發(fā)布時間：2020-11-22 14:33

　　 離心泵作為最常用的的流體輸送設備,在工業(yè)生產(chǎn)領域扮演著不可或缺的角色。實際應用中,由于其復雜的內部結構,泵內流體始終處于三維、粘性和非定常的流動狀態(tài),這種非定常流動引起的壓力脈動對離心泵的平穩(wěn)運行有很大危害,嚴重時甚至會造成葉片折損等典型故障的出現(xiàn)。針對上述問題,本文以單級單吸離心泵為研究對象,以改善泵內流體的流動狀態(tài)、提高離心泵工作的穩(wěn)定性和可靠性為目標,在離心泵的葉輪結構參數(shù)優(yōu)化以及葉片折損故障的診斷方面開展了相關研究,具體的研究內容如下。(1)在葉輪結構的水力設計中,充分考慮到改善泵內流體流動狀態(tài)這一因素的重要性,以減小能量損失、提高葉輪的抗汽蝕性能以及改善泵內流體的流動狀態(tài)為目標,建立優(yōu)化數(shù)學模型。將優(yōu)化數(shù)學模型編寫成M文件,并根據(jù)泵的性能要求確定葉輪結構參數(shù)的變化范圍,利用Matlab軟件中的遺傳算法工具箱對數(shù)學模型進行多目標優(yōu)化。分析優(yōu)化后的方案,離心泵的工作效率、抗汽蝕性能和運行穩(wěn)定性都有一定程度的提高。(2)根據(jù)優(yōu)化后的葉輪結構參數(shù),通過計算得出與其相匹配的蝸殼部件的結構參數(shù)。使用Pro/E軟件建立離心泵的三維流體模型,采用ICEM CFD軟件對泵的流體模型作非結構化網(wǎng)格劃分,最后在Fluent軟件中對離心泵分別進行穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬和瞬態(tài)數(shù)值模擬,得到離心泵內部流場的壓力分布云圖以及壓力脈動數(shù)據(jù)。對比優(yōu)化前后泵內流場的壓力脈動強度,結果顯示,經(jīng)過優(yōu)化后泵內流體的流動狀態(tài)得到了改善。(3)建立葉片發(fā)生1/2折損故障的離心泵模型,通過數(shù)值模擬得到故障工況下流場內的壓力脈動數(shù)據(jù)。采用頻譜分析法對正常工況和故障工況的壓力脈動進行分析,比較兩種工況壓力脈動信號的頻譜圖,完成對離心泵葉片折損故障的判斷識別。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH311
【部分圖文】：

第 1 章 緒 論研究背景與研究意義心泵是一種常見的旋轉機械，多用于流體的輸送作業(yè)，圖 1-1 是單級單構示意圖。由于離心泵體積小、重量輕以及運行空間廣等特點，在工業(yè)水、石油化工、和過程裝備等重要領域都有大規(guī)模的應用。尤其在工域，隨著工業(yè)技術水平的不斷進步，生產(chǎn)系統(tǒng)也在逐步向連續(xù)化、一方向發(fā)展[1-3]，人們對離心泵的使用也提出了更高的要求。離心泵結構上常常在高溫、高速等惡劣環(huán)境下工作，很容易產(chǎn)生一些故障問題，現(xiàn)工作異常，將會引發(fā)與其配套設備的連鎖反應，造成整個生產(chǎn)系統(tǒng)企業(yè)和社會造成巨大的損失。因此，為了更好地服務當前生產(chǎn)的需要心泵穩(wěn)定、可靠的運行，成了當前離心泵研究領域的一項重要課題。

第 2 章 離心泵葉輪參數(shù)多目標優(yōu)化mvhf (x)=P+P+P1蝕余量數(shù)學模型泵運行中葉輪處于高速旋轉狀態(tài)，在葉輪的作用下介質從泵的出泵腔內的壓強接近真空狀態(tài)。由于泵內外存在著一定的壓差，促低壓側流動，如果低壓區(qū)域的壓力值接近某極限值（介質在該溫為極限值）時，泵腔內發(fā)生汽化現(xiàn)象，介質汽化產(chǎn)生的汽泡跟隨力較高的地方時，汽泡又迅速凝縮、破滅，為了填充這一空間，碰撞，形成液流對葉輪表面的連續(xù)高速沖擊，隨著時間的推移，為持續(xù)的流體沖擊而發(fā)生剝蝕，這種現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。汽蝕過音、振動以及壓力脈動等現(xiàn)象，給離心泵的正常運行帶來非常嚴的吸上裝置為例，如圖 2-1 中K 點就是最容易發(fā)生汽蝕的地方。

燕山大學工程碩士學位論文( )( )6.72204134.418.76cos0.14882020134.44020coscos20128.5°-°°°°°=+tyü íìú ùê é+-=°qqr型繪制新建一個草繪文件，以坐標原點為圓心，繪制兩個直圓，在基準工具欄下選擇通過方程建立曲線，設定坐標葉片型線方程式(3-5)，繪制完成后的葉片線型曲線如( ( ))( ) íì==**+=*ù018.761cos0.1488206.72134.4zrthetathetat
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本文編號：2894598