亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        平衡孔泄漏量對離心泵軸向力的影響研究*

        2021-04-23 07:43:42董國朝
        機電工程 2021年4期
        關鍵詞:揚程離心泵葉輪

        丁 寧,董國朝

        (1.湖南財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術學院 機電工程系,湖南 衡陽 421001;2.長沙理工大學 土木與建筑學院,湖南 長沙 410114)

        0 引 言

        目前,離心泵已廣泛應用于國民經(jīng)濟各個部門以及航空航天等尖端領域,是一種重要的能量轉(zhuǎn)換和流體輸送裝置[1]。

        由于離心泵葉輪本身特殊設計要求,在其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中會產(chǎn)生一定的軸向載荷,該載荷的存在,會在一定范圍內(nèi)對離心泵的運行帶來一定的安全隱患,長期運行會嚴重縮短離心泵的壽命,造成非必要的損失,嚴重的則會造成離心泵轉(zhuǎn)子部件損壞及人身傷害[2,3]。

        單級離心泵主要是通過在葉輪上開不同數(shù)量平衡孔以降低軸向力,但是不同數(shù)量平衡孔會導致泵揚程的降低,合理地布置平衡孔有助于降低軸向力和較小地降低揚程。因此,對離心泵不同數(shù)量平衡孔的研究有助于降低軸向力,從而提高其安全性和經(jīng)濟性。

        目前,對于葉輪平衡孔的研究較少,其設計方法多是采用研究人員的工作經(jīng)驗,沒有一定的理論支撐[4]572-578。在單級泵設計過程中,開平衡孔是降低軸向力的有效方法之一,其方法優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、安裝方便[5-7],而平衡孔中心位置和過流面積不僅可以降低軸向力,同時也影響著單級泵的性能[8-13]。部分研究表明,用葉輪泄漏量的分析對平衡孔進行研究,通過泄漏量壓力的變化,得出后泵腔軸向力的變化[14-16]。國內(nèi)外專家利用數(shù)值模擬的方法對有平衡孔葉輪模擬結(jié)果和實測結(jié)果進行預測,在允許范圍內(nèi)基本吻合[17,18]。其數(shù)值計算對流體流動現(xiàn)象進行求解,但數(shù)值計算方法存在一定的局限性,僅是一種近似解法。研究流體問題時,理論分析和試驗測量是必不可少的兩部分。

        本文搭建試驗平臺,根據(jù)葉輪開不同平衡孔數(shù)量分別進行試驗,獲取該試驗下泵性能和軸向力,研究不同數(shù)量的平衡孔對離心泵性能以及其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸向力的影響規(guī)律。

        1 試驗裝置

        試驗裝置是由罐體、進出水管路、電動閥門、電機、電磁流量計、壓力傳感器等部分組成。試驗數(shù)據(jù)的采集包括:流量、進口壓力、出口壓力等。

        為研究不同數(shù)量平衡孔對單級離心泵軸向力的變化規(guī)律,筆者加工了IS200-50-45標準單級離心泵,其基本設計參數(shù)如表1所示。

        表1 單級離心泵基本設計參數(shù)

        不同平衡孔數(shù)量的葉輪如圖1所示。

        圖1 試驗葉輪

        圖1中,葉輪為閉式葉輪,其包括輪轂、平衡孔、前蓋板等結(jié)構(gòu)。由于葉輪前后蓋板不平衡,流體通過時會在葉輪前后蓋板產(chǎn)生壓力差,從而產(chǎn)生軸向力;同樣,后蓋板受到壓力大于前蓋板的壓力,故產(chǎn)生后蓋板指向前蓋板的軸向力。

        立式單級泵的軸向力測試原理是把泵運行時產(chǎn)生的軸向力,經(jīng)傳導裝置傳遞到推拉力傳感器中,推拉力傳感器將軸向力轉(zhuǎn)化為電信號,數(shù)顯式推拉力計接收電信號,并實時顯示軸向力的大??;同時,數(shù)顯式推拉力計可以將接收的電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,傳輸?shù)诫娔X,再進行數(shù)據(jù)處理。

        該軸向力測試裝置主要由:單級泵、支架、傳導裝置、推拉力傳感器等結(jié)構(gòu)組成。

        立式單級泵的軸向力測試裝置如圖2所示。

        圖2 立式泵軸向力測試裝置1-立式單級泵;2-傳導裝置;3-固定螺母;4-調(diào)節(jié)螺母;5-測量桿;6-推拉力傳感器;7-支架

        2 實驗與結(jié)果分析

        2.1 單級泵性能

        筆者針對立式單級泵葉輪,在無平衡孔、3個Φ10平衡孔和5個Φ10平衡孔,共3種情況下分別進行性能測試;并分別在試驗臺記錄下各自的流量、揚程、效率等參數(shù)。

        為了更好地說明立式單級泵葉輪在開不同數(shù)量平衡孔后對泵的性能產(chǎn)生的影響,筆者根據(jù)其各自的性能數(shù)據(jù)進行對比分析。

        為了減少誤差,筆者分別對試驗單級泵在升降流量下各測試兩次,得到了開不同數(shù)量平衡孔條件下泵的性能,如圖3所示(該試驗泵設計流量150 m3/h、揚程50 m)。

        圖3 不同平衡孔性能

        由圖3可知:

        隨著流量的不斷增加,立式單級泵的揚程下降,效率逐漸上升,在大于設計點流量后,趨于平穩(wěn);通過性能分析還可以發(fā)現(xiàn),該型號單吸泵具有較寬的高效區(qū);

        從不同平衡孔條件下單級泵的效率曲線可以發(fā)現(xiàn),無平衡孔時泵的效率較高;開3個平衡孔時泵的效率大于開5個平衡孔時泵的效率;

        在不同流量條件下,開不同平衡孔時單級泵的揚程下降很?。浑m然開平衡孔會給單級泵帶來一定的損耗,對其揚程的影響較?。?/p>

        在設計點處與無平衡孔的情況進行比較可知:開3平衡孔時,單級泵的揚程下降0.4%,效率下降3%;開5平衡孔時,單級泵的揚程下降0.2%,效率下降4.4%;

        單級泵的葉輪開平衡孔,會導致經(jīng)其平衡孔的泄漏流與進入葉輪的主液流相沖擊,破壞了單級泵正常的進口流動狀態(tài);同時,泄漏量會使單級泵的容積損失增加,揚程和效率降低,經(jīng)試驗研究后發(fā)現(xiàn),其效率的變化量較大。

        2.2 軸向力分析

        筆者對立式單級泵葉輪的無平衡孔、開3個Φ10平衡孔和開5個Φ10平衡孔,共3種情況進行了多次軸向力測試,并對多次測試得到的數(shù)據(jù)進行了平均化處理,最后得到了立式單級泵軸向力測試的結(jié)果,如圖4所示。

        圖4 不同平衡孔軸向力分析

        由圖4可知:

        立式單級泵葉輪平衡孔的添加大大減少了泵的軸向力,增加了泵系統(tǒng)的穩(wěn)定性;隨著流量的增加,在無平衡孔、3平衡孔、5平衡孔3種情況下,泵的全部軸向力先增加再減少,變化較?。?/p>

        另外,與設計點無平衡孔時泵的軸向力進行對比可以發(fā)現(xiàn):開3個平衡孔時,泵的軸向力下降60%;開5個平衡孔時,泵的軸向力下降69%,效果較為明顯;

        泵的平衡軸向力大小程度取決于其密封環(huán)的直徑、密封環(huán)間隙,平衡孔位置、平衡孔直徑等因素。由于泵的平衡孔的存在,葉輪后壓力腔把一部分壓力分給了進口,從而降低了葉輪平衡腔壓力,減小了泵的軸向力;同時,隨著單級泵葉輪的平衡孔數(shù)量增加(泄漏量的增加),進一步減小了其平衡腔的壓力,從而進一步減小了泵的軸向力,增強了單級泵的運行可靠性。

        3 軸向力理論分析

        葉輪軸向力的產(chǎn)生,主要是由于泵體前后蓋板的不對稱,導致液體壓力分布均勻,產(chǎn)生了指向葉輪進口的軸向力。

        目前,國內(nèi)外對軸向力的計算已經(jīng)有了一定的研究。但是,對于具體選用哪個公式進行分析,目前還缺乏相應的理論支持。

        筆者在對單級泵開平衡孔后葉輪軸向力的分析前,先要對后泵腔提出一定假設[19],在此基礎之上再對其軸向力進行理論分析。

        此次試驗采用的葉輪為前后密封環(huán)直徑相同,故產(chǎn)生的軸向力主要為平衡腔內(nèi)壓力的下降對葉輪產(chǎn)生的力。

        假設在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中,泵腔內(nèi)無泄漏,液體以角速度的0.5倍旋轉(zhuǎn)[4]564-568,則葉輪后蓋板處壓力的徑向方向分布p3為:

        p2=p1+HPρg

        (1)

        (2)

        式中:p1—葉輪進口壓力,Pa;p2—葉輪出口壓力,Pa;Hp—勢揚程,m;ω—葉輪旋轉(zhuǎn)角速度,rad/min;r—泵平衡腔任意半徑,m。

        式(2)中為沒開平衡孔的狀態(tài)下,平衡腔中徑向方向的壓力。

        在密封環(huán)和平衡孔存在的情況下,其密封間隙和平衡孔引起的泄漏量會使后泵腔的壓力下降。根據(jù)文獻[20]得知,由于泄漏量產(chǎn)生壓力的損失系數(shù)k、泵后平衡腔p、蓋板力FG分別為:

        (3)

        (4)

        (5)

        式中:Rh—輪轂半徑,m;R—后口環(huán)半徑,m。

        除了上述分析的液體壓力對葉輪產(chǎn)生的蓋板力,還有流體通過葉輪產(chǎn)生的動反力FQ,其方向指向葉輪后蓋板,其大小為:

        FQ=ρQt(v1-v2cosθ)

        (6)

        整個葉輪所產(chǎn)生的軸向力F為:

        F=FG-FQ

        (7)

        為了驗證該理論公式的可靠性,筆者在設計工況點試驗與理論公式測得的軸向力進行了比較分析,分析的具體結(jié)果如表2所示。

        表2 軸向力誤差分析

        從表2中可以看出:軸向力的試驗計算值大于理論計算值,這是由于開平衡孔會使進口來流紊亂,同時葉片進口具有一定壓力,導致測量值較小,而往往計算時是不考慮葉片的進口壓力的;

        在假設的情況下,理論計算不考慮流態(tài)的作用,以及后泵腔旋轉(zhuǎn)角速度較小,導致了理論計算值比較大,數(shù)值較保守。因此,該理論公式具有一定的局限性。

        4 結(jié)束語

        為了研究不同泄漏量對單級離心泵葉輪在性能和軸向力方面的影響,本文采用試驗與理論相結(jié)合的方式,對不同平衡孔下離心泵性能和軸向力的變化規(guī)律進行了研究。研究結(jié)果表明:

        (1)葉輪開平衡孔后,由于泄漏量的增加,離心泵的揚程和效率降低;

        (2)試驗測量發(fā)現(xiàn),開平衡孔大大減少離心泵軸向力;

        (3)理論與試驗測量可知,該軸向力計算公式可以計算開平衡孔后軸向力,但有一定的局限性。

        本文主要說明不同葉輪平衡孔下離心泵性能和軸向力的變化,而沒有定量分析泄漏量變化對其的影響。因此,在后續(xù)的研究過程中需要定量分析泄漏量對性能和軸向力的影響。

        猜你喜歡
        揚程離心泵葉輪
        一種改善離心泵運行狀態(tài)的方法
        水泵技術(2021年5期)2021-12-31 05:26:48
        大型立式單級引黃離心泵軸向力平衡的研究
        水泵技術(2021年5期)2021-12-31 05:26:40
        離心泵流場外特性及激勵數(shù)值計算
        防爆電機(2021年5期)2021-11-04 08:16:34
        1.4317 QT2鋼在高能泵葉輪上的應用
        水泵技術(2021年3期)2021-08-14 02:09:26
        管路受力誘發(fā)高揚程離心泵振動加劇原因分析
        水泵技術(2021年3期)2021-08-14 02:09:22
        高比速離心泵的高效設計研究
        水泵技術(2021年3期)2021-08-14 02:09:18
        應用石膏型快速精密鑄造技術制造葉輪
        離心泵葉輪切割方法
        基于CFD/CSD耦合的葉輪機葉片失速顫振計算
        航空學報(2015年4期)2015-05-07 06:43:30
        新型中高揚程大流量水錘泵結(jié)構(gòu)技術改進研究
        中國水利(2015年7期)2015-02-28 15:12:58
        午夜福利理论片在线观看播放| 亚洲av成人在线网站| 国产男女猛烈无遮挡免费视频网址 | 婷婷五月亚洲综合图区| 亚洲免费福利视频网站| 人妻少妇偷人精品久久性色av| 国产熟妇按摩3p高潮大叫| 久久中文字幕乱码免费| 人妻少妇喷水意淫诱惑| 伊人青青草综合在线视频免费播放| 色天使综合婷婷国产日韩av| 国产精品嫩草影院AV| 日本激情视频一区在线观看| 日本一区二区在线免费看| 久久久久亚洲精品无码网址蜜桃| 亚洲中久无码永久在线观看软件 | 蜜臀精品一区二区三区| 一边摸一边做爽的视频17国产 | 无码人妻一区二区三区在线视频 | 99在线无码精品秘 人口| 成人高清在线播放视频| 正在播放强揉爆乳女教师| 乱子真实露脸刺激对白| 人妻少妇精品系列一区二区| 国产一区二区三区亚洲avv| 超级碰碰色偷偷免费视频| 国产欧美日韩午夜在线观看| 大又黄又粗又爽少妇毛片| 男人吃奶摸下挵进去啪啪软件| 97se亚洲国产综合自在线| 久久精品国产72国产精福利| 日本视频一区二区三区在线| 国产偷久久久精品专区| 日韩www视频| 用力草我小逼视频在线播放| 亚洲国产精品无码成人片久久| 国产性生交xxxxx免费| 无码区a∨视频体验区30秒| 国产成人亚洲精品91专区高清| 国产免费拔擦拔擦8x高清在线人| 欧美精品中文|