【摘要】：渣漿泵被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè),但是實際應(yīng)用中渣漿泵的密封有效時間短、密封效果不好的問題一直沒能得到有效的解決,這不僅造成了大量的物力財力損失,更嚴(yán)重還會威脅操作人員的人身安全。因此研究軸封性能更好的渣漿泵,推進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備的自主研發(fā)具有非常重要的意義。本文從解決軸封問題的角度出發(fā),設(shè)計了側(cè)向進(jìn)口結(jié)構(gòu)的渣漿泵。為展開對側(cè)向進(jìn)口渣漿泵與傳統(tǒng)軸向進(jìn)口渣漿泵的對比研究,采用計算機(jī)輔助設(shè)計的方法對兩種不同結(jié)構(gòu)渣漿泵進(jìn)行實體建模和三維流道建模。然后采用數(shù)值模擬對兩種結(jié)構(gòu)渣漿泵的清水性能進(jìn)行了對比分析,通過兩種渣漿泵與250ZJ-I-A75型渣漿泵性能表及性能曲線的對比,對側(cè)向進(jìn)口渣漿泵清水性能做出評價。最后模擬固液兩相流工況下渣漿泵內(nèi)固相濃度及速度分布,對渣漿泵內(nèi)過流部件的磨損規(guī)律進(jìn)行了分析研究。研究成果對渣漿泵的應(yīng)用及發(fā)展有重要的意義。本文主要研究工作及研究結(jié)論如下:1.分析了我國的渣漿泵應(yīng)用研究現(xiàn)狀,對比軸向進(jìn)口渣漿泵與側(cè)向進(jìn)口渣漿泵的結(jié)構(gòu)區(qū)別,分析了軸向進(jìn)口渣漿泵軸封易失效的原因,并對兩種結(jié)構(gòu)渣漿泵進(jìn)行了水力及結(jié)構(gòu)改進(jìn)。2.利用SolidWorks軟件對設(shè)計的兩種渣漿泵全流道進(jìn)行三維建模,將三維水體模型導(dǎo)入ICEM軟件對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分。使用與250ZJ-I-A75型渣漿泵清水性能表相同的工況在FLUENT軟件中對側(cè)向進(jìn)口渣漿泵全流道進(jìn)行了清水工況下的三維數(shù)值模擬計算,對壓力、速度等參數(shù)分布規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明(1)側(cè)向進(jìn)口渣漿泵軸封處的流場比軸向進(jìn)口渣漿泵軸封處流場更穩(wěn)定,側(cè)向進(jìn)口結(jié)構(gòu)能從根本上解決軸封泄露的問題。(2)在相同半徑處,葉片工作面的壓力高于葉片非工作面,隨著徑向距離的增加,主葉片與導(dǎo)葉中的壓力、速度均隨之升高。(3)相對于流量,轉(zhuǎn)速對蝸殼內(nèi)壓力的影響更大,隨流量增加蝸殼中最高壓力值不變,但是高壓區(qū)域增大。3.對側(cè)向進(jìn)口渣漿泵與軸向進(jìn)口渣漿泵在相同工況下水力特性進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明,兩種結(jié)構(gòu)渣漿泵的性能曲線變化趨勢基本一致,側(cè)向進(jìn)口渣漿泵的性能相比軸向進(jìn)口渣漿泵有一定降低:在效率最高點(diǎn)揚(yáng)程降低約11.1%;軸功率降低約9.8%;效率降低約5.2%。4.研究了固液兩相流工況下渣漿泵內(nèi)固相濃度的分布規(guī)律,對渣漿泵過流部件的磨損規(guī)律進(jìn)行了探究。結(jié)果表明,(1)側(cè)向進(jìn)口段內(nèi)在流體繞過軸碰撞的位置固相濃度較高,在該位置易發(fā)生磨損。(2)葉片的進(jìn)、出口位置為易磨損區(qū)域。相比于軸向進(jìn)口渣漿泵,側(cè)向進(jìn)口渣漿泵內(nèi)固體顆粒在葉輪中分布更均勻,且葉片非工作面的固相濃度要高于葉片工作面。(3)沿蝸殼到出口管外側(cè)壁面固相濃度較高,該區(qū)域為磨損易發(fā)生位置。
【圖文】：

（a）軸向進(jìn)口渣漿泵 （b）側(cè)向進(jìn)口渣漿泵圖 1-1 不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)渣漿泵示意圖Figure 1-1 Schematic diagram of slurry pumps with different inlet structures圖 1-1（b）所示為側(cè)向進(jìn)口渣漿泵結(jié)構(gòu)示意圖，該種泵流體實際進(jìn)入葉輪的方向仍然為軸向，但是進(jìn)口法蘭處流體進(jìn)入的方向為徑向，因此稱該種結(jié)構(gòu)為側(cè)向進(jìn)口渣漿泵。該型式泵也就是上世紀(jì) 80 年代從美國引進(jìn)的高質(zhì)泵結(jié)構(gòu)形式。我們對這種進(jìn)口結(jié)構(gòu)的泵進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)軸封位置處于泵頭和軸承箱結(jié)構(gòu)之間，軸封的一側(cè)為大氣壓，靠近泵腔的另一側(cè)為泵的吸入口。由于在泵工作過程中，葉輪對物料抽吸使軸封一側(cè)的壓力很低，這樣軸封處所受壓力很小甚至可能為負(fù)壓。因此選擇簡單的填料密封就能保證軸封效果。在泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，泵內(nèi)流體會有一定的回流，造成軸封處產(chǎn)生微小壓差，，在這種情況下軸封處選擇簡易的機(jī)械密封就能夠?qū)崿F(xiàn)軸封的安全可靠無泄漏。本課題基于側(cè)向進(jìn)口渣漿泵展開研究，對該種結(jié)構(gòu)型式渣漿泵與傳統(tǒng)軸向進(jìn)口渣漿泵的內(nèi)部流場進(jìn)行對比研究。兩種泵靠近軸封處的位置不一樣，側(cè)向進(jìn)口渣漿泵靠近軸封位置為進(jìn)口段軸承一側(cè)，而軸向進(jìn)口渣漿泵軸封位置在蝸殼軸承

碩士學(xué)位論文向進(jìn)口渣漿泵的設(shè)計esign of lateral inlet slurry pump國現(xiàn)有的 ZJ 系列渣漿泵，其水力模型經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)多年的檢驗合市場需求，因此其水力模型有很大的參考價值。受啟發(fā)于美國向進(jìn)料型式結(jié)構(gòu)將有效的改善渣漿泵的軸封泄露情況。本研究對漿泵，主要由托架、軸承部件、側(cè)向進(jìn)口段、出口段、轉(zhuǎn)子部蘭螺栓等組成。本環(huán)節(jié)主要對研究的渣漿泵整體裝配結(jié)構(gòu)及過流計改進(jìn)。側(cè)向進(jìn)口渣漿泵的整體結(jié)構(gòu)（The overall structure slurry pump）
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH38

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本文編號：2663580