悬臂式多级离心泵转子动力学特性研究

发布时间：2017-04-29 20:15

  本文关键词：悬臂式多级离心泵转子动力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：悬臂式多级离心泵在国民经济各个领域被广泛的应用,其结构形式引起的陀螺效应对多级泵安全性有极大的影响,鉴于其独特的结构形式,对悬臂式多级离心泵的振动研究十分重要。本文通过对悬臂式多级离心泵的数值模拟,重点研究了不同工况下各级叶轮所受径向力、轴向力分布规律,“干湿态”下临界转速及振型,流体激振力与不平衡质量对临界转速、瞬态响应、谐响应的影响。同时采用振动故障测试仪进行振动频谱及轴心轨迹实验,旨在揭示影响悬臂式多级离心泵转子系统稳定性的主要因素,找出抑制系统失稳的主要方法及措施,提高悬臂式多级泵的稳定性与安全性。本文主要工作和研究成果有:1.对国内外转子动力学及故障诊断技术的研究进展进行了系统总结,并提出了本文的主要研究内容。基于CFX进行定常与非定常数值模拟,得到了该多级泵的外特性特征,并对径向力、轴向力进行分析。通过与外特性试验值进行对比分析,结果表明在设计点工况下的数值模拟准确性较高。2.采用SAMCEF动力学软件对悬臂式转子部件进行一维梁模型、二维傅里叶模型和三位实体模型下的临界转速计算,对比分析临界转速以及振型图差异。结果表明三种模型下的临界转速差异不大,且比传统公式方法计算得到的临界转速值高。考虑密封力激励后的临界转速无明显增大,但振动幅值减小明显,说明口环密封力对提高悬臂式多级泵转子的稳定性有一定作用。3.基于瞬态响应分析,研究“干态”下不平衡质量大小、不同启动时间对悬臂式转子系统的影响。考虑口环密封力、流体激振力、附加水体质量下的“湿态”瞬态响应,得到不同参数下的轴心轨迹曲线以及位移响应曲线。4.基于谐响应分析,分析干态和湿态下转子系统的加速度与频率关系曲线,得到不同模型下的响应图。干态瞬态响应主要分析不平衡质量相位对转子系统临界转速及径向位移的影响,湿态响应主要分析口环间隙力与流体激振力对转子系统的影响。5.采用ADRE 408振动故障测试仪对悬臂式多级泵进行不同运行工况下的振动监测以及轴心轨迹测量。主要分析各级泵体之间的振动频谱特征、不同工况下的轴心轨迹曲线以及有无不锈钢壳体对悬臂式多级泵振动的影响。通过滤波对实测的轴心轨迹曲线进行故障分析,结果表明转子部件存在不平衡质量以及不对中现象;最大径向位移幅值小于叶轮与导叶间的单边间隙,避免了径向摩擦。
【关键词】：悬臂式多级离心泵 转子动力学 临界转速 瞬态响应 谐响应 振动频谱 轴心轨迹
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O347.6;TH311
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 课题研究背景及意义13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 转子动力学的发展历史13-14
• 1.2.2 故障诊断技术的研究现状14
• 1.2.3 转子动力学的研究现状14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 数值模拟计算17-31
• 2.1 悬臂式多级离心泵的基本参数17-18
• 2.2 内部流动区域的三维建模及网格划分18-22
• 2.2.1 三维建模18-19
• 2.2.2 全流场网格划分19-22
• 2.3 数值模拟设置22-23
• 2.3.1 湍流模型选择22
• 2.3.2 边界条件设置22-23
• 2.4 数值求解及结果23-24
• 2.5 试验结果与数值模拟结果对比分析24-26
• 2.6 多级离心泵径向力计算26-27
• 2.7 多级离心泵轴向力计算27-30
• 2.7.1 轴向力经验公式计算28
• 2.7.2 轴向力数值模拟计算28-30
• 2.8 本章小结30-31
• 第三章 悬臂式多级泵转子临界转速分析31-49
• 3.1 研究对象临界转速的基本理论31-33
• 3.1.1 临界转速的定义31-32
• 3.1.2 临界转速的计算方法32
• 3.1.3 基于邓克莱法的一阶临界转速计算32-33
• 3.2 轴承动力特性系数的求解33-35
• 3.2.1 轴承简化33-34
• 3.2.2 轴承刚度的计算34-35
• 3.3 环压密封的动力特性系数求解35-39
• 3.3.1 环压密封工作原理及动力学影响35-36
• 3.3.2 环压密封动力特性系数的计算36-39
• 3.4 SAMCEF Rotor有限元软件介绍39
• 3.4.1 计算软件介绍39
• 3.4.2 计算模型的选择39
• 3.5 三种计算模型的一阶临界转速分析39-45
• 3.5.1 一维转子系统的一阶临界转速及振型分析40-41
• 3.5.2 二维转子系统的一阶临界转速及振型分析41-43
• 3.5.3 三维转子系统的一阶临界转速及振型分析43-45
• 3.6 轴承刚度对临界转速的影响45-46
• 3.7 基于Samcef Rotor的“湿态”临界转速分析46-48
• 3.8 本章小结48-49
• 第四章 瞬态响应分析49-60
• 4.1 转子允许不平衡量的计算49
• 4.1.1 转子不平衡质量的定义49
• 4.1.2 转子允许的剩余不平衡量49
• 4.2 考虑不平衡质量的瞬态响应分析49-54
• 4.2.1 瞬态响应前处理设置50
• 4.2.2 转子各部件的瞬态响应分析50-53
• 4.2.3 不平衡质量对瞬态响应的影响53-54
• 4.3 不同启动时间下的瞬态响应分析54-55
• 4.4“湿态”下瞬态响应分析55-59
• 4.4.1 考虑口环动力特性的瞬态响应分析55-56
• 4.4.2 考虑流体激励力的瞬态响应分析56-58
• 4.4.3 考虑流体附加质量的瞬态响应分析58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 谐响应分析60-65
• 5.1 谐响应分析的使用条件60
• 5.2 谐响应求解设置60
• 5.3“干态”下的谐响应分析60-62
• 5.3.1 不平衡质量对谐响应分析的影响60-61
• 5.3.2 不平衡质量相位对谐响应分析的影响61-62
• 5.4“湿态”下的谐响应分析62-64
• 5.4.1 考虑流体激振力的谐响应分析62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 悬臂式多级离心泵现场测试65-77
• 6.1 故障诊断的基本图谱65
• 6.2 振动传感器的选择65-66
• 6.2.1 位移传感器的选择65
• 6.2.2 传感器安装位置65-66
• 6.3 振动故障测试仪参数选择66-67
• 6.4 悬臂式多级离心泵的振动试验分析67-71
• 6.4.1 泵进出口振动试验分析68-69
• 6.4.2 各级泵体振动试验分析69-71
• 6.5 悬臂式多级离心泵的轴心轨迹试验分析71-76
• 6.5.1 不同工况下轴心轨迹测试及分析71-73
• 6.5.2 轴心轨迹滤波分析73-76
• 6.6 本章小结76-77
• 第七章 总结与展望77-80
• 7.1 研究总结77-78
• 7.2 工作展望78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目及取得的成果85
• 论文发表与专利申请85
• 参与科研项目85
• 已获奖项及成果85

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 卢思玮;;多级离心泵的节能改造[J];广东科技;2008年03期

2 李建;晓峰;;浅谈多级离心泵检修技术要点[J];黑龙江科技信息;2008年33期

3 张建晨;;多级离心泵振动超标原因分析及对策[J];化工设备与管道;2010年04期

4 陈伟;;多级离心泵转子与轴部故障诊断技术研究[J];科技信息;2010年29期

5 孙克胜;;浅析分段式多级离心泵的维修[J];黑龙江科技信息;2012年24期

6 贾广波;;多级离心泵振动原因分析[J];河南科技;2013年15期

7 赵洪文;;多级离心泵平衡系统设计原理[J];科技信息;2011年32期

8 李宇;赖定缘;;锅炉给水多级离心泵频繁故障原因分析及改造[J];河南科技;2013年20期

9 程云章;张伟国;骆宾海;吴文权;;多级离心泵内部流场数值模拟与节能技术研究[J];水电能源科学;2010年10期

10 王勃,杨滢山;混烃泵泄漏原因的分析及解决措施[J];新疆地质;2002年04期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 沈江;徐晓初;王晓芳;;基于DS系列卧式多级离心泵的介绍及应用[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年

2 沈江;徐晓初;王晓芳;;基于DS系列卧式多级离心泵的介绍及应用[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年

3 姚春玲;王春华;刘锟;丁丽娟;;冲压焊接离心泵的特点和发展现状[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年

4 易玲;李志鹏;陈艳慧;徐达;;基于fluent分析叶片数对自平衡多级离心泵首级叶轮性能的影响[A];第十九次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 李豫黔;国内首个多级离心泵状态监测实验场建成[N];中国工业报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 田亚斌;高速多级离心泵转子动力特性研究[D];兰州理工大学;2012年

2 平仕良;大功率高压多级离心泵转子动力学分析及其特性研究[D];浙江大学;2012年

3 周卫东;离心式井底增压系统设计与数值模拟研究[D];中国石油大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 桑迪科;冲压式多级离心泵内流场数值模拟及水力性能研究[D];华南理工大学;2010年

2 戴菡葳;转子时序对多级离心泵性能影响的数值模拟与试验研究[D];江苏大学;2015年

3 魏许照;MD450-60型多级离心泵参数化建模及平衡装置的改进研究[D];辽宁工业大学;2016年

4 钟家鼎;重型多级离心泵穿杠螺母拧紧装置的设计[D];辽宁工业大学;2016年

5 王正位;基于GPRS的多级离心泵远程技术支持系统设计[D];辽宁工业大学;2016年

6 饶昆;基于流固耦合的多级离心泵非定常流动特性及诱导振动分析[D];浙江理工大学;2016年

7 王伟;多级离心泵水动力噪声研究[D];江苏大学;2016年

8 何勇冠;超低比转速自平衡多级离心泵水力优化与结构分析[D];江苏大学;2016年

9 冯琦;悬臂式多级离心泵转子动力学特性研究[D];江苏大学;2016年

10 李瑞光;大流量冲压焊接多级离心泵设计方法与内流机理研究[D];山东理工大学;2011年

  本文关键词：悬臂式多级离心泵转子动力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：335549