CN112879314B - 一种离心泵后泵腔压力分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种离心泵后泵腔压力分析装置，包括：模型建立模块、压力监测组件、流量监测组件、处理模块和分析模块，离心泵几何参数建立离心泵模型，通过给模型中加载的流量得到离心泵后泵腔的压力云图，该压力云图结合监测出需要监测离心泵后泵腔的实际压力值得出离心泵的分析报告，提高了离心泵后泵腔压力分析结果的准确性，给离心泵的设计提供了数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及离心泵分析技术领域，具体的是涉及一种离心泵后泵腔压力分析装置。
背景技术
由于长期以来对离心泵泵腔内液体流动特性，研究不透彻，针对离心泵轴向力计算常采用经验半经验公式，且达十种以上，而对同一种离心泵，采用不同公式计算的轴向力结果相差很大。经验公式的推导中，均假设泵腔内液体压力沿径向呈抛物线规律。而离心泵泵腔内液体压力是叶轮盖板力的主要组成部分，其直接决定着轴向力大小；这为准确计算和平衡轴向力产生了重要影响；为揭示泵腔内压力分布规律及其与轴向力关系，通过理论公式计算与试验测量相结合的方式，对离心泵后泵腔液体压力进行了分析。利用数值计算得到叶轮盖板侧静压分布，将预测的离心泵轴向力大小与试验结果对比，得出数值预测轴向力具有较高精度，其中额定工况相对误差小于9％。通过数值分析离心泵内部流场压力分布，将轴向力数值计算结果与试验推导结果进行对比，发现在离心泵工作流量区间数值模拟可以较为准确计算轴向力，但是小流量时误差较大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够对根据监测到离心泵内的压力情况与模型离心泵内压力情况进行综合对比，对离心泵内的压力情况进行准确分析的离心泵后泵腔压力分析装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种离心泵后泵腔压力分析装置，包括：
模型建立模块：根据离心泵几何参数建立离心泵模型；并向建立的离心泵模型中加载离心泵所需的模拟流量，根据加载的模拟流量获取该离心泵模型后泵腔内的压力云图；
压力监测组件，设在需要监测离心泵的后泵腔内，用于对离心泵后泵腔内不同位置的压力进行监测；
流量监测组件，设在与压力监测组件同位置的监测离心泵的后泵腔内，用于对离心泵后泵腔内压力监测组件监测离心泵内压力位置的流量进行监测；
处理模块，接收压力监测组件和流量监测组件监测的压力数据和流量数据，并筛选监测到的流量数据与模拟流量相同对应的压力数据；
分析模块，将处理模块筛选出压力数据与压力云图中对应的位置的压力值进行对比，根据对比的结果获取离心泵后腔压力分析报告。
所述压力监测组件和流量监测组件设在离心泵后泵腔径向位置对应的4个角度上，该4个角度为0°、90°、180°和270°。
所述离心泵后腔压力分析报告至少包括：当监测到的压力小于设计离心泵模拟后泵腔压力时，后泵腔压力沿切向和0°、90°、180°和270°径向分布差异大，径向不具有轴对称性；当监测到的压力大于设计离心泵模拟后泵腔压力时，后泵腔压力沿切向和0°、90°、180°和270°的径向分布差异较，沿切向具有轴对称性，沿径向均匀增大。
还包括无线通讯模块，所述压力监测组件和流量监测组件通过该无线通讯模块与处理模块通讯连接。
所述压力监测组件和流量监测组件相互组合设在离心泵后腔的压力孔中。
所述压力监测组件和流量监测组件为同一监测组件，该监测组件包括固定在压力孔内的监测壳体，设在监测壳体内的压力监测探头和流量监测探头，所述压力监测探头和流量监测探头硫化在所述监测壳体内，所述的监测壳体通过密封胶密封在所述压力孔内。
所述压力监测探头和流量监测探头分别是两个，且两两相对硫化在所述监测壳体中。
所述无线通讯模块设在监测壳体的尾端，且该无线通讯模块与压力监测探头和流量监测探头通讯电连接。
本发明的有益效果是：根据离心泵几何参数建立离心泵模型，通过给模型中加载的流量得到离心泵后泵腔的压力云图，该压力云图结合监测出需要监测离心泵后泵腔的实际压力值得出离心泵的分析报告，提高了离心泵后泵腔压力分析结果的准确性，给离心泵的设计提供了数据支持。
附图说明
图1是本发明模块连接示意图；
图2是本发明中监测装置安装结构示意图；
图3是本发明中监测装置安装放大结构示意图；
图4是本发明中监测装置的截面结构示意图；
图5a是模拟流量为0.6Qsp情况下离心泵内部压力云图；
图5b是模拟流量为0.8Qsp情况下离心泵内部压力云图；
图5c是模拟流量为1.0Qsp情况下离心泵内部压力云图；
图5d是模拟流量为1.2Qsp情况下离心泵内部压力云图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1所示的.一种离心泵后泵腔压力分析装置，其特征在于，包括：
模型建立模块：根据离心泵几何参数建立离心泵模型；并向建立的离心泵模型中加载离心泵所需的模拟流量，根据加载的模拟流量获取该离心泵模型后泵腔内的压力云图；在进行建模时按照如下方法进行：
利用FLUENT流体计算软件，将工作介质选取为清水，泵体内流动设为不可压缩的定常湍流流动，应用RNGk-ε湍流模型，控制方程组为建立相对坐标系下的时均连续方程以及N-S方程，采用SIMPLEC算法计算压力与速度的耦合,为提高计算精度，代数方程迭代中各项系数设定:压力亚松弛系数为0.3，动量亚松弛系数为0.7，湍动能亚松弛系数为0.8，湍动能耗散率为0.8。建立模型时，叶轮进口为z轴正向，并以顺时针方向旋转，为了便于分析，规定x轴正向为0°,y轴正向为90°，使用GAMBIT软件划分计算域网格，网格单元总数约为184万，获取离心泵设计模型；
完成建模后，为该模型加载的工况流量为0.6Qsp、0.8Qsp、1.0Qsp、和1.2Qsp，下，分别截取离心泵后泵腔及蜗室沿叶轮后盖板外壁面、后泵腔轴向中心截面、泵后盖内壁面压力云图；
如图5a、5b、5c和5d所示，从压力云图可以看出，同--流量工况下，后泵腔内液体压力由叶轮后盖板壁面至泵后盖壁面沿轴向基本保持不变。泵腔内液体压力沿径向从泵腔内径至外径呈增大趋势变化，后泵腔压力沿切向非均匀分布，尤其在蜗壳隔舌处，液体压力明显较大。这是由于液体在后泵腔内流动中，受蜗壳形状和叶轮旋转的共同影响，形成非对称流动，而蜗壳隔舌对液体流动也存在一定的制约作用，导致压力在蜗壳隔舌处急剧增大，后泵腔内液体压力场呈非对称性。同时说明泵腔与蜗壳之间过流区域，采用耦合面计算的方法是可行和正确的。当流量由0.6Qsp～1.2Qsp增大时，后泵腔液体压力取值范围逐渐减小，压力沿切向更趋于均匀分布，且近似相等。说明后泵腔液体存在间隙泄漏流动，其主要由切向方向剪切流和径向方向压差流组成。
压力监测组件，设在需要监测离心泵的后泵腔内，用于对离心泵后泵腔内不同位置的压力进行监测；
流量监测组件，设在与压力监测组件同位置的监测离心泵的后泵腔内，用于对离心泵后泵腔内压力监测组件监测离心泵内压力位置的流量进行监测；
所述压力监测组件和流量监测组件设在离心泵后泵腔径向位置对应的4种角度(0°、90°、180°和270°)上，4种角度可对应蜗壳设计时各断面，具体为0°对应蜗壳第7断面，90°对应蜗壳第1断面(隔舌方向)，180°对应蜗壳第3断面，270°对应蜗壳第5断面。
处理模块，接收压力监测组件和流量监测组件监测的压力数据和流量数据，并筛选监测到的流量数据与模拟流量相同对应的压力数据；
分析模块，将处理模块筛选出压力数据与压力云图中对应的位置的压力值进行对比，根据对比的结果获取离心泵后腔压力分析报告。
所述离心泵后腔压力分析报告至少包括：当监测到的压力小于设计离心泵模拟后泵腔压力时，后泵腔压力沿切向和0°、90°、180°和270°径向分布差异大，径向不具有轴对称性；当监测到的压力大于设计离心泵模拟后泵腔压力时，后泵腔压力沿切向和0°、90°、180°和270°的径向分布差异较，沿切向具有轴对称性，沿径向均匀增大。能够准确的对离心泵后泵腔内的压力进行分析，并且根据分析后的数据为后期设计带来数据支持。
实施例2
在实施例1的基础上，为了方便将监测到的数据发送给处理装置，还包括无线通讯模块，所述压力监测组件和流量监测组件通过该无线通讯模块与处理模块通讯连接。
进一步的为了方便将压力监测组件和流量监测组件安装在离心泵的腔体中，所述压力监测组件和流量监测组件相互组合设在离心泵后腔的压力孔中。
如图2、图3和图4所述压力监测组件和流量监测组件为同一监测组件，该监测组件包括固定在压力孔内的监测壳体1，具体是该压力孔穿过整个离心泵的壳体4，设在监测壳体1内的压力监测探头2和流量监测探头3，所述压力监测探头2和流量监测探头3硫化在所述监测壳体1内，所述的监测壳体1通过密封胶密封在所述压力孔内。通过将压力监测探头2和流量监测探头3硫化在监测壳体1中，确保压力监测探头和流量监测探头的稳定性，同时能够有效的防水；
为了能够将确保对离心泵后泵腔内的压力监测的数据更加准确，所述压力监测探头2和流量监测探头3分别是两个，且两两相对硫化在所述监测壳体1中。
所述无线通讯模块设在监测壳体1的尾端，且该无线通讯模块与压力监测探头2和流量监测探头3通讯电连接。
以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种离心泵后泵腔压力分析装置，其特征在于，包括：
模型建立模块：根据离心泵几何参数建立离心泵模型；并向建立的离心泵模型中加载离心泵所需的模拟流量，根据加载的模拟流量获取该离心泵模型后泵腔内的压力云图；
压力监测组件，设在需要监测离心泵的后泵腔内，用于对离心泵后泵腔内不同位置的压力进行监测；
流量监测组件，设在与压力监测组件同位置的监测离心泵的后泵腔内，用于对离心泵后泵腔内压力监测组件监测离心泵内压力位置的流量进行监测；
处理模块，接收压力监测组件和流量监测组件监测的压力数据和流量数据，并筛选监测到的流量数据与模拟流量相同对应的压力数据；
分析模块，将处理模块筛选出压力数据与压力云图中对应的位置的压力值进行对比，根据对比的结果获取离心泵后腔压力分析报告；
还包括无线通讯模块，所述压力监测组件和流量监测组件通过该无线通讯模块与处理模块通讯连接；
所述压力监测组件和流量监测组件相互组合设在离心泵后腔的压力孔中；
所述压力监测组件和流量监测组件为同一监测组件，该监测组件包括固定在压力孔内的监测壳体（1），压力孔穿过整个离心泵的壳体（4），设在监测壳体（1）内的压力监测探头（2）和流量监测探头（3），所述压力监测探头（2）和流量监测探头（3）硫化在所述监测壳体（1）内，所述的监测壳体（1）通过密封胶密封在所述压力孔内；通过将压力监测探头（2）和流量监测探头（3）硫化在监测壳体（1）中，确保压力监测探头（2）和流量监测探头（3）的稳定性，同时能够有效的防水；
所述压力监测探头（2）和流量监测探头（3）分别是两个，且两两相对硫化在所述监测壳体（1）中；
所述无线通讯模块设在监测壳体（1）的尾端，且该无线通讯模块与压力监测探头（2）和流量监测探头（3）通讯电连接；
所述压力监测组件和流量监测组件设在离心泵后泵腔径向位置对应的4个角度上，该4个角度为0°、90°、180°和270°。
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| 离心泵后泵腔内液体压力数值分析与验证;董玮等;《机械工程学报》;20160228(第04期);第165-169页 * |
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