多级离心泵平衡装置的性能研究及结构优化.pdf

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1、16FLUIDMACHINERYVo1．43，No．10，2015文章编号：1005—0329(2015)10—0016—05多级离心泵平衡装置的性能研究及结构优化张炎，李双喜，蔡纪宁，张秋翔，马智萌(北京化工大学，北京100029)摘要：采用Fluent软件，对径向柱面间隙密封一平衡盘(GsBD)、径向迷宫密封一平衡盘(LS．BD)2种平衡装置的内部流场进行数值计算。对比分析了2种平衡装置内部流场的压力分布规律、平衡装置的平衡性能和泵的容积效率。结果表明：与GS-BD相比较，LS-BD中平衡盘端面间的轴向间隙更小，泄漏率更小，泵的容积效率更高，在有轴向力波动的情况下，叶轮轴

2、系可以更迅速地达到新的平衡状态。此外，进行了LS．BD平衡装置中迷宫密封参数优化分析，研究了迷宫径向间隙、密封腔深度、齿宽、齿数等结构参数对平衡性能的影响规律，得到了各参数的优选值。研究结果为多级离心泵平衡装置的优化设计提供了理论依据。关键词：平衡装置；迷宫密封；参数优化中图分类号：TH311文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015．10．004StudyonPerformanceandStructureOptimizationforThrustEqualizingMechanisminMultistagePumpsZHANGYan，L

3、IShuang—xi，CAIJi—ning，ZHANGQiu—xiang，MAZhi—meng(BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China)Abstract：Becausetheaxialthrustproblemhasasignificanteffectonthereliabilityandeficiencyofmultistagepumps，itises—sentialtocalculateaxialthrustandtheperformanceofthrustequalizingmechanism(

4、TEM)precisely．Inthispaper，Theinternalflowcharacteristicsofgapseal-balancingdisk(GS—BD)andlabyrinthseal—balancingdisk(LS—BD)wereinvestigatedemployingtheANSYS—Fluentsoftware．Thepressuredistributionandbalancingperformanceaswellaspumpeficiencywerestudied．Theresultshowsthat．thegapbetweentheimpel

5、lerandthestationary01ateissmallerintheLS—BD，whichcanreducetheleakagethroughTEMandincreasetheefficiencyofthepump．Undertheconditionofaxialthrustfluctuation，theimpellersystemcanreachnewequilibriumstatefasterintheLS—BD，whichcanimprovethereliabilityofthepump．Inaddition，thestructureparam—eterofla

6、byrinthsealwasoptimizedbystudyingtheinfluenceofradialclearance，cavitydepth，tooththickness，numberofcavi—tiesontheLS—BDbalanceperformancerespectively．TheseresultsprovidethebasistheoryguidefortheoptimizationofTEM．Keywords：thrustequalizingmechanism；labyrinthseal；parameteroptimization1前言级泵的失效都是由

7、于平衡装置发生故障造成的¨，因此，轴向力平衡装置的合理设计非常重要。离心泵在工作时，由于叶轮前后盖板结构和压近年来CFD技术快速发展，已被广泛运用到力不对称、液体冲击等原因，叶轮轴系会产生轴向流体计算中。周岭、万映娟等运用CFD软件对泵力，需要平衡装置来平衡轴向力。多级离心泵由于叶轮及流道内流场进行计算，结果与实际较扬程高，其轴向力会很大，轴向力平衡的好坏直接为一致；李伟、马旭丹等通过对平衡装置及叶轮口影响泵的可靠性和效率。在实际使用中，大部分多环内流场计算和动力特性分析娟，与试验结果收稿日期：2015