本文關(guān)鍵詞：低溫潛液泵軸向力平衡裝置特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：低溫潛液泵作為低溫深冷液體的新型輸送泵,憑借特殊的結(jié)構(gòu)和工作方式,具有安全、無泄漏、可靠性高等優(yōu)點,在液化天然氣等產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛。軸向力平衡裝置作為低溫潛液泵中的重要部件,用于平衡葉輪軸系上作用的軸向力,提高軸和軸承等關(guān)鍵零部件的使用壽命,確保泵在苛刻的環(huán)境中有較強的工作可靠性。低溫潛液泵平衡裝置的設(shè)計比普通離心泵平衡裝置需要考慮更多因素,如內(nèi)部流體的溫升、平衡裝置軸向剛度等。本文對平衡裝置特性進行了深入研究,為解決低溫潛液泵的軸向力平衡問題提供依據(jù)。本文針對所研究的低溫潛液泵進行了軸向力的分析與計算,并提出改進的平衡裝置結(jié)構(gòu),得到了徑向間隙-平衡盤(GS-BD)、徑向迷宮-平衡盤(LS-BD)和徑向迷宮-端面加工動壓槽平衡盤(LS-SGBD)三種平衡裝置。應(yīng)用Fluent軟件,對不同平衡裝置內(nèi)部流場進行了數(shù)值計算,得到流場壓力、速度和溫度分布等物理參數(shù),及平衡力、軸向穩(wěn)態(tài)剛度、剩余有效平衡力、泄漏率等平衡裝置性能參數(shù)的變化規(guī)律。對比分析可知LS-BD平衡裝置和LS-SGBD平衡裝置具有軸向剛度大、泄漏率小等優(yōu)點,并且LS-SGBD平衡裝置可以在軸向間隙減小至一定值后,產(chǎn)生較大動壓力大幅提高平衡力及軸向剛度,能夠顯著提高平衡裝置的可靠性。研究了平衡裝置的主體結(jié)構(gòu)參數(shù)、迷宮結(jié)構(gòu)參數(shù)及動壓槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對平衡性能的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)參數(shù)對正常工作時的平衡裝置性能影響最大,迷宮結(jié)構(gòu)參數(shù)可以優(yōu)化平衡裝置性能,動壓槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對小軸向間隙下的動壓效應(yīng)有決定作用。設(shè)計和制造了試驗平衡裝置,搭建了平衡裝置試驗系統(tǒng)。通過試驗分別研究了平衡裝置中迷宮結(jié)構(gòu)參數(shù)及工況參數(shù)對平衡性能的影響。試驗結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果較為一致,驗證了計算方法的正確性。本文對低溫潛液泵平衡裝置性能的研究,闡明了低溫潛液泵平衡裝置設(shè)計的關(guān)鍵問題及解決方案,并且給出了相應(yīng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選區(qū)間,對指導(dǎo)低溫潛液泵的設(shè)計具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：低溫潛液泵 平衡裝置 平衡特性
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 符號說明14-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 課題來源、研究目的及意義16
• 1.2 低溫潛液泵及其軸向力平衡裝置16-18
• 1.2.1 低溫潛液泵16-17
• 1.2.2 低溫潛液泵平衡裝置17-18
• 1.3 軸向力計算及平衡裝置研究進展18-22
• 1.3.1 軸向力計算方法研究進展18-20
• 1.3.2 平衡裝置結(jié)構(gòu)的研究進展20-22
• 1.3.3 液體迷宮密封的研究22
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容22-24
• 第二章 低溫潛液泵軸向力分析及平衡裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計24-32
• 2.1 葉輪軸系的軸向力分析與計算24-27
• 2.1.1 葉輪蓋板外表面壓力分布不相同產(chǎn)生的軸向力25-26
• 2.1.2 動反力26-27
• 2.1.3 軸肩和軸端等結(jié)構(gòu)因素產(chǎn)生的軸向力27
• 2.2 低溫潛液泵平衡裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計27-30
• 2.2.1 GS-BD平衡裝置27-28
• 2.2.2 LS-BD平衡裝置28-29
• 2.2.3 LS-SGBD平衡裝置29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第三章 低溫潛液泵平衡裝置性能數(shù)值研究32-48
• 3.1 平衡裝置主要性能參數(shù)32-33
• 3.2 平衡裝置性能的數(shù)值計算33-37
• 3.2.1 計算模型33-34
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分34
• 3.2.3 控制方程34-35
• 3.2.4 湍流模型35-36
• 3.2.5 邊界條件和計算方法36-37
• 3.3 計算結(jié)果及分析37-47
• 3.3.1 平衡裝置內(nèi)部壓力分布37-40
• 3.3.2 平衡裝置內(nèi)部速度分布40-42
• 3.3.3 平衡裝置的平衡力42-43
• 3.3.4 軸向剛度43-45
• 3.3.5 溫度分布45-46
• 3.3.6 泄漏率與容積效率46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 低溫潛液泵平衡裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)分析48-66
• 4.1 平衡裝置主體結(jié)構(gòu)參數(shù)對平衡性能影響48-54
• 4.1.1 平衡盤外徑R_2對平衡性能影響48-51
• 4.1.2 平衡盤內(nèi)徑R_3對平衡性能影響51-54
• 4.2 迷宮結(jié)構(gòu)參數(shù)對平衡裝置性能影響54-57
• 4.2.1 密封間隙b_1對平衡性能影響55
• 4.2.2 空腔深度h對平衡性能影響55-56
• 4.2.3 齒寬l_1對平衡性能影響56
• 4.2.4 齒數(shù)n對平衡性能影響56-57
• 4.3 螺旋動壓槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對平衡性能的影響57-63
• 4.3.1 螺旋角α對平衡性能的影響58-59
• 4.3.2 槽深h_g對平衡性能的影響59-61
• 4.3.3 槽寬比γ對平衡性能的影響61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-66
• 第五章 平衡裝置性能試驗研究66-78
• 5.1 平衡裝置性能試驗系統(tǒng)66-70
• 5.1.1 平衡性能試驗裝置67-68
• 5.1.2 輔助系統(tǒng)68-70
• 5.2 試驗內(nèi)容70-71
• 5.3 試驗結(jié)果與分析71-76
• 5.3.1 迷宮結(jié)構(gòu)參數(shù)對平衡性能的影響試驗72-75
• 5.3.2 工況參數(shù)對平衡性能的影響試驗75-76
• 5.4 本章小結(jié)76-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-80
• 6.1 總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-86
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86-88
• 作者及導(dǎo)師簡介88-89
• 附件89-90

【參考文獻】

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本文編號：367978