[发明专利]一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法

说明书

本发明公开一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，包括以下步骤：S1、根据CFD数值模拟，采用叶轮旋转中心偏心的方法，来改善单叶片离心泵内流场圆周分布对称性，同时，基于CFD数值模拟和试验测量确定的叶轮旋转中心偏心的大小和位置；S2、结合CFD数值模拟和试验测量来确定重心的位置及所需要的离心力的大小，根据所计算的离心力，采用重心偏离旋转中心所产生合适的离心力，该合适的离心力用于平衡径向力。本发明的方法平衡了泵运行时产生的径向力，提高了泵的运行稳定性及可靠性；采用该方法快速便捷，可极大减少叶轮配重加工过程所消耗的时间，提高了配重效率。

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，尤其涉及单叶片离心泵，具体涉及一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法。

背景技术

由于单叶片离心泵的非对称结构，其质量难以平衡，同时，叶轮在运行时其压力圆周分布不对称，存在较大水力不平衡。这导致单叶片离心泵残余径向力较大，运行稳定性得不到保障，影响了泵的使用寿命。目前生产厂家主要采取在单叶片离心泵盖板配重、切削的办法来平衡。为了达到较高精度的平衡，往往需要经过多次平衡测试及切削加工。该方法生产效率较低，生产成本高，不适合批量生产，同时难以平衡水力诱导径向力，限制了单叶片离心泵的大范围推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，以解决背景技术中所提出的缺陷或问题。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据CFD数值模拟，采用叶轮旋转中心偏心的方法，来改善单叶片离心泵内流场圆周分布对称性，同时，基于CFD数值模拟和试验测量确定的叶轮旋转中心偏心的大小和位置；

S2、结合CFD数值和试验测量来确定重心的位置及所需要的离心力的大小，根据所计算的离心力，采用重心偏离旋转中心所产生合适的离心力，该合适的离心力用于平衡径向力。

进一步的，所述步骤S1中叶轮旋转中心偏心的方法，具体包括以下过程：采用叶轮的偏心量及位置分别固定的方法，通过对比不同偏心圆周位置及偏心量大小来分析叶轮偏心对单叶片离心泵内流场及诱导径向力的影响。

进一步的，所述S1中采用CFD数值模拟寻找得较优秀的叶轮中心位置后，将泵体上泵进口位置也做出相应偏心。

进一步的，所述重心偏离旋转中心的方法包括以下过程：采用后盖板去除材料来调整重心，将去除的材料区域设置为扇形，扇形几何中心对称位置为叶轮重心位置，偏心的质量大小由去除材料深度及扇形面积来确定；根据虚拟机的仿真结果，对叶轮再次配重，重复上述过程直到离心力达到预期目标，不断调节重心得到合适的离心力，从而采用离心力平衡径向力。

优选的，根据虚拟机所得到的仿真结果对叶轮配重，包括以下步骤：根据径向力的方向，确定去除材料扇形结构的几何中心；根据离心力的大小，确定去除材料深度及扇形面积。

优选的，每次配重时，根据平衡后的残余径向力，为平衡残余径向力，采用去除材料使叶轮重心偏心的方法平衡，所需离心力,即离心力F₂与残余径向力F₁大小相等方向相反；离心力通过在后盖板去除扇形面的材料提供，V为去除材料体积，，r=(r₂+r₁)/2，根据残余径向力确定m、r和的大小，进一步制定扇形面积的大小和去除材料的深度；