CN105677946A - 一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，包含以下步骤：S1、计算泵轴实际中心线的位置，并确定泵壳所对应位置的变形量；S2、将泵壳所对应位置的变形量设定为对应位置泵壳的安装偏心量，使得各级泵壳的实际中心线与泵轴在该位置的实际中心线重合，实现泵壳中心线与泵轴中心线的对准，完成卧式多级泵泵壳校准设计。本发明既考虑了泵轴的实际变形，也无需增大泵的转静部件之间的间隙，通过采用泵壳的偏心设计，使得泵壳的中心线跟随泵轴的实际中心线，从而最大程度的使得泵壳的中心线与泵轴中心线吻合，有效避免因为转子变形可能导致的泵在启动阶段的动静摩擦。
Description
技术领域
本发明涉及核电设备技术领域，具体涉及一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法。
背景技术
在进行卧式多级泵设计的时候，随着泵级数的增多，泵轴的长度增加，泵轴上承载的叶轮级数增多，重量增大，而泵的支撑一般设计在泵的两端，泵转子中间缺乏有效支撑，在泵轴上设置有叶轮和平衡鼓等部件，在它们的质量作用下，泵轴极易发生弯曲变形，使得泵轴实际中心线偏离了预期的中心线。当这种变形过大时，甚至会超过转子与泵壳间的设计间隙，由于泵在启动瞬间，泵内部的压差并未建立起来，动静密封面上尚未形成液膜，不能对转子实施有效支撑，如果此时启动泵将导致动静部件之间的摩擦，可能会对泵造成损害。而转静部件之间的间隙对泵水力性能，振动等影响很大，设计中不能因为考虑泵轴变形而轻易增大间隙。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，既考虑了泵轴的实际变形，也无需增大泵的转静部件之间的间隙，通过采用泵壳的偏心设计，使得泵壳的中心线跟随泵轴的实际中心线，从而最大程度的使得泵壳的中心线与泵轴中心线吻合，有效避免因为转子变形可能导致的泵在启动阶段的动静摩擦。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特点是，包含以下步骤：
S1、计算泵轴实际中心线的位置，并确定泵壳所对应位置的变形量；
S2、将泵壳所对应位置的变形量设定为对应位置泵壳的安装偏心量，使得各级泵壳的实际中心线与泵轴在该位置的实际中心线重合，实现泵壳中心线与泵轴中心线的对准，完成卧式多级泵泵壳校准设计。
所述的步骤S1包含：
S1.1.、确定卧式多级泵的泵级数，并确定泵轴上转子部件的数量、位置及质量；
S1.2.、根据泵轴上转子部件的数量、位置及质量确定泵轴的轴承支撑位置；
S1.3.、通过力学计算，计算出泵轴上各位置的变形量，得到泵轴实际中心线的位置。
所述的泵轴上转子部件包含平衡鼓、各级叶轮及联轴器。
所述的步骤S2中各级泵壳的实际中心线与泵轴在该位置的实际中心线重合是通过将转子部件与泵壳之间的径向上间隙及径向下间隙相对于泵轴实际中心线对称实现的。
所述的径向上间隙及径向下间隙均为设计间隙。
所述的第一级泵壳及最后一级泵壳的安装偏心量与中间各级泵壳的安装偏心量不同。
所述的中间各级泵壳的安装偏心量相同。
所述的步骤S2中还包含在第一级泵壳及最后一级泵壳的内端面上分别加工有倾角，与所述泵轴相适应。
所述倾角的大小与所述泵轴在该位置的弯曲角度一致。
本发明一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法与现有技术相比具有以下优点：转子部件与泵壳之间的径向上间隙及径向下间隙相对于泵轴实际中心线对称，可以避免卧式多级泵在启动时发生动静摩擦，又能保证实现所需要的间隙量，从而避免由于间隙的变化带来泵水力性能下降，级间泄漏增加，以及由于摩擦或者水力性能下降带来的振动增大的风险；第一级泵壳及最后一级泵壳上分别加工有倾角，不仅泵支撑端内部的泵壳的安装方式适应了泵变形的形状，泵支撑端外侧的泵壳结构也适应了泵支持端外侧的变形，从而实现了整个泵体结构的设计均考虑了泵轴的变形，实现了泵壳中心与泵轴中心校准设计。
附图说明
图1为本发明一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法的流程图；
图2为一个实施例中卧式多级泵泵轴中心线变形示意图；
图3为各级泵壳的实际中心线与泵轴在该位置的实际中心线重合的示意图。
图4为本发明实施例效果图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、计算泵轴实际中心线的位置，并确定泵壳所对应位置的变形量。
其中，步骤S1包含：
S1.1.、确定卧式多级泵的泵级数，并确定泵轴上转子部件的数量、位置及质量；
S1.2.、根据泵轴上转子部件的数量、位置及质量确定泵轴的轴承支撑位置；
S1.3.、通过力学计算，计算出泵轴上各位置的变形量，得到泵轴实际中心线的位置。
S2、将泵壳所对应位置的变形量设定为对应位置泵壳的安装偏心量，使得各级泵壳的实际中心线与泵轴在该位置的实际中心线重合，实现泵壳中心线与泵轴中心线的对准，完成卧式多级泵泵壳校准设计。
在本实施例中，所述的泵轴上转子部件包含平衡鼓、各级叶轮及联轴器。
在本实施例中，所述的步骤S2中各级泵壳的实际中心线与泵轴在该位置的实际中心线重合是通过将转子部件与泵壳之间的径向上间隙及径向下间隙相对于泵轴实际中心线对称实现的。
在本实施例中，所述的径向上间隙及径向下间隙均为设计间隙。
在本实施例中，所述的第一级泵壳及最后一级泵壳的安装偏心量与中间各级泵壳的安装偏心量不同。
在本实施例中，所述的中间各级泵壳的安装偏心量相同。
在本实施例中，所述的步骤S2中还包含在第一级泵壳及最后一级泵壳的内端面上分别加工有倾角，与所述泵轴相适应。
在本实施例中，所述倾角的大小与所述泵轴在该位置的弯曲角度一致。
具体应用：
如图2所示，对于卧式多级泵，泵轴100上的轴承支撑一般布置在泵的两端，如图轴承101和轴承102，另外作为转子部件的一部分，泵轴100上安装有平衡鼓、多级叶轮、联轴器等转动部件，由于泵级数较多，泵轴100较长，在平衡鼓，多级叶轮和联轴器的质量作用下，泵轴100发生变形，泵轴100中部由于远离支持点，变形最大，如图2中泵轴实际中心线103。
如图2所示，首先应确定卧式多级泵的泵级数，即包含多少级叶轮，然后确定泵轴上平衡鼓、多级叶轮，联轴器的位置和质量，以此来确定轴承支撑的位置，通过力学计算，计算出泵轴上各个位置上的变形量，得到泵轴实际中心线的位置。
如图3所示，在确定泵轴实际中心线的位置后，即可确定泵轴中心线的变形量，从而得出各级叶轮对应位置上的变形量，将该变形量分别设定为各级吸入环（第一级泵壳），第二级泵壳，第三级泵壳的安装偏心量，使得各级泵壳的实际中心线尽量与泵轴在该位置处的实际中心线重合，这样实现泵壳中心线和泵轴中心线的对准。对准之后，转子部件和泵壳之间的径向间隙仍然保持相对泵轴实际中心线对称分布，即径向上间隙与径向下间隙相等，均为设计间隙，既避免启动时发生动静摩擦，又能保证实现所需要的间隙量，从而避免由于间隙的变化带来泵水力性能下降，级间泄漏增加，以及由于摩擦或者水力性能下降带来的振动增大的风险。图3说明了如何根据各级泵壳安装位置处轴的变形量来设计泵壳偏心量，使得泵壳的偏心量与泵轴的变形量一致，从而实现泵转子与泵壳间间隙量保持不变。
如图4所示，为本发明的一个实施例效果图，该卧式多级泵为4级泵，由于泵轴的变形，图中401表示泵轴变形中心线，第二级泵壳402及第三级泵壳403采用了一个向下偏心量e的设计方式，而两端的泵壳采用了不同的偏心量设计，使得该4级泵壳的安装位置不再处于同一水平面上，而是跟随了泵轴的变形方向。同时，由于泵轴发生了变形，泵中心线变成了一条曲线，在各个位置上泵轴均跟水平线成一定的夹角。为了适应泵轴的这种形状，在泵的吸入环404（第一级泵壳）和泵出口端的泵盖405（最后一级泵壳）设计上也采用了适应性的设计方法，分别在泵吸入环404的内端面和泵出口泵盖405的内端面上加工一个倾角，该倾角的大小与泵轴的弯曲角度相同，这样处理之后不仅泵支撑端内部的泵壳的安装方式适应了泵变形的形状，泵支撑端外侧的泵壳结构也适应了泵支持端外侧的变形，轴承座406及推力轴承座407对泵轴进行有效支撑，从而实现了整个泵体结构的设计均考虑了泵轴的变形，实现了泵壳中心与泵轴中心校准设计。
综上，通过采用这种泵壳校准泵轴实际中心线的设计方法，可以有效的适应多级泵由于泵轴较长，变形不能忽视可能带来的泵启动时动静摩擦风险，确保了卧式多级泵可以对任意级实现动静面所需的设计间隙，保证泵体结构与泵轴形状相适应，避免了转子与泵壳不协调导致的额外应力或者摩擦等，有效保证了卧式多级泵的结构可靠性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、计算泵轴实际中心线的位置，并确定泵壳所对应位置的变形量；
S2、将泵壳所对应位置的变形量设定为对应位置泵壳的安装偏心量，使得各级泵壳的实际中心线与泵轴在该位置的实际中心线重合，实现泵壳中心线与泵轴中心线的对准，完成卧式多级泵泵壳校准设计。
2.如权利要求1所述的用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，所述的步骤S1包含：
S1.1.、确定卧式多级泵的泵级数，并确定泵轴上转子部件的数量、位置及质量；
S1.2.、根据泵轴上转子部件的数量、位置及质量确定泵轴的轴承支撑位置；
S1.3.、通过力学计算，计算出泵轴上各位置的变形量，得到泵轴实际中心线的位置。
3.如权利要求2所述的用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，所述的泵轴上转子部件包含平衡鼓、各级叶轮及联轴器。
4.如权利要求1所述的用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，所述的步骤S2中各级泵壳的实际中心线与泵轴在该位置的实际中心线重合是通过将转子部件与泵壳之间的径向上间隙及径向下间隙相对于泵轴实际中心线对称实现的。
5.如权利要求4所述的用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，所述的径向上间隙及径向下间隙均为设计间隙。
6.如权利要求1所述的用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，所述的第一级泵壳及最后一级泵壳的安装偏心量与中间各级泵壳的安装偏心量不同。
7.如权利要求1或6所述的用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，所述的中间各级泵壳的安装偏心量相同。
8.如权利要求1所述的用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，所述的步骤S2中还包含在第一级泵壳及最后一级泵壳的内端面上分别加工有倾角，与所述泵轴相适应。
9.如权利要求8所述的用于卧式多级泵泵壳校准设计的方法，其特征在于，所述倾角的大小与所述泵轴在该位置的弯曲角度一致。
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