大型海水淡化高压泵轴向力动态平衡的研究

发布时间：2020-05-13 18:26

【摘要】：高压泵是反渗透海水淡化系统中的关键设备。目前,我国绝大多数海水淡化高压泵采用节段式多级离心泵,转子轴向力的平衡都采用自动平衡装置。因此,轴向力平衡装置工作的好坏是直接影响泵可靠运行的主要因素。海水淡化高压泵采用变频调节运行,保持恒流量,泵的出口压力依据反渗透系统要求而定,一般在5.5MPa~6.2MPa范围之内。运用传统的计算方法,往往不能得到准确的轴向力,轴向力平衡装置达不到理想的效果,对泵的稳定运行存在较大的威胁性。因此,准确的计算轴向力是泵高效运行的重要保障。轴向力动态平衡的研究内容是依托“十三五”国家重点项目《大型膜法海水淡化关键设备及部件开发》(2017YFC0403703)中大型海水淡化高压泵的研究课题。通过理论模拟与试验相结合的方法,研究不同转速和流量工况下泵腔压力的分布规律;在此基础上,编制轴向力设计计算程序,并优化设计出轴向力动态平衡装置。主要研究内容有:(1)对海水淡化高压泵的单级模型泵采用数值模拟的方法,研究了高压泵内部流场及不同工况下泵腔内压力分布规律,分析了其内部流场的压力分布、速度分布。结果显示,前、后泵腔沿径向的压力变化趋势一致,在同一半径处前泵腔压力和后泵腔压力大致相同;随流量增加,泵腔压力增大的梯度变大,随转速增加,泵腔压力增大的梯度变小;同时,研究了叶轮与导叶的不对中对泵腔压力分布的影响,不对中不仅会降低泵的扬程和效率,还会不同程度的增加轴向力的大小。(2)对模型泵进行压力分布试验研究,将不同流量、转速工况下泵腔压力分布的规律试验和模拟结果进行对比分析。结果表明:泵腔压力分布规律试验与模拟结果变化趋势大致相同,在小流量工况点模拟与试验的误差较大;对不同工况下,轴向力的模拟值、试验值、理论公式计算值三者进行对比分析,试验值与模拟值的误差较小,试验与理论公式计算值的误差较大。(3)以理论计算为基础,结合试验得到的泵腔压力分布规律,运用vb汇编语言工具编写的轴向力平衡装置设计程序,优化设计了满足工程需求的高效的平衡装置。针对优化的平衡装置运用数值模拟进行内部流场分析,结果显示,数值模拟和理论计算的平衡力误差较小。(4)通过高压泵运转试验,对比不同间隙和不同材料平衡装置回水温升,优选出平衡装置的优质材料;100小时运转试验后,通过高压泵解体检查,验证了平衡装置是可靠的。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P747.5

【参考文献】