離心泵平衡孔泄漏量對軸向力特性影響的研究.pdf

1、開平衡孔雙密封環(huán)葉輪具有平衡大部分軸向力的特性，目前仍普遍應(yīng)用在離心泵中。平衡孔液體的泄漏量對這種葉輪平衡軸向力的能力有著決定性的作用，這不僅影響離心泵的容積效率、輪阻損失和泵腔內(nèi)的液體壓力分布，而且對軸向力的計算都有較大的影響，因此研究平衡孔液體的泄漏量的測量及計算方法就顯得格外必要。本文設(shè)計了通過調(diào)節(jié)平衡腔液體壓力來測量平衡孔液體泄漏量的試驗裝置，利用試驗測量和數(shù)值分析的方法，測試不同平衡孔孔徑的試驗泵的平衡孔液體泄漏量、泵性能、泵

2、腔和平衡腔液體壓力，深入研究了平衡孔液體泄漏量及泄漏量系數(shù)的特性及其對泵性能、泵腔壓力分布以及平衡腔區(qū)域軸向力影響規(guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過設(shè)計的平衡孔套可以實現(xiàn)在同一個葉輪上改變平衡孔孔徑，在不同平衡孔孔徑條件下，測量了不同運(yùn)行工況的試驗泵的流量，進(jìn)口壓力、出口壓力、轉(zhuǎn)速和輸入功率，得到了不同平衡孔孔徑和運(yùn)行工況下試驗泵的性能曲線，試驗結(jié)果表明，不同孔徑的平衡孔條件下，試驗泵的性能曲線變化規(guī)律都相似，且增大平衡孔孔徑

3、會影響泵的性能，使其揚(yáng)程減小，輸入功率增大，效率降低，在平衡孔的孔徑小于6 mm時，改變平衡孔孔徑對離心泵性能影響較小，當(dāng)平衡孔的孔徑大于6 mm時，改變平衡孔孔徑對泵性能影響較大。在相同泵揚(yáng)程下，泵進(jìn)口液體壓力最大差值僅為2.12 kPa，說明平衡孔孔徑對泵進(jìn)口液體壓力影響很小。⑵針對測量平衡孔實際泄漏量的難題，設(shè)計了通過調(diào)節(jié)平衡腔液體壓力來測量平衡孔液體泄漏量裝置，測量了在不同運(yùn)行流量條件下，不同平衡孔孔徑的泄漏量，得到了對應(yīng)的平衡

4、孔泄漏量系數(shù)，并引入無量綱的比面積和揚(yáng)程系數(shù)。試驗結(jié)果表明，平衡孔液體的泄漏量及泄漏量系數(shù)與比面積的關(guān)系曲線變化具有明顯的規(guī)律性，平衡孔孔徑和比面積增加，平衡孔液體的泄漏量隨之增加，其流量系數(shù)隨之減小；在相同比面積條件下，離心泵的揚(yáng)程系數(shù)越大，通過平衡孔的液體的泄漏量越大，而平衡孔泄漏量系數(shù)越小。分析得到的不同揚(yáng)程系數(shù)下，平衡孔流量系數(shù)與比面積的關(guān)系曲線為計算相似泵的平衡孔泄漏量提供了新的方式。⑶測量了試驗泵在不同工況下平衡腔的液體壓力

5、，得到了不同工況下平衡腔區(qū)域的軸向力以及軸向力系數(shù)。試驗結(jié)果表明，在相同平衡孔孔徑條件下，平衡腔區(qū)域的軸向力隨離心泵揚(yáng)程增加而增加；在相同的揚(yáng)程條件下，平衡孔孔徑增大，平衡腔區(qū)域軸向力明顯降低，但平衡腔區(qū)域軸向力的降幅收窄。平衡腔區(qū)域的軸向力系數(shù)與比面積的關(guān)系曲線是非線性曲線，在比面積小于2.5時，其軸向力系數(shù)隨比面積增大而迅速減?。槐让娣e位于2.5至4.5之間時，軸向力系數(shù)曲線趨于平坦，比面積大于4.5時，軸向力系數(shù)曲線幾乎平行于橫坐

6、標(biāo)。⑷平衡腔軸向力的模擬值，以及平衡孔附近區(qū)域和平衡腔的液體速度和壓力分布，并與試驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析。分析得到，試驗泵在同一平衡孔孔徑的條件下，其平衡孔液體泄漏量的試驗值與模擬值都隨泵運(yùn)行流量的增加而逐漸減??；同一運(yùn)行流量的條件下，隨著葉輪平衡孔孔徑增大，平衡腔軸向力逐漸減小；平衡孔的存在使平衡腔壓力相較于無平衡孔時有數(shù)量級的降低，但平衡孔的使用使葉片進(jìn)口處壓力分布變得混亂，葉片背面低壓區(qū)增大，且平衡孔孔徑越小，通過平衡孔液體的流動速