基于流場數(shù)值模擬的減壓塔底泵轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、煉油裝置在石油化工生產(chǎn)中處于重要地位，在煉油裝置中減壓塔底泵是最容易出現(xiàn)故障的關(guān)鍵設(shè)備之一。本課題屬國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《工業(yè)電機(jī)及典型泵閥節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究》中的課題，減壓塔底泵是該課題的主要研究內(nèi)容之一。因此，對減壓塔底泵進(jìn)行轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性研究，以確保產(chǎn)品穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行，對石化生產(chǎn)具有重要意義。
　　 本文研究的減壓塔底泵采用兩級結(jié)構(gòu)、首級為雙吸雙蝸殼、次級為單吸單蝸殼。其中，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是關(guān)系到機(jī)組能否平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵

2、。為了研究減壓塔底泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，需要對減壓塔底泵的首級和次級流場進(jìn)行流場數(shù)值模擬，以便把模擬所得到的軸向力和徑向力加載到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中。
　　 減壓塔底泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性研究，主要內(nèi)容包括轉(zhuǎn)子系統(tǒng)靜力分析、振動(dòng)頻譜、固有頻率、模態(tài)振型、不平衡響應(yīng)以及激勵(lì)力瞬態(tài)響應(yīng)等。本文對減壓塔底泵的研究具體內(nèi)容如下：
　　 (1)根據(jù)減壓塔底泵技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)出塔底泵總體結(jié)構(gòu)圖、各部件二維圖、以及首級、次級葉輪和蝸殼的水力圖。

3、
　　 (2)應(yīng)用Pro/Engineer軟件對減壓塔底泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體建模，并得出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)各旋轉(zhuǎn)部件的質(zhì)量、慣性量等質(zhì)量屬性；采用GAMBIT對減壓塔底泵首級、次級模型劃分網(wǎng)格，基于FLUENT軟件對泵進(jìn)行全流場和非全流場的模擬，得出軸向力和徑向力變化與流量的關(guān)系，以及全流場和非全流場之間對內(nèi)部流場模擬所得數(shù)值的差異。
　　 (3)基于FLUENT軟件對泵首級葉輪流場和次級葉輪流場進(jìn)行全流場模擬，得出葉片的工作面和吸

4、力面的靜壓分布，以及中間截面、軸截面的靜壓分布，研究了口環(huán)處和平衡孔附近的壓力分布情況。
　　 (4)基于質(zhì)量集總參數(shù)法，對減壓塔底泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出各質(zhì)量點(diǎn)的剛度，計(jì)算出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的第一階臨界轉(zhuǎn)速；并通過MATLAB軟件對各質(zhì)量點(diǎn)進(jìn)行振動(dòng)仿真，得出各質(zhì)量點(diǎn)的振動(dòng)位移和振動(dòng)速度圖。
　　 (5)采用ANSYS軟件對減壓塔底泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行模型建立、模態(tài)分析，得出坎貝爾圖、前四階的振型、固有頻率，并對模態(tài)結(jié)果進(jìn)行分析；并