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关于高温高压流程泵的压力脉动

[编辑:威斯尼斯人5158cc][来源:www.nanfpump.com] [时间:2015-10-05]

    石油化工流程泵在石化生产流程中应用最广泛,是石油化工生产的关键设备。由于运行工况恶劣,对设备的要求比较高。东莞威斯尼斯人5158cc清楚知道高温高压流程泵又是生产装置中的核心设备,存在着高温和高压的双重作用,对泵的可靠性提出了更高的要求。
    高温高压流程泵输送高温高压液体,其内部流动比较复杂。由于动静干涉的作用而产生的压力脉动会引起泵过流部件的振动,影响其稳定性;复杂的内部流动与泵的过流部件之间存在着相互作用,包括热量的传递与水力激励作用;热量的传递既会影响泵的过流部件的温度分布,又会产生热载荷;系统高压、水力激励与高的热载荷的共同作用将使结构发生变形并产生较大的应力。
    据东莞威斯尼斯人5158cc了解,依托10万吨/年硝酸生产装置中锅炉循环泵,泵输送是250℃高温水,入口压力高达4.1MPa。对高温高流程泵的内部流场的压力脉动进行了研究,同时对其全流场和叶轮、泵盖、泵体的温度场及结构场实现单向耦合计算,得出耦合作用下叶轮、泵盖和泵体的温度分布及应力应变情况。主要工作及研究成果有:
    1.对流程泵进行了定常全流场模拟计算,以此结果作为非定常流场和流、固、热耦合计算的初始条件。结果表明:大流量工况的流线的稳定性要优于小流量工况,双蜗壳结构流道使叶轮流道及蜗壳螺旋线区域内的流体相对速度分布接近对称,从而会很好的平衡径向力;在整个流场内,流体温度分布比较均匀,但在流固耦合面附近有着明显的温度梯度,这种温度梯度随着流量的增加变得明显;泵的性能满足生产工艺要求,泵效率达到80.14%;数值模拟性能预测与泵试验性能进行了对比,设计点附近,扬程的相对误差不超过1.5%,效率的相对误差不超过7%,验证了数值模拟的可靠性与准确性。
    2.对流程泵内部流场进行了非定常数值模拟。结果表明:叶轮和蜗壳的内部流场随着叶轮的旋转呈现交替性、周期性变化,非定常特性很明显,瞬时扬程是按周期波动的,压力波形具有明显的周期性;压力脉动主要是由旋转的转子与静止的定子间的动静干扰作用引起的,各工况下压力脉动频率均以叶片通过频率为主,且随着流量增大,主频幅值增大,脉动能量主要集中在低频区。
    3.利用Ansysworkbench平台进行了流场-温度场-结构场的单向耦合计算,对叶轮、泵盖和泵体进行了热分析及静应力分析。结果表明:对于整个叶轮而言,叶片温度最高,轮毂最外端的内侧温度最低;叶轮热流密度分布得很均匀,轮毂外端的内侧有较高的值。叶片与后盖板的交汇处有应力集中区域,因此叶片与盖板的交汇处最容易疲劳断裂,在泵运行时,由热载荷引起的叶轮总变形对叶轮变形起主导作用;由流体压力,重力及离心惯性力所产生的等效应力对叶轮应力分布起主导作用。温度载荷对泵盖与泵体的强度影响较大。在流体压力,重力及离心惯性力和温度载荷的共同作用下,叶轮、泵盖和泵体的最大应力分别为43.03MPa、70.45MPa和74.75MPa。叶轮、泵盖和泵体在全流量范围内均满足强度要求;在小流量时,流体压力与温度载荷共同作用下,叶轮、泵盖和泵体的危险点处有较大的应力。
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