密封间隙力对泵临界转速的影响.pdf

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1、lGM通用祝税觥z．、『l“川mjjH82沈阳透平机械股份有限公司(辽宁10869)林茂武李凯华于百芳【摘要】基于泵产品临界转速的实际计算和国外泵行业研究报告，阐述了密封间隙力对计算泵临界转速的重要作用，提出要以湿态临界转速计算结果作为安全裕度的判据。【关键词】水泵临界转速湿态密封间隙力一、前言离心式水泵的转子动力学特性与其他旋转机械的转子动力学特性的不同之处，就是前者在计算转子临界转速时必须考虑到密封间隙力对临界转速的影响。大量研究结果表明水泵转子在空气中临界转速(即干态临界转速)与在水中的临界转速(即湿态临界转速)差异

2、极大。例如一台多级泵转子计算其干态临界转速是柔性转子，而计算其湿态临界转速则为刚性转子，这主要是由于密封间隙力影响的结果。而泵都是在湿态下运行，故对水泵产品的临界转速计算考虑密封间隙力的作用就尤为重要。二．关于密封间隙力问题1)研究密封间隙力问题需要做大量的试验，国内泵行业在这方面的科研成果报道不多，而国外比较著名的泵制造企业与大学合作开展了大量的试验研究工作，而且很有成效。早在1956年，前苏联学者洛马金就开始了这方面的研究工作。洛马金指出，高压锅炉给水泵转子处于偏心位置时，泵密封处所产生的力对给水泵的临G糊通用栅麓、v

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4、20139第8期界转速有极大影响。他的观点是当液体沿叶轮13环及平衡鼓等环状密封间隙轴向流过时会产生一个力，这个力对泵的临界转速影响很大。这个力是密封处沿圆周变化的压力，此力方向是沿着径向与I：I环偏移方向相反，如图1所示。2)德国KSB公司的研究报告指出：“每一个轴向图1环状密封间隙示意图流过的节流间隙就是一个静压轴承，在结构上视为一个支撑。”流过环形节流间隙的力称为回位力。KSB公司的回位力与洛马金教授的负质量力都是因流过密封间隙的具有一定压力的液体而产生，所以统称“密封间隙力”。3)在1

5、990年前后，当时沈阳水泵厂引进英国海E平台注水泵的制造技术，同时也引进了英国M&P公司关于计算泵临界转速方面的软件“rotor”程序。“rotor”程序是英国曼彻斯特大学与当时英国M&P泵业公司共同试验研究的成果。他们把密封间隙力视为刚度与阻尼来考虑，他们认为环状密封间隙内的液膜刚度翳实际上是增加了泵转子的支撑刚度从而提高了泵的转子临界转速。三．多级泵临界转速计算计算所用软件即是“rotor”程序，计算对象选沈鼓集团石化泵公司一台多级泵产品。该泵为卧式双壳体结构，内壳体为径向多级节段式离心泵，轴承采用四油楔滑动轴承及多块

6、米切尔推力轴承强制润滑。泵工作转速4600r／min，流量Q=160m3／h，单级扬程H=285m(共9级叶轮)，轴承跨距l851．4mm，泵轴材料密度7750kg／m3，弹性模量205．9GPa，根据转子结构图及零件图建立转子(湿态)支撑力学模型如图2所示。轴系节点划分原则是：在轴变径处、刚度变化通用祝税制造GIqlli，lf臻ifⅢ弧触。《密封口环直径D=132mm，密封间隙b=0．4mm，压差p=0．67MPa。(3)次级叶轮入口处密封FI环长度L=27mm，密封口环直径D=152mm，密封间隙b=0．4mm，压差p

7、=1．31MPa。(4)次级叶轮轮毂处密封口环长度L=19mm，密封13环直径D=132mm，密封间隙b=0．4mm，压差p=0．67MPa。考虑到泵在工作运行中会有磨损发生，因此按设计间隙、1．5倍设计间隙fH2倍设计间隙三种情况计算临界转速。四．结语图2转子支撑力学模型处、轴承处、附加质量中心处、环状压力密封中心处均设立节点。下面重点对主要环状压力密封部位节点数据做一介绍。(1)首级叶轮人口处密封13环长度L=27mm，密封13环直径D=168mm，密封间隙b=0．4mm，压差P=1．34MPa。(2)首级叶轮轮毂处密

8、封口环长度L=19mm，1)对泵产品应以湿态临界转速计算为主要判据，1二态临界转速计算只做参考。2)根据洛马金理论及公式可以推出泵的湿态临界转速值与环状压力密封两端压差成正比；与密封环长度成正比；与密封环半径成正比。但是与密封环间隙值成反比。3)当环状压力密封的间隙设计合适时会提高泵的临界转速，但因磨损等原因间隙变大时临界转速会下降。同样一台泵开始是刚性转子，但当间隙变大，临界转速下降就可能变成柔性转子。因此泵产品在运行一定时期后，发现振动逐渐加大时要及时更换密封Fl环也是一项重要措施。GM(收稿日期：2013／07／08

9、)合成气制乙二醇成套技术中试研究通过评议近日中国石化重点科技开发项目——l000t／a合成气制乙二醇成套技术中试研究，通过中国石化科技开发部组织的专家评议。该项研究由上海石油化工研究院联合上海工程公司、中国石化工程建设公司及扬子石化共同研究，开发了l000t／a合成气制乙二醇(SCMEG)中试成套技术，