懸臂式多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、懸臂式多級(jí)離心泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式引起的陀螺效應(yīng)對(duì)多級(jí)泵安全性有極大的影響，鑒于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)懸臂式多級(jí)離心泵的振動(dòng)研究十分重要。本文通過(guò)對(duì)懸臂式多級(jí)離心泵的數(shù)值模擬，重點(diǎn)研究了不同工況下各級(jí)葉輪所受徑向力、軸向力分布規(guī)律，“干濕態(tài)”下臨界轉(zhuǎn)速及振型，流體激振力與不平衡質(zhì)量對(duì)臨界轉(zhuǎn)速、瞬態(tài)響應(yīng)、諧響應(yīng)的影響。同時(shí)采用振動(dòng)故障測(cè)試儀進(jìn)行振動(dòng)頻譜及軸心軌跡實(shí)驗(yàn)，旨在揭示影響懸臂式多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因

2、素，找出抑制系統(tǒng)失穩(wěn)的主要方法及措施，提高懸臂式多級(jí)泵的穩(wěn)定性與安全性。本文主要工作和研究成果有：
　　1.對(duì)國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)及故障診斷技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并提出了本文的主要研究?jī)?nèi)容。基于CFX進(jìn)行定常與非定常數(shù)值模擬，得到了該多級(jí)泵的外特性特征，并對(duì)徑向力、軸向力進(jìn)行分析。通過(guò)與外特性試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明在設(shè)計(jì)點(diǎn)工況下的數(shù)值模擬準(zhǔn)確性較高。
　　2.采用SAMCEF動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)懸臂式轉(zhuǎn)子部件進(jìn)行一維梁模型

3、、二維傅里葉模型和三位實(shí)體模型下的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算，對(duì)比分析臨界轉(zhuǎn)速以及振型圖差異。結(jié)果表明三種模型下的臨界轉(zhuǎn)速差異不大，且比傳統(tǒng)公式方法計(jì)算得到的臨界轉(zhuǎn)速值高。考慮密封力激勵(lì)后的臨界轉(zhuǎn)速無(wú)明顯增大，但振動(dòng)幅值減小明顯，說(shuō)明口環(huán)密封力對(duì)提高懸臂式多級(jí)泵轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性有一定作用。
　　3.基于瞬態(tài)響應(yīng)分析，研究“干態(tài)”下不平衡質(zhì)量大小、不同啟動(dòng)時(shí)間對(duì)懸臂式轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響?？紤]口環(huán)密封力、流體激振力、附加水體質(zhì)量下的“濕態(tài)”瞬態(tài)響應(yīng)，得到不

4、同參數(shù)下的軸心軌跡曲線以及位移響應(yīng)曲線。
　　4.基于諧響應(yīng)分析，分析干態(tài)和濕態(tài)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的加速度與頻率關(guān)系曲線，得到不同模型下的響應(yīng)圖。干態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)主要分析不平衡質(zhì)量相位對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速及徑向位移的影響，濕態(tài)響應(yīng)主要分析口環(huán)間隙力與流體激振力對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響。
　　5.采用ADRE408振動(dòng)故障測(cè)試儀對(duì)懸臂式多級(jí)泵進(jìn)行不同運(yùn)行工況下的振動(dòng)監(jiān)測(cè)以及軸心軌跡測(cè)量。主要分析各級(jí)泵體之間的振動(dòng)頻譜特征、不同工況下的軸心軌跡曲線以