CN109404302A - 多轴系高扬程离心泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多轴系高扬程离心泵，包括原动机、原动机主轴、低速齿轮、两个高速齿轮、两个离心泵，两个离心泵分别安装在泵座下部，所述原动机通过原动机主轴与低速齿轮连接，低速齿轮与两个高速齿轮同时啮合连接，两个高速齿轮分别与两个离心泵的泵轴连接，一个离心泵外侧设有出口，内侧设有进口，进口通过连接部件与另一个离心泵内侧的出口相连通，另一个离心泵下端设有进口。本发明将原先的细长柔性单轴系转化为并行的多轴系刚性转子，有效解决转子过临界问题带来的转子失稳、振动等问题，提升了设备运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高扬程离心泵，尤其是一种多轴系高扬程离心泵。
背景技术
超高扬程离心泵通常扬程高于1500m，广泛应用于航空、石油化工、核电等领域。目前国内外超高扬程离心泵均采用一根轴系，即高速原动机(变频高速电机、汽轮机、燃气轮机等)驱动同轴系超高扬程离心泵，由于超高扬程离心泵叶轮级数较多，泵轴呈细长状态，最小轴径限制了叶轮进口直径，制约了叶轮效率，能量损耗较高。
江西水利科技，2016年04期发表了“基于ANSYS Workbench的高扬程多级离心泵转子模态分析”，利用ANSYS Workbench协调仿真软件对多级离心泵转子进行模态分析，获得前十阶固有频率及振型。研究转子系统的振动特性，考察叶轮级数对模态的影响，分析预测叶轮级数变化引起振动的可能性。结果表明：D型无级离心泵在给定工况下振动特性良好，不会发生共振。增加叶轮级数，引发共振的可能性增加，应避开易引发共振的转速区间运行。分析结果为转子系统的振动故障诊断和预测、动力特性优化设计、动力学分析奠定理论基础，对减小振动、避免共振、安全稳定运行等具有重要意义。
兰州理工大学,2012，发表了“高速多级离心泵转子动力特性研究”，高速离心泵结构紧凑、造价低，在化工、航天等工程领域有着广泛的应用前景。是火箭燃料供给、核潜艇排水以及核电站冷凝供水等航天和军工领域的关键设备，以及工农业供水等的主要设备。目前，高速离心泵正朝着大功率、高转速的方向发展，在运行的过程中有时要跨越一、二阶，甚至是三阶或更高的临界转速，尤其是多级泵的转子在这方面更为明显，运行稳定性受临界转速的影响与制约更加突出。为了保证多级离心泵转子的平稳运行，避免在接近其临界转速时产生共振而影响泵运行的稳定性和寿命，设计时必须要准确地计算出其在工作状态下的临界转速，即“湿”态下的临界转速。
现有技术存在主要问题：
1)单轴系的超高扬程离心泵转子基本上都是过临界转速的柔性转子，启动运行时存在过临界转子运行稳定性问题，易产生转子失稳，引起振动噪声，损坏设备。
2)柔性转子在设计计算准确性较差，转子加工及动平衡试验难度大，直接成本高。
3)多级离心泵叶轮受结构限制，整机效率偏低，泵组能耗较高。
目前国内外尚无多轴系高速超高扬程离心泵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将原先的细长柔性单轴系转化为并行的多轴系刚性转子，有效解决转子过临界问题带来的转子失稳、振动等问题，提升设备运行的稳定性，而提供一种多轴系高扬程离心泵。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种多轴系高扬程离心泵，包括原动机、原动机主轴、低速齿轮、两个高速齿轮、两个离心泵，两个离心泵分别安装在泵座下部，所述原动机通过原动机主轴与低速齿轮连接，低速齿轮与两个高速齿轮同时啮合连接，两个高速齿轮分别与两个离心泵的泵轴连接，一个离心泵外侧设有出口，内侧设有进口，进口通过连接部件与另一个离心泵内侧的出口相连通，另一个离心泵下端设有进口。
进一步，所述泵轴上端通过轴承支撑连接在泵座内。
进一步，所述泵轴中部与泵座之间连接有密封装置。
进一步，所述泵轴位于密封装置下部设有平衡装置。
本发明的有益效果是：
本发明的多轴系并行运行的高扬程多级离心泵，相比原单轴系多级离心泵具有以下优点：
1、提高单级叶轮的水力效率，从而降低整机能耗；
2、各轴系设计难度及制造成本大幅降低；
3、轴系及整机运行稳定性大幅提升。
附图说明
图1是本发明的多轴系高扬程离心泵结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心技术为多轴系超高扬程离心泵的应用。通过图1中的结构对本发明进行具体的描述，但有必要指出的是，实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整进行具体实施是不需付出创造性劳动的。
如图1所示，一种多轴系高扬程离心泵，包括：原动机1、原动机主轴2、低速齿轮B3、高速齿轮B4、泵轴B5、轴承B6、密封装置B7、平衡装置B8、离心泵B9、出口B10、进口B11、连接部件12、出口A13、进口A14、离心泵A15、平衡装置A16、密封装置A17、轴承A18、泵轴A19、高速齿轮A20。原动机1通过原动机主轴2与低速齿轮B3连接，低速齿轮B3与高速齿轮B4和高速齿轮A20的啮合连接，泵轴B5和泵轴A19上端分别通过轴承B6和轴承A18支撑连接在泵座内，泵轴B5和泵轴A19中部与泵座之间分别连接有密封装置B7和密封装置A17，密封装置B7和密封装置A17下部分别设有平衡装置B8和平衡装置A16。离心泵B9外侧设有出口B10，内侧设有进口B11，进口B11通过连接部件12与离心泵A15内侧的出口A13相连通，离心泵A15下端设有进口A14。
低速齿轮B3通过高速齿轮B4和高速齿轮A20的啮合带动泵轴B5和泵轴A19转动。流体通过进口A14进入离心泵A15内提高压力，高压流体再通过出口A13、连接部件12、进口B11进入离心泵B9内提高压力，最后从出口B10流出。平衡装置B8和平衡装置A16分别用来平衡离心泵B9和离心泵A15的轴向力。轴承B6用来平衡泵轴B5的径向力和离心泵B9的剩余轴向推力；轴承A18用来平衡泵轴A19的径向力和离心泵A15的剩余轴向推力。密封装置B7和密封装置A17用来防止离心泵B9和离心泵A15内的高压流体泄露。
本发明给出一种多轴系运行的高扬程离心泵，由原动机(电动机、汽轮机或燃气轮机等)通过齿轮增速(或直接、减速)驱动多轴系的多级离心泵。将复杂的柔性转子转化为多根刚性转子，降低转子及整机设计及制造难度。刚性转子时尽量减小离心泵叶轮处的最小轴径，减小叶轮进口直径，可以提高水力效率，降低整机能耗。
Claims (4)
1.一种多轴系高扬程离心泵，包括原动机、原动机主轴、低速齿轮、两个高速齿轮、两个离心泵，其特征在于：两个离心泵分别安装在泵座下部，所述原动机通过原动机主轴与低速齿轮连接，低速齿轮与两个高速齿轮同时啮合连接，两个高速齿轮分别与两个离心泵的泵轴连接，一个离心泵外侧设有出口，内侧设有进口，进口通过连接部件与另一个离心泵内侧的出口相连通，另一个离心泵下端设有进口。
2.根据权利要求1所述的多轴系高扬程离心泵，其特征在于：所述泵轴上端通过轴承支撑连接在泵座内。
3.根据权利要求1所述的多轴系高扬程离心泵，其特征在于：所述泵轴中部与泵座之间连接有密封装置。
4.根据权利要求3所述的多轴系高扬程离心泵，其特征在于：所述泵轴位于密封装置下部设有平衡装置。
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