有无冷却水冲洗对热水泵口环变形的影响分析

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流体机械中存在各种间隙，主要有：叶顶间隙、口环间隙、平衡盘问隙、导叶端面间隙等 。

而这些间隙对机械的性能有着-定的影响，在某些情况下甚至影响很大，引起某些故障，如流体激振、间隙汽蚀、泄露损失等 j。特别是高温流程泵的口环间隙的选溶重要，如果口环间隙太小，在高温、高压的工作环境下，由于机械载荷和温度载荷的综合作用，温度场与应力愁合作用，致使口环等发生变形，可能会造成接触磨损，更甚者造成转子不见咬死，严重的影响高温流程泵的正常收稿日期： 2013-03-27运转。但是，如果口环间隙过大，虽然可以避免动静部件之间的热变形等问题，但是其内部泄漏量增大，降低了泵的容积效率"j。

目前，关于离心泵口环间隙研究的文献比较少，而且关于口环间隙对离心泵效率、汽蚀、性能等影响的研究，-般都以真机试验为主。王洋等研究了叶轮口环间隙对低比转速离心泵效率的影响 J。牟介刚等研究了叶轮口环间隙对农用离心泵汽蚀性能的影响 J。陈鱼等研究了输送清水时口环间隙对离心油泵性能的影响 10]。李文广等研究了离心油泵叶轮口环间隙对性能的影响 。但是，对高温流程泵的叶轮口环和泵体口32 FLUID MACHINERY Vo1.41，No.4，2013口环等与液体接触面施加温度载荷，在于空气接触的表面进行热对流处理，将温度计算数据传递到静力结构分析，从而得出泵体口环、泵体、托架等部件的变形量。

2.4 材料的特性泵体和泵盖的材料选用 1Cr13，叶轮和轴的材料选用2Cr13，口环的材料选用 3Cr13，托架的材料选用 ZG230-450。各种材料 200℃时的特性如表2所示。

表 2 各种材料200C时的物理性质密度 弹性模量 线性膨胀系数 热导率 材料(g/cm ) (GPa) (×10- K- ) [W/(m·℃)]1Crl3 7.75 206 l1 26.12Cr13 7.75 208 l1 23.43Cr13 7.76 210 11 25.5200 .Z(mm、 -无水冷却 糊 / 100. 1 Y(mm)- 厂 . 。

I -100～ ZG230-450采用常温时的物理性质，密度7.8 g/cm ，弹性模量 197GPa，线性膨胀系数 12。

3 泵盖冷却水腔对口环变形的影响为了分析冷却水腔对 口环变形的影响，对输送介质温度为 200cI的模型进行仿真模拟，得出了泵体口环和叶轮口环的变形情况(为了更加直观的显示变形量，将变形扩大 100倍后进行图形处理 )。

选取泵体口环和叶轮口环在在 y、z方向的变形，如图4、5所示。

200 .z(mm)-无水冷却/ 却 《 l. 1 Y(mm)～。 0 75 ， l50～ -100 .。

- 、 (b)X-140mm200 -Z(mm)-无水冷却00 -100I- 、 图 5 叶轮口环变形示意从图4中可以看出，随着 x方向的变化，在 有水冷却和无水冷却的情况下，对泵体口环的变2013年第 41卷第4期 流 体 机 械 33形量影响较小，泵体 口环的变形主要受进出口的外部载荷、温度等影响。

从图5中可以看出，从图中可以看出叶轮口环在有水冷却和无水冷却的情况下有较大的变形，冷却水的冲洗对叶轮 口环的变形具有重要的影响。而且叶轮口环 的变形规律 比较明显。

在无水冷却的情况下，叶轮 口环变形向 z轴 的正向偏移 ，比有水冷却的情况下偏移0.25mm左右。

4 数据处理选取 X-140mm，-145mm，-150mm，- 155mm，-160ram处的 YZ截面进行分析。利用 MATLAB软件对模拟数据进行处理，研究当叶轮口环与泵体口环的半径间隙为0.6mm时，叶轮口环和泵体 口环变形之后两者是否发生接触磨损♂果为：在没有水冷却的情况下，YZ截面200。-320。的区间内，泵体口环与叶轮口环之间的间隙比较大，尤其是在 270。附近间隙值最大，达到1.18ram；在 180。附近间隙最小为0.2m m O在有水冷却的情况下，同样在 270。附近处，泵体 口环和叶轮口环间隙比较大，达到 1mm；在160。-180。的范围内，泵体口环与叶轮口环之间的间隙较小，接近0。2mm。

5 结语本文探讨了热水循环泵在使用过程中，有无冷却水冷却对口环变形的影响，得出以下结论：冷却腔的冲洗对叶轮口环的位置变形影响较大，高温泵的使用过程中，尽量降低泵盖与托架连接处的温度，有利于减小叶轮 口环的变形；在 20o时，叶轮口环与泵体口环的半径间隙为 0.6ram的方案可行，在运转过程中不会出现口环的动静之间摩擦。