海水淡化高壓泵水潤滑軸承—轉子系統(tǒng)瞬態(tài)動力特性研究.pdf

1、隨著淡水資源短缺的日趨嚴重，海水淡化已逐漸成為沿海缺水國家解決淡水危機的戰(zhàn)略選擇。在大型海水淡化流程中，高壓泵采用多級離心泵型式，為提高效率和降低高壓泵制造成本，采用了一種新型的兩端水潤滑軸承支撐的多級泵結構。海水淡化泵轉子系統(tǒng)動力響應除了受轉子自身質量分布和運行速度等因素影響外，還受軸承水膜力作用。因此，研究分析海水淡化高壓泵水潤滑軸承-轉子耦合系統(tǒng)的瞬態(tài)動力特性非常重要。
　　本文依托國家自然基金項目《海水淡化高壓泵水潤滑軸承

2、-轉子耦合系統(tǒng)瞬態(tài)動力特性研究》，根據海水淡化多級泵的結構特點，設計了水潤滑軸承試驗臺，以試驗臺所用的滑動軸承為研究對象，對多種工況載荷下水潤滑軸承-轉子系統(tǒng)的軸心軌跡及其它參數進行了數值模擬與試驗分析研究。全本的主要內容與創(chuàng)新點如下:
　　1本文介紹了CFX的剛體求解計算方法和CFX的網格重構技術。將這種流固耦合計算方法與網格重構結合，對水潤滑軸承-轉子進行耦合計算，獲取多種工況與載荷作用下，軸心軌跡和主要參數的變化規(guī)律并進行了

3、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。
　　2研究了進出口壓差、轉速、不平衡偏心距、長徑比、偏心率、偏位角與間隙對軸頸渦動的影響。研究結果表明:進水壓力增加，軸頸渦動振幅逐漸減小;轉速增加使得軸頸渦動振幅增大，導致系統(tǒng)對外來激振力、不平衡力敏感程度增高;不平衡偏心距的增加導致軸頸渦動振幅明顯增加，使得系統(tǒng)穩(wěn)定裕度減小;長徑比的增加使得軸頸渦動振幅逐漸減小;偏心率與偏位角的改變對軸頸渦動振幅沒有明顯的影響;半徑間隙增大，軸頸渦動振幅減小，輕載時半徑間隙取

4、值不宜過大，低速重載時取值應較大。本文還對滑動軸承主要參數進行傅里葉頻譜分析，結果表明，軸心位移不僅含有基頻成分，還包含了有二倍頻和三倍頻，這說明了軸心軌跡的非線性。
　　3研究了水潤滑軸承-轉子系統(tǒng)在三種不同的瞬變載荷作用下，軸心軌跡、水膜承載力和最小水膜厚度的變化規(guī)律。計算結果表明:當穩(wěn)定工作的轉子受到瞬變載荷的作用時，其主要參數都會發(fā)生較大的變化;脈沖載荷由于其作用時間有限，隨著其消失，軸心會收斂至原平衡位置，而階躍載荷會使

5、得軸心位置收斂于一個新的平衡點;階躍載荷和矩形脈沖載荷其變化相對劇烈一些，因而比三角脈沖載荷對軸心軌跡及主要參數的影響大。
　　4進行了水潤滑軸承試驗裝置的設計與研究。低轉速時，水膜壓力分布不連續(xù)而且壓力值較低，各監(jiān)測點的壓力曲線不穩(wěn)定，轉速的增加使得高壓區(qū)擴大和壓力幅值的增加，水膜承載效果也增強，壓力分布與壓力曲線都開始趨于穩(wěn)定，整個系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。轉速對軸承周向壓力脈動幅值影響不大，因為高壓力脈動幅值主要集中在低頻區(qū)域。