【摘要】：激冷水循環(huán)泵作為德士古加壓水煤漿氣化工藝主要設(shè)備對(duì)氣化爐室內(nèi)起降溫增濕和維持室內(nèi)液位等功能,其能否可靠的運(yùn)行直接影響工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。引起機(jī)組不穩(wěn)定的原因諸多,其中由葉輪周向壓力分布不均產(chǎn)生徑向力是主要因素之一。因此,針對(duì)激冷水循環(huán)泵采用導(dǎo)葉式壓水室平衡徑向力問(wèn)題,開(kāi)展導(dǎo)葉對(duì)激冷水循環(huán)泵徑向力的研究,優(yōu)化導(dǎo)葉參數(shù),對(duì)有效降低激冷水循環(huán)泵運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義。本文采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,探究不同的導(dǎo)葉葉片數(shù)、導(dǎo)葉進(jìn)口寬度和導(dǎo)葉與葉輪徑向間隙對(duì)激冷水循環(huán)泵徑向力的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：(1)通過(guò)定常和非定常數(shù)值模擬了無(wú)導(dǎo)葉螺旋形壓水室與導(dǎo)葉式壓水室在不同流量下的流場(chǎng),分析作用在葉輪上徑向力的變化規(guī)律。結(jié)果表明：無(wú)導(dǎo)葉螺旋形壓水室受流量的影響比較大,偏離設(shè)計(jì)流量越大,其徑向力合力和波動(dòng)振幅較大,導(dǎo)葉式壓水室在整個(gè)流量范圍內(nèi)徑向力變化比較平坦,波動(dòng)較小。說(shuō)明導(dǎo)葉式壓水室平衡徑向力的效果較好。(2)對(duì)導(dǎo)葉葉片數(shù)5、6、7、8、9的導(dǎo)葉式壓水室進(jìn)行定常和非定常數(shù)值模擬,分析徑向力隨流量及時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果表明：在整個(gè)流量范圍內(nèi)徑向力隨著葉片數(shù)的增加先減小后增大,葉片數(shù)為8時(shí)徑向力保持較低水平；在設(shè)計(jì)流量葉片數(shù)8相對(duì)于葉片數(shù)5徑向力減小了50%以上,相對(duì)于葉片數(shù)9減小了30%以上；葉片數(shù)5徑向力合力及波動(dòng)振幅較大,葉片數(shù)8較小。說(shuō)明存在一個(gè)較優(yōu)的導(dǎo)葉葉片數(shù)能夠較好的改善葉輪受到的徑向力。(3)基于較優(yōu)導(dǎo)葉葉片數(shù)8不變,分別改變導(dǎo)葉進(jìn)口寬度和導(dǎo)葉與葉輪徑向間隙進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,分析其隨時(shí)間變化對(duì)徑向力的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在小流量時(shí),減小進(jìn)口寬度可以改善葉輪受到的徑向力,但瞬態(tài)徑向力矢量變化較為劇烈；隨著流量的增大,進(jìn)口寬度越大,徑向力合力和波動(dòng)振幅越�。徽f(shuō)明適當(dāng)增大進(jìn)口寬度能夠改善大流量下葉輪受到的徑向力。在小流量時(shí)徑向力隨著徑向間隙的增加先增大后減小,且徑向力矢量分布范圍較寬；在設(shè)計(jì)流量和大流量時(shí)徑向力隨徑向間隙的增加而增大；說(shuō)明適當(dāng)增大徑向間隙,導(dǎo)葉式壓水室平衡徑向力的效果變差。
【圖文】：

廉價(jià)的煤炭轉(zhuǎn)化成為清潔煤氣，由于其使用效率高、污染低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于生逡逑產(chǎn)化工產(chǎn)品、煤的液化Ｗ及循環(huán)發(fā)電等領(lǐng)域［１－３］。由于德±巧氣化爐肉工作溫度逡逑比較高，工藝系統(tǒng)需采用激冷流程，如圖１．１所示。激冷水經(jīng)進(jìn)口段管道流進(jìn)激逡逑冷水循巧泉內(nèi)，葉輪通過(guò)電機(jī)輸入的能量旋轉(zhuǎn)做功傳給激冷水，經(jīng)導(dǎo)葉螺旋線部逡逑分收集從葉輪流出的激冷水，進(jìn)入擴(kuò)散段后實(shí)現(xiàn)了動(dòng)能向壓力能的轉(zhuǎn)化，并使激逡逑冷水速度的大小和方向都得Ｗ改變后再引入鍋室，經(jīng)鍋室沿?cái)U(kuò)散管加壓后送進(jìn)氣逡逑化爐室內(nèi)。如圖１．２所示，進(jìn)入氣化爐內(nèi)的激冷水，一部分與氣化爐內(nèi)的合成氣逡逑接觸，對(duì)其降溫增濕，另一部分保持氣化爐內(nèi)的激冷室液位穩(wěn)定【４－６］。因此，激逡逑冷水循環(huán)泉作為水煤漿氣化工藝重要的設(shè)備，對(duì)激冷水循環(huán)累在高溫高壓環(huán)境下逡逑能長(zhǎng)周期安全可靠運(yùn)行提出更高的要求。逡逑１－襯板２－導(dǎo)葉３－葉輪４－軸套５－累殼６－葉輪鍵７－聚蓋組件８－軸逡逑９－機(jī)械密封１０－密封壓蓋組件１１－軸承座１２－軸承１３－鎖緊螺母１４－聯(lián)軸器逡逑圖１．１激冷水循環(huán)累裝配圖逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｔ

逡逑單蝸殼離屯、冢進(jìn)行試驗(yàn)，研究了徑向力與流量系數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。由圖１．４所示，，逡逑測(cè)試結(jié)果表明，隨著流量系數(shù)的增加，Ｘ軸上的徑向?yàn)槌尸F(xiàn)先減小，后增大的趨逡逑勢(shì)，Ｙ軸上的徑向力呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，在流量系數(shù)０．１附近徑向力接近為零［２４］。逡逑但Ｃｈａｍｉｅｈ得到的徑向力與流量系數(shù)關(guān)系的曲線與Ｄｏｍｍ和Ｈｅｒｇｔ測(cè)量的結(jié)果逡逑有所差異，徑向力數(shù)值偏大。另外由圖１．４可知，轉(zhuǎn)速對(duì)徑向力也存在影響，但逡逑影響不大，規(guī)律性不明顯。逡逑＆邋巧邋Ｉ邋邋—＇邋｜｜邐Ｉ邐？邐■邐？邋－＇邋？逡逑化＂－－＾邋－逡逑（Ｕ２－！煃抑＊化＊邋奮－逡逑＼Ａ巧口邋１化１１邋？邋，Ｌ邋一－－＊－逡逑化…＂邐＼、＾邐？化ＷＴ邐－逡逑＞邋Ｍ＼邋ＣＷ＂巧？化，邐逡逑－０．０２邋－邋＼逡逑＼逡逑－０．０４邋－邐＼邐＼邐？逡逑－化邋Ｍ邋－邐＼邐■逡逑－０．加－邐、氣邋＼逡逑＂W'＂０邐０＾２＿—０６—■娭—ｏｉｉｏ—■而＿０＾４逡逑竟ｍ，逡逑圖１．３徑向力與流量系數(shù)關(guān)系比較逡逑Ｆｉｇ邋１．３邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｒａｄｉａｌ邋ｆｏｒｃｅ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｆｌｏｗ邋ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ逡逑江＂７邐Ｉ邐Ｉ邋Ｉ邐Ｉ邋Ｉ邋Ｉ逡逑４
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ545

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本文編號(hào)：2705770