3、增大，而液體作用在動環(huán)上的軸向力隨軸向間隙的增大而減小；從滿足控制動環(huán)上軸向力減少軸向間隙液體泄漏量的角度，軸向間隙選取0.4~0.8mm較為適宜。
　　2.對不同動靜環(huán)外半徑不同軸向間隙下的模型泵進(jìn)行了全流量數(shù)值模擬，獲得了軸向間隙對泵性能影響規(guī)律。結(jié)果表明：揚(yáng)程隨著軸向間隙的增大而降低，且在較小流量（5~20m3/h）時降低的趨勢較明顯，在較大流量(25~40 m3/h)時降低的趨勢并不明顯；軸向間隙的變化對效率和軸功率的影響

4、不大。
　　3.在設(shè)計工況下，研究了軸向間隙液體壓力分布規(guī)律。結(jié)果表明：軸向間隙液體壓力由內(nèi)徑至外徑沿徑向逐漸增大，但沿軸向上基本保持不變；壓力與半徑關(guān)系曲線是斜直線，動靜環(huán)外半徑與內(nèi)半徑比值和軸向間隙的大小對其斜率有明顯影響。
　　4.為了分析與計算相似平衡裝置動態(tài)性能，引入旋轉(zhuǎn)雷諾數(shù)、泄漏量系數(shù)、軸向力系數(shù)和隙徑比等無量綱參數(shù)，繪制出設(shè)計工況模擬泄漏量系數(shù)及計算泄漏量系數(shù)與隙徑比的關(guān)系曲線和模擬軸向力系數(shù)及計算軸向力系數(shù)

5、與隙徑比的關(guān)系曲線。結(jié)果表明：隙徑比增大，泄漏量系數(shù)具有先急劇增大然后趨于平坦的變化規(guī)律，而軸向力系數(shù)具有先急劇減少然后趨于平坦的變化規(guī)律；軸向間隙液體泄漏量和動環(huán)上軸向力的模擬結(jié)果與計算結(jié)果相差不大，說明了數(shù)值計算的可靠性。
　　5.對平衡腔內(nèi)未安裝平衡裝置時平衡腔區(qū)域液體作用在葉輪后蓋板上軸向力進(jìn)行了理論計算，并與平衡腔內(nèi)安裝平衡裝置時液體作用在動環(huán)上軸向力進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明：在平衡腔內(nèi)安裝平衡裝置有很明顯的減少軸向力的