为了研究口环密封激振力对多级离心泵动力特性的影响,本研究以KDY150×8高压多级离心泵为例,通过CFX数值仿真对多级泵全流道进行数值模拟,得到了全流道流体力数值;对口环间隙进行建模与仿真处理,对比分析了不同口环间隙尺寸下流体的泄漏量及不同涡动转速下口环表面的径向力;对比“干”态、“湿”态及口环密封激振力的计算结果,得到了转子的动力特性。研究结果表明:随着口环间隙尺寸的增大,口环间隙泄漏量逐渐增加,且修改后的0.5 mm口环间隙尺寸在合理范围内。在“湿”态情况下,当考虑流固耦合和口环间隙密封力的影响时,多级泵固有频率和临界转速均有所提高,特别是第一阶固有频率,提高了95%。因此,在分析离心泵动力特性时,不能忽略口环密封激振力的影响。

本文介绍海上平台注水泵的用途以及特殊要求。针对中海油湛江海上采油平台超高压注水泵（出口压力179bar.g,已超过API610对BB3型泵限制的79%）的泵型选择、水力设计、机械设计、制造,如何贯彻天一公司制定的关键泵“可靠性第一,效率第二,成本第三”的指导思想,对超高压注水泵各部件的结构细节、运行情况、34 bar.g高进口压力集装式机械密封以及将泵材质由招标的316L型不锈钢升级为D-1型双相不锈钢的原因等进行了初步总结。最后指出了国外很多泵公司已将BB3型泵深入到原来BB5型泵领域的发展趋势,这个发展趋势值得我国设计单位、用户和泵厂思考。

高压多级泵单级扬程较高,叶轮密封环前后压差大,口环密封的等效刚度对转子湿临界转速的影响较大。在计算转子的湿临界转速时需要求解口环密封的主刚度系数。使用ProE软件对叶轮密封环流体模型进行三维建模,通过CFX软件计算得出密封处的流场力,进而求解密封环的主刚度系数,并用轴承刚度定义进行验证。利用ANSYS-Workbench对高压多级泵进行模态分析,对比考虑口环密封前后,转子临界转速的变化情况。结果表明:口环密封使前两阶弯振临界转速大幅增加,随着转速的增加,口环密封对临界转速的影响越来越小;口环密封降低了扭转振动的临界转速,且对第一阶扭转振动的临界转速影响较大;口环密封可以降低陀螺效应对转子临界转速的影响。