懸臂式多級離心泵轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性研究.pdf

1、懸臂式多級離心泵在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式引起的陀螺效應(yīng)對多級泵安全性有極大的影響，鑒于其獨特的結(jié)構(gòu)形式，對懸臂式多級離心泵的振動研究十分重要。本文通過對懸臂式多級離心泵的數(shù)值模擬，重點研究了不同工況下各級葉輪所受徑向力、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)量對臨界轉(zhuǎn)速、瞬態(tài)響應(yīng)、諧響應(yīng)的影響。同時采用振動故障測試儀進行振動頻譜及軸心軌跡實驗，旨在揭示影響懸臂式多級離心泵轉(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，提高懸臂式多級泵的穩(wěn)定性與安全性。本文主要工作和研究成果有：
　　1.對國內(nèi)外轉(zhuǎn)子動力學(xué)及故障診斷技術(shù)的研究進展進行了系統(tǒng)總結(jié)，并提出了本文的主要研究內(nèi)容。基于CFX進行定常與非定常數(shù)值模擬，得到了該多級泵的外特性特征，并對徑向力、軸向力進行分析。通過與外特性試驗值進行對比分析，結(jié)果表明在設(shè)計點工況下的數(shù)值模擬準確性較高。
　　2.采用SAMCEF動力學(xué)軟件對懸臂式轉(zhuǎn)子部件進行一維梁模型

3、、二維傅里葉模型和三位實體模型下的臨界轉(zhuǎn)速計算，對比分析臨界轉(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)公式方法計算得到的臨界轉(zhuǎn)速值高?？紤]密封力激勵后的臨界轉(zhuǎn)速無明顯增大，但振動幅值減小明顯，說明口環(huán)密封力對提高懸臂式多級泵轉(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、不同啟動時間對懸臂式轉(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轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響。
　　5.采用ADRE408振動故障測試儀對懸臂式多級泵進行不同運行工況下的振動監(jiān)測以及軸心軌跡測量。主要分析各級泵體之間的振動頻譜特征、不同工況下的軸心軌跡曲線以