红寺堡扬水管理处依托3DMaya2014三维模型软件、Unity3D引擎及国内某虚拟仿真平台在宁夏扬水泵站首次开发应用机电设备巡检、水泵检修(拆装)等仿真教学软件,实现泵站全景漫游、设备巡检、设备拆解组装、事故处理、评价考核等仿真教学功能,提出了丰富软件"知识库"、建立电气实验室、精细化巡检、自动化系统融入故障排除、模拟水泵性能等需要进一步完善的细节或拓展的功能.
核电厂CRF循环水泵选用球面圆锥滚子轴承作为推力轴承,是重要的轴向承载部件,其外圈多次发生材料剥落损伤问题.对损伤的推力轴承开展化学成分、材料硬度、剥落微观形貌、显微组织、应力分布等分析,得出以下结论:推力轴承外滚道在过大载荷作用下会加速产生异常白色组织("蝴蝶斑"),从而发生材料疲劳剥落.该分析结果为核电厂CRF循环水泵的推力轴承选型和维修优化提供了理论支撑.
介绍了大型液压全调节系统在斜轴泵、竖井贯流泵上的开发和应用,阐述了叶片全调节系统的原理、特点及优越性,为类似泵站的设计开发提供了有利的参考.液压全调节系统在大型水泵上的应用,已在多个大型泵站中得到成功认证.
为确保蜀山泵站的水泵选型合理、泵装置水力性能优异,采用模型试验方法测试了立式混流泵装置在不同叶片安放角时的能量性能、汽蚀性能、飞逸特性,并进行了进水流道的压差测流试验.结果表明:蜀山泵站泵装置模型最高效率为85.30％,对应流量为326.12 L/s、净扬程为11.38 m、叶片安放角为-2°;设计工况叶片安放角为+1°,在此角度下,设计净扬程12.7 m对应的泵装置效率为84.60％、单机流量为43.37 m3/s、临界汽蚀余量为8.9 m,最低净扬程6.7m对应的泵装置效率为72.47％,最高净扬程14.5 m对应的泵装置效率为81.63％;在最高净扬程14.5 m、叶片安放角-6.时,泵装置原型的最大飞逸转速为电机额定转速的1.91倍.
因急冷油中含有固体颗粒,在运行过程中会对泵的过流部件造成磨损,从而影响泵的寿命.基于离散模型(DPM),针对不同粒径、不同浓度的颗粒对叶轮的磨损进行了数值模拟分析.研究结果表明:颗粒粒径保持不变时,随着颗粒质量浓度的增大,急冷油泵过流部件上的磨损位置不变,磨损量增加;颗粒质量浓度保持不变,当粒径从0.025 mm增加到2 mm时,叶片工作面尾缘磨损程度加剧,背面磨损程度降低,前盖板靠近背面一侧磨损减弱,靠近工作面一侧磨损加剧;颗粒粒径与颗粒浓度不变的情况下,通过优化叶片的出口角度,可以适当降低整体的磨损率,达到优化作用.
主泵是反应堆冷却剂系统的主要设备之一,也是反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分,能保证反应堆冷却剂压力边界的结构完整性.在实现主泵基础性能指标的同时,低流阻水力部件设计优化也应重点研究.根据特殊流道主泵结构形式,以降低主泵水力部件流动阻力系数为目标,开展特殊流道主泵低流阻水力部件设计,完成低流阻水力部件性能分析及低流阻优化,设计出能够满足要求的低流阻主泵水力部件.
对国内2.3 m 口径某大型轴流机组泵站装置进行了设计优化及应用研究.泵站装置由进水池、进水流道、轴流泵、出水流道、出水池组成,同时对肘型进水流道、屈膝式出水流道进行了着重研究.运用CFD数值模拟分析技术进行设计优化,确定了最优的设计方案,保证装置高效率及可靠、稳定运行.
化工离心泵常常会在偏离最优工况的条件下运行,结合"双碳"政策,化工离心泵在工况变化时依然处于高效运行显得尤为重要.因此,如何拓宽高效区宽度成为一个重要的问题.以一台六叶片离心泵作为研究对象,进行了数值模拟,将离心泵部分叶片进口处型线调整为螺旋型并分析了其对离心泵外特性的影响.结果表明:设计工况下,调整两枚叶片离心泵的外特性高于调整三枚叶片;周向相位变化将导致离心泵外特性变化;调整后,离心泵高效区变宽,小流量工况下叶轮效率显著提高.
随着泵类产品的不断创新、发展,特殊结构的零部件也相应增多,大型薄壁件就是其中一种.折流管作为泵中一个大型薄壁件,因加工变形,其尺寸及形位公差都很难达到设计图纸及相关加工标准要求.以折流管加工中变形防控为切入点,论述了在数控立车上设计夹头及专用装夹工具对装夹变形及振动变形进行防控,通过刀具验证、优化加工参数对加工变形进行防控的方法,希望能够切实有效地解决折流管的变形问题,从而提升泵的安全性与可靠性.
对某项目的矩形开敞式进水流道在两个不同运行工况下进行模拟分析,发现即使已采用了进水伞,矩形进水流道自由液面上仍存在大量的旋涡,并且旋涡向水下延伸,对水泵进口流动产生了不利影响.在流动分析结果的基础上对该矩形进水流道进行了两种方案的优化设计,模拟结果显示,两种优化方案矩形进水流道自由液面上的旋涡均减小,各工况下进水流道的水力性能均有不同程度的改善.对比两种优化方案分析结果,优选流道后壁形状为类似"ω"的优化方案作为最终优化方案,以为叶轮提供更好的入流条件.本次优化设计也可为类似的矩形开敞式进水流道设计及优化提供参考及依据.
针对两级离心泵的流体诱发噪声产生的复杂机理,基于Lighthill声比拟理论,采用了计算流体力学(CFD)与计算声学(CA)结合的数值模拟分析方法,研究了两级离心泵变工况下的流场特性及诱发的辐射噪声.采用SST k-ω模型计算分析了不同工况下两级离心泵内部非稳态流场及关键区域压力脉动特性,进而采用声学有限元法(AFEM)计算离心泵内场辐射噪声的声压级变化.研究结果表明,两级离心泵压力脉动幅值从吸水室进口到叶轮出口逐渐增大,叶轮出口处的压力脉动强度最大、声压级最高,且不同工况下压力脉动的主频保持为叶频及其倍频,叶轮和蜗壳之间的动静干涉是流动诱导噪声产生的主要原因;总体声压级在低流量工况下较高,随流量增大逐渐减小,在设计工况处最小;越接近压力脉动主频,声压级的分布越离散,宽频特性越明显,压力脉动强度为流动诱导噪声产生的主要影响因素.研究结果对两级离心泵的低噪设计和水力性能改善提供理论依据和参考.
绞吸挖泥船泥泵泵轴的断裂事故时有发生,直接影响疏浚工程的进度和效益.以厦门机场大小嶝造地工程为背景,3500 m3/h绞吸挖泥船的泥泵轴系为研究对象,建立了泥泵在流量11000 m3/h、泥砂粒径0.7 mm、混合物体积浓度20％工况下的疲劳寿命预测模型.通过对泥泵运转过程中的多相流场数值分析和对泥泵轴系瞬态动应力响应分析,提取泵轴关键节点处的应力时间历程数据,结合S-N曲线法和线性累积损伤原理,分析泵轴时域疲劳特性,预测相应工况下的泥泵轴系疲劳寿命.以此为基础,为进一步优化施工工艺和提升泵轴运转寿命提供建议.
以实际工作中遇到的主给水泵机械密封失效问题着手,从机械密封的冷却水设计流量、机械密封冷却水过滤器的选型、机械密封换热器的安装位置、转子定位以及机械密封辅助密封圈的选择几个方面逐一分析对机械密封失效的影响,从而确定了失效的主要原因是机械密封静环座辅助密封圈在轴向微动时摩擦力增加,辅助密封圈轴向微动时被"挂"在静环座上,使静环补偿能力变差;再叠加机械密封冷却水过滤器选型不当,加速了机械密封磨损失效,并针对上述问题进行了相关改进.
针对某电厂主给水泵与推力盘配合的泵轴表面存在大量片状凹坑产生机理开展研究,确定凹坑为摩擦形变所致.为此对推力盘的锁紧装置进行优化,减少推力盘相对于泵轴产生的微动;再提高泵轴配合表面的耐磨性能,缓解微动对泵轴配合面造成的磨损.
为了准确评估水泵的有效节能率,分析了是否存在静压的变频泵节能差异,并提出变频有效节能率ηa,该参数清晰地表明水泵有效节能效果.以建筑给水系统为例,分析表明不同楼高给水系统的变频有效节能率相等.以典型的住宅工程设计为例,给出了变频泵有效节能率和变频设备投资回收期,结果显示高区、中区、低区的变频设备静态回收期分别为10.1年、10.3年和11.1年,楼层越高,变频设备的投资回收期越短.
基于故障机理的设备诊断方法在生产实践中有广泛应用,但该方法依靠人的知识和经验,自动化和智能化诊断能力不足.介绍一种基于故障机理与数理融合的诊断方法,将设备的故障机理模型与数理分析模型进行融合,改善了基于故障机理诊断方法的诊断能力,提高了设备诊断的智能化应用水平.在炼化企业的机泵故障诊断中进行了研究与应用,取得了较好的应用效果.
针对某核电厂上充泵在机组换料大修后出现的非驱动端轴承振动大问题,通过滑动轴承间隙前后变化对比、润滑油管路振动频谱测量、轴承温度与振动的耦合关系分析,确定故障是因轴承间隙偏大使泵转子稳定性降低、轴承与其联接的润滑油管路发生共振、对中预偏置和"间隙密封轴承"承载使轴承处于轻载状态共同影响所致.根据分析结果,提出了具体解决措施,包括对非驱动端轴承间隙进行调整、改变润滑油管的固有频率、在润滑油管与轴承之间增加隔振部件等,最终问题得以改善.
以立式自吸泵为研究对象,针对自吸泵的高抗汽蚀性能要求,通过数值模拟、样机试验验证的方法,探究叶轮进口参数对叶轮抗汽蚀性能的影响.研究表明:适当增大叶轮进口直径能有效提高立式泵抗汽蚀性能;增大叶轮前盖板半径有利于立式泵抗汽蚀性能;叶片进口宽度直接影响立式泵抗汽蚀性能.试验结果表明,文中所用设计方法可为立式自吸泵的水力设计提供参考.
在水泵样机研制时,滑动环作为试验装置中的一个件,其上0.0063°偏心小斜面结构形式是首次创新设计、试制加工.滑动环0.0063°偏心小斜面的加工是制造工艺的难点及关键.介绍了通过设计专用夹具,利用普通卧车将偏心小角度换算成卧车加工时的打表数,通过普通卧车的加工来保证偏心小角度的一种加工方法.
利用速度系数法研究了叶片直径、叶片出口角及叶片包角等参数对离心泵性能的影响,通过NX建立叶轮和蜗壳的水力模型,利用流体仿真软件对离心泵水力模型进行仿真计算.通过改变叶片包角的大小对离心泵性能的影响进行分析,研究结果表明:在不同流量的情况下,随着叶片包角的改变,离心泵总效率和扬程也随之变化,确定了总效率最高时的叶片包角,实现了水力模型的优化,为提高水泵的性能提供了理论依据;同时分析了叶片包角对汽蚀余量的影响,并通过试验验证了模拟仿真结果,与试验数据相比,模拟计算扬程误差在3.5％以内,模拟计算总效率误差在3.0％以内.
