离心泵浮动叶轮轴向力的数值计算与实验研究

【摘要】在生产实践中,泵的轴向力通常会很大,特别是对于高扬程的多级离心泵,若设计、运行不当,能导致轴承烧毁、轴封损坏、甚至断轴等事故发生。在许多场合下,轴向力过大产生的问题,其严重性已超过了效率、磨损等因素,成为泵能否稳定运行的决定因素。因此,设法消除或平衡轴向力既可以提高离心泵的使用寿命和效率,又有利于高扬程的发展。本文的主要内容如下：1.以IS80-50-315型离心泵为研究对象,在离心泵浮动叶轮闭式实验台上,通过人工来改变叶轮轴向位置,即在叶轮轴向位移量为0、2、4、6、8mm,相应的后泵腔轴向间隙为14.5、12.5、10.5、8.5、6.5mm时,获取了泵的性能和液体作用在叶轮上的轴向力。试验分析表明,在0.8Q、1.0Q、1.2Q流量下,随着叶轮轴向位移量的增加,泵的扬程、效率是降低的,轴功率是增加的。当x=4mm时,泵的扬程和效率出现了拐点,当x>4mm时,随着叶轮轴向位移量再增大,泵的扬程、效率有所回升。而液体作用在叶轮轴向力有明显降低,在0.8Q、1.0Q、1.2Q流量下,x=8mm时较x=0mm分别降低了14.60%、12.89%、15.55%,验证了浮动叶轮轴向位移能改变泵轴向力特性。2.在浮动叶轮轴向位移量为零(即叶轮出口流道中心线与蜗壳流道中心线重合时),对该泵全流道进行了定常不可压数值模拟,获得了该泵的外特性和轴向力预测值,并绘制了性能曲线；3.将泵的外特性与轴向力的模拟值和试验值进行对比分析,结果表明,当离心泵浮动叶轮轴向位移量x=0mm时,在0.8Q-1.2Q的工作区域,泵性能的数值计算结果与实测结果趋势吻合；4.在其他参数不变的条件下,当浮动叶轮轴向移动量x=0,2,4,6,8mm时,对该离心泵进行了全流道数值模拟和轴向力数值计算和分析,并绘制了不同工况下泵性能与轴向力随浮动叶轮轴向位移量变化的关系曲线,结果表明,在0.8Q-1.2Q流量范围,泵性能和轴向力的数值计算结果与实测结果趋势吻合。
【作者】吴佼；
【导师】刘在伦；
【作者基本信息】兰州理工大学，流体机械及工程，2014，硕士
【关键词】离心泵；浮动叶轮；轴向移动；轴向力；数值模拟及试验；

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