反渗透海水淡化高压泵转子动力学特性分析及计算

发布时间：2017-12-10 05:18

  本文关键词：反渗透海水淡化高压泵转子动力学特性分析及计算

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【摘要】：在反渗透海水淡化工程中,大型轴向吸入高压泵采用海水润滑轴承。由于海水粘度低,转子大型化,泵内流动状态复杂等,使得滑动轴承和转子动力学特性成为影响泵可靠运行的两个关键因素。本文就是针对这两方面问题开展试验研究、理论计算和分析。首先,依托国家自然基金项目《海水淡化高压泵水润滑轴承-转子耦合系统瞬态动力特性研究》,以滑动轴承为研究对象进行了试验分析。优选出了最佳轴承参数,并应于大型海水淡化高压泵产品中。依托“十二五”国家科技支撑项目《海水淡化高压泵及增压泵研制》,针对其中液体高压泵润滑轴承和转子动力学特性的内容,应用国家自然基金项目的研究成果,并进行了海水淡化多级高压泵转子的动力学分析和计算。以下为主要内容与研究成果:1.液体滑动轴承的试验研究。设计6组不同长径比和轴承间隙的轴承,对周向压力以及轴心轨迹进行试验研究,优选出最佳轴承参数:长径比L/D=1,轴承相对半径间隙系数δ/D=1/800。2.求解水润滑轴承液膜动力特性系数,为后续的转子动力学分析提供轴承数据。基于MATLAB对液膜的静特性进行计算,得到液膜的承载力、离心率、扰动压力进而得到以及液膜的刚度系数矩阵和阻尼系数矩阵。3.万吨级高压泵样机的转子动力学分析和计算。通过对4,6,8,10,12级叶轮的转子系统进行了转子动力学特性计算和分析,得到级数与临界转速的规律以及使转子稳定运行的级数范围。结果表明:叶轮级数越多,相应转子的临界转速越低;在4~8级时,转子在额定转速的安全裕度内工作;10~12级时,转子运行转速不安全。4.转子系统瞬态响应的计算和分析。研究了海水淡化多级高压泵在工作转速运行以及启动过程中残余不平衡质量引起的瞬态响应情况,以及考虑到液膜非线性刚度时,液膜发生半频涡动时的瞬态响应。结果表明:在工作转速稳定运行以及启动时,不同位置的转子部件响应大小不同;对于因非线性液膜力引起半速涡动的轴承,其残余不平衡质量引起的响应会使轴承的运动轨迹发散直至发生干摩擦。5.转子系统谐响应的计算和分析。通过对转子系统分别施加残余不平衡质量和激励力,得到以这两种方式施加简谐信号后响应的频域图。结果表明:在两种外部激励的分别作用下,不平衡质量在二阶临界转速附近的谐响应较大,激励力在五阶临界转速附近的谐响应较大,两者对一阶临界转速的作用相对较小。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P747.5

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本文编号：1273281