内装式矿用隔爆多级潜水泵设计

介绍了一种内装式结构的矿用潜水泵的设计方法,分析了底座进水孔、泵盖高度、涡室流道及泵出水口位置对泵水力性能的影响,并优化了这些过流部件的设计;叶轮设置浮动密封环,减少了密封环的泄漏量,可提高泵的容积效率;主轴底端设置导轴承,可减少转子的径向跳动;油室内特殊设计了一种双端面机械密封,保证双端面机械密封摩擦副端面比压始终大于弹簧比压.BQW80-180-90型3级叶轮矿用潜水泵的试验结果表明：设置浮动密封环与导轴承后,泵的流量及扬程参数稳定,整机效率比MT/T 671-2005规定值高8%,与普通橡胶波纹管的双端面机械密封相比,新的密封更加可靠.研究表明：新设计的矿用潜水泵效率指标理想,泵故障率大大降低,可靠性良好.     

锅炉循环水泵机械密封设计探讨

通过IR型热水循环泵轴封结构的更新设计实践，阐述了在水温150℃下机械密封的正确设计方法和组合式密封结构专利技术的优点。实践表明，该组合式密封结构作为锅炉热水循环泵的轴封使用是可行的，可以推广应用。     

基于VOF模型的高温熔盐泵上端密封泄漏分析

为研究熔盐泵上端间隙密封的运行性能,基于SST k-ω湍流模型和VOF模型对熔盐泵上端密封结构性能进行计算,对不同扬程和不同介质条件下的泄漏量、扬程损失以及溢液腔内气液交界面形态进行分析.讨论扬程和介质条件对上端密封性能的影响,总结了关键变量和上端密封性能之间的相关关系.结果显示:泵扬程的增大会使泄漏量增加,如果扬程过大,黏性会对泄漏量产生显著影响;在相同扬程条件下,4种介质在间隙密封进出口的扬程损失差异均很小;间隙扬程损失随着泵扬程的增大而增加,3种泵扬程条件下间隙扬程损失都稍小于泵扬程;在溢液腔中,轴壁面高速旋转会使液体形成不规则的气液交界面和空腔;泵扬程的增大会抬高气液交界面的最高位置,使排液口内充液更多;在清水介质条件下,对该上端密封在不同扬程和流量的泵中下进行测试,在最高压力工况下熔盐泵仍保持稳定运行,未出现严重泄漏.     

关于机械密封的处理方法

机械密封在使用中因管道介质中的杂质和结晶物沉积于密封腔内，使动环和动环座、轴套间的间隙易被阻塞，造成动环在轴向的动作不灵活甚至被卡死、弹簧被腐蚀卡涩而弹性不足．不能提供原设计的端面比压，致使密封面不能良好地贴和，液膜平衡被破坏，导致密封出现微漏。随着结晶物和杂质颗粒进入摩擦副端面,密封面逐渐被磨损，再加上动环轴向补偿不灵，造成密封泄漏量增加，最终导致密封彻底失效。     

泵用机械密封平衡比的研究

探讨了泵用机械密封平衡比的计算方法,提出了机械密封端面润滑状态的新观点及其判别方法,并在此基础上推导出机械密封平衡比的计算公式。应用该公式设计的接触型机械密封是在非流体润滑状态下工作且具有更小的摩擦功率,使它具有小泄漏、长寿命的特点。     

黄河2号离心泵轴向水推力研究

黄河2号泵是我国早期为解决西北地区泥沙磨损问题而研制的一种高扬程提灌工程的多级离心泵，该泵运行在多泥沙介质中，因间隙磨损泄漏引起较大的轴向下不平衡水推力，对该泵轴向水推力进行了分析和计算，指出引起级间密封泄漏的原因，提出了消除轴向水推力的措施。     

基于热固耦合的高温热水泵口环形变分析

为避免高温热水泵在运行过程中出现转子部件咬合现象,对TEG 200-400型高温热水泵的口环间隙进行分析.利用ANSYS Workbench软件,对TEG 200-400型高温热水泵在不同温度下的热固耦合进行有限元分析,得到泵盖冷却水腔有无冷却冲洗以及不同温度条件下的泵口环的形变量.结果表明:冷却腔的冲洗对叶轮口环的位置形变影响较大,高温热水泵的使用过程中,尽量降低泵盖与托架连接处的温度,有利于减小叶轮口环的变形;泵体口环和叶轮口环形变量随介质温度的升高而增大,依据运行介质的温度、泵的自身结构、材料特征等,对热变形进行合理预估并选择设计口环间隙,可避免泵启动及运行时泵体口环与叶轮口环之间的动静摩擦;在250℃设计温度条件下,叶轮口环与泵体口环的半径间隙取为0.6 mm的方案是合理的.研究结果为合理选择叶轮口环和泵体口环之间的间隙提供了一定的依据.     

油气混输泵纯气输送下倾斜端面上游泵送机械密封稳态性能

以纯气体输送时的油气混输泵上游泵送螺旋槽机械密封为研究对象,基于气体润滑理论并采用有限差分法,在考虑密封环发生相对倾斜的情况下,研究操作参数、结构参数及密封环相对倾斜角对密封稳态性能的影响规律和作用机制.数值分析结果表明,相对于平行密封间隙,密封环发生相对倾斜时,会使膜厚减小区域的膜压峰值和膜压高压区范围明显增大,使膜厚增大区域的膜压峰值和膜压高压区范围明显减小;无论研究的参数如何变化,开启力、泄漏率及气膜刚度始终呈现出随着密封环相对倾角增大而增大的变化规律;通过增大转速、设计较小的平衡膜厚或优化型槽结构不仅可有效增强密封的上游泵送能力,以实现被密封介质的零泄漏,还可有效改善密封的开启性和稳定性.     

离心泵泵腔流道液体泄漏量试验与计算方法

设计了针对泵腔流道液体泄漏量测量的专用试验装置,采用改变叶轮轴向位置(即改变泵腔轴向间隙)来改变隙径比的方法,在间隙为0.2 mm、0.3 mm,长度为15 mm密封环条件下,对隙径比为0.127、0.101、0.076、0.051、0.025、0.006的泵腔流道的进出口液体压力和液体泄漏量进行了测试及分析,并提出了泵腔流道液体泄漏量计算公式及其速度系数的确定方法。结果表明:不同隙径比的泵腔流道液体泄漏量系数与压力系数的变化很有规律性,其关系曲线几乎是一些斜直线,但隙径比和密封环间隙对其有较大影响;在泵结构不变情况下,只减小泵腔轴向间隙就能有效地减少液体泄漏量,提高泵容积效率,泵腔轴向间隙最佳取值范围为1~5 mm。     

离心泵泵腔和平衡腔液体压力试验与计算

设计了针对泵腔和平衡腔的液体压力测试装置,采用同一块压力传感器测量不同测点压力的方法,对不同直径平衡孔前、后泵腔和平衡腔的液体压力进行了测试及分析。试验发现,对这种前后密封环直径相同的叶轮,在密封环正常时密封环以上的前、后泵腔液体压力分布是不同的,且后泵腔液体压力普遍较前泵腔液体压力高。基于有、无液体泄漏泵腔液体压力曲线的分析,引入了泵腔液体压力损失系数,提出了设计工况有液体泄漏泵腔液体压力计算公式及其压力损失系数的具体确定方法。并用2台离心泵泵腔液体压力测试结果,验证了设计工况有液体泄漏泵腔液体压力计算公式具有较高的可信度。比较分析了设计工况平衡腔液体压力的理论计算结果和试验结果,验证了设计工况平衡腔液体压力数学模型能准确地预测出平衡腔液体压力,并从控制平衡腔液体泄漏量减少其液体压力及轴向力的角度,提出试验泵的平衡孔直径在6~8 mm较为合适。     

动压机械密封动力槽的优化及换热器面积的确定

针对高温、高压泵的机械密封端面容易出现磨损或烧损的问题,分析了热流体动压机械密封的工作原理;在高温、高压泵上采用了热流体动压机械密封,以及使用API682 32系统作为密封辅助冷却方案．对动压机械密封的端面动力槽作了优化设计;对密封系统的换热器进行了设计计算,使得密封能在较为理想的工作温度下工作．结果表明,在高温热水工况下,冲洗水流量及温度满足设计要求时,端面圆弧槽的密封效果最好,最大使用寿命可达8000h;液膜的承载能力随着密封端面圆弧槽槽数的增加而增加,受槽深的影响比较小;换热面积为0．50m^2的换热器是合理的,并应尽量使用较大换热面积的换热器,使进入密封腔的冲洗水温度低于100℃．     

高压油田注水泵的设计

针对高压油田注水泵缸体存在高低压交变疲劳破坏和氯离子强腐蚀问题,介绍了油田用高压往复式注水泵结构及参数的优化设计;结合高压往复泵液力端和动力端采用倒润滑方式、组合阀、双导向组合密封、新耐蚀材料等新设计与结构进行了分析;解决了高压注水泵的可靠性关键技术问题.试验结果表明,高压柱塞式注水泵在同等功率下泵速可降低约30%~50%,即使在苛刻的使用条件下,高压油田注水泵可靠运转时间大幅度提高.     

汽车冷却水泵高速运行时密封件损伤数值模拟与优化

以某种型号的汽车冷却水泵为研究对象,观察耐久性试验时汽车水泵的失效现象,发现轴封处密封件因为水封出现干烧现象而损伤.为研究该汽车水泵失效原因,以时均N-S方程作为控制方程,采用SST k-ω双方程湍流模型及均相流空化模型对汽车水泵内空化两相流进行数值模拟.模拟计算结果表明,在高温、高速工况下,叶轮后盖板与机械密封之间出现了压力缺失,产生气体,导致橡胶件处水封流动不充分,发生空化现象.文中通过增加泵壳扰流筋及挡水环,改变叶轮平衡孔位置及平衡孔大小,并将数值模拟和试验研究结果进行对比验证.优化结果表明:改变叶轮和泵壳模型,使得叶轮和密封件之间液体流动更加充分,改善了密封件处的空化性能,消除失效现象.研究成果对工程实际具有一定的指导意义.     

船用离心泵抗泥沙防泄漏系统的设计方法

针对我国船舶用离心泵因海水泥沙破坏而造成严重泄漏的问题,在船舶用离心泵设计上采用一种背叶片流体动力密封和机械密封相结合,同时增加清洁水系统来对泥沙水进行分离处理的综合抗泥沙防泄漏方法,即利用旋流器的分离特性将海水中的泥沙进行分离,产生清洁水用于机械密封的润滑和冷却,基于流体动力密封原理,利用叶轮上的背叶片带动液体旋转所产生的离心力,使液体甩向叶轮出口,起到保证洁净水系统压差、阻止泥沙进入轴端密封的作用。进行了旋流器特性研究、机械密封冷却液计算、叶轮背叶片设计、匹配计算,并给出了具体的设计计算方法。     

高温高压磁力泵流场模拟及轴向力分析

为满足炼油装置能够连续性生产的要求,对泵轴的密封性提出很高的要求,研究出用于输送高温热油的磁力泵技术.运用CFX软件对高温高压磁力泵进行全流场数值模拟,分析磁力泵流场的压力、速度、流线分布,比较磁力泵在高温热油介质和常温常压水2种介质下的外特性曲线,同时分析模型泵的轴向受力情况,验证设计的合理性.结果表明：设计的高温高压磁力泵适合在1.0Qd~1.6Qd的流量区间内工作,此时内部流线较为顺畅,叶片压力分布均匀,叶轮叶片未出现脱流现象,运行状况良好;介质的物理特性对磁力泵外特性性能曲线影响不大,磁力泵在高温热油和常温水2种介质下均可适用;内磁转子产生的轴向力相对于其他因素产生的轴向力较小,高温高压磁力泵产生的轴向力随流量的增大而减小,叶轮流道受到的合力随流量的增大而增大,叶轮各部分的静压力减小,总的轴向力减小;对磁力泵的水力结构及轴向力进行了校核,可为高温高压磁力泵设计提供参考.     

基于液气射流的负压蒸汽加热系统设计与试验

针对当前100℃以下的低温加热工艺在农业、化工、食品加工业中存在加热效率低、温度难以精确维持、自动化程度低、设备成本高等问题,集成射流泵抽空技术、PLC控制技术、控温调压技术,设计开发一种基于液气射流的负压蒸汽加热系统。该系统由智能控制系统、液气射流真空循环系统、降温调压系统和循环水调节系统组成,通过液气射流泵抽空提供蒸汽负压环境,结合减温减压装置和PLC智能控制系统对负压蒸汽进行控制,实现负压蒸汽对物料的精准自动化加热。详细阐述负压蒸汽加热系统的工作原理,确定关键部件射流泵设计结构和相关参数,并对其进行流体数值模拟的相关验证,模拟结果与实际误差在10%以内,表明射流泵设计合理可靠性高。对系统的加热性能进行试验,结果表明：基于液气射流的负压蒸汽加热系统可以精确控制蒸汽温度进行加热,同时加热温度曲线平缓,快速升温阶段真空度上下浮动0.003 MPa,平衡阶段真空度上下浮动0.002 MPa,加热温度浮动也在±1℃,更好地适应不同物料的加热温度,在加热效率方面优于水浴加热约2倍。该研究可解决传统水浴加热显热加热不均匀、控制精度差、加热过程缓慢、生产能力较低等问题,为农产品、化工产品深加工的...     

柱形轮毂型式循环水泵的水力及结构特性

为了研究柱形轮毂型式循环水泵的水力及结构性能,采用CFD软件对循环水泵装置进行数值模拟和结构计算,将其与传统球形轮毂轴流泵的水力性能进行对比分析,并通过模型试验验证数据的可靠性.结果表明:轮毂型式的改变主要对叶轮的水力性能产生影响,对导叶和进出水流道的影响很小.在设计工况下,柱形循环水泵装置的扬程3.35 m,效率86.29%,最高效率86.69%;而球形轮毂轴流泵装置的扬程3.19 m,效率85.63%,最高效率85.74%.2种型式的泵装置扬程相差约0.16 m,效率相差约0.66%,性能差距较明显.柱形循环水泵的扬程在全工况下均大于球型轴流泵;循环水泵的效率曲线在设计流量和大流量下均显著高于轴流泵,在小流量下二者的效率曲线差别很小.循环水泵叶轮的最大应力出现在叶轮进口轮毂与叶轮连接区域,最大位移出现在叶片进口靠近轮缘的位置;随着流量的增大,叶片的最大应力和最大位移均逐渐减小.研究结果可以为轴流泵的叶轮设计和发展提供参考依据.     

300 MW轴封型核主泵循环油泵的数值模拟与试验研究

研究了300 MW轴封型核主泵循环油泵的螺旋轴流式叶轮结构功能和性能特点,对循环油泵过流部件的内部流动进行了三维数值模拟,并预测了油泵的水力性能,论证了螺旋轴流式叶轮和径向导叶设计及参数选取的合理性.通过对循环油泵在不同介质温度下的水力性能试验,分析不同油温下滑油黏度对水力性能的影响及其机理.结果表明:在大流量工况下,循环油泵性能的预测结果和试验结果具有较好的一致性;螺旋轴流式结构使循环油泵具有高抗汽蚀性能和高可靠性,但效率仅为10%左右;循环油泵的效率和扬程均随着温度的升高而升高,这是由于滑油黏度随温度升高而减小,叶轮的圆盘摩擦损失、叶轮和导叶流道内部的流动损失均明显减小;循环油泵的水力特性完全满足核主泵推力轴承滑油系统的的运行要求,研究结果可为润滑油系统的分析与设计提供依据.     

潜水污水泵机械密封应用改进

作为潜水污水泵关键部件的机械密封,其可靠性决定潜水污水泵的使用寿命,该文在分析潜水污水泵中常用２的机械密封及其不足之处的基础上,介绍了一种在潜水污水泵中使用的高效可靠的机械密封,该密封结构简单,使用寿命长,工作稳定,便于维修保养。