一种多级离心泵湿转子临界转速的确定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103632006103632006A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310648017.3(51)Int.Cl.(22)申请日2013.12.04G06F17/50(2006.01)(71)申请人中国寰球工程公司地址100012北京市朝阳区来广营高科技产业园创达二路1号申请人浙江大学(72)发明人邢桂坤周文杰姚德群王乐勤杨宇宸宋少光吴大转邵晨范吉全李玉龙(74)专利代理机构北京科龙寰宇知识产权代理有限责任公司11139代理人孙皓晨权权利要求书1页利要求书1页说明书7页说明书7页附图4页附图4页(54)发明名称一种多级离心泵湿转子临界转速的确定方法(57)摘要本发明提供一种多级离心泵湿转子临界转速的确定方法，所述方法主要利用节点自动划分模块、模型创建模块和模型计算模块来进行临界转速的确定，所述各模块之间进行数据处理顺序依次为节点自动划分模块、模型创建模块和模型计算模块。首先由节点自动划分模块在工程图纸基础上创建湿转子系统的几何模型，并且对其进行节点的自动划分；其次利用模型创建模块输入转轴、叶轮、轴承、密封间隙等零部件的物理参数，建立多级离心泵轴系的总质量矩阵[M]，总刚度矩阵[K]、总阻尼矩阵[C]以及整体计算模型；最后利用模型计算模块求解多级离心泵轴系整体计算模型，绘制坎贝尔图并得到所需的前n阶临界转速。本发明操作简单，工程适用性广，能对不同结构情况下的多级离心泵湿转子临界转速进行计算，指导多级离心泵转子的工程设计和运用，缩短设计周期，提高多级离心泵转子的生产效率。CN103632006ACN10362ACN103632006A权利要求书1/1页1.一种多级离心泵湿转子临界转速的确定方法，所述方法主要利用节点自动划分模块、模型创建模块和模型计算模块来进行临界转速的确定，其特征在于：所述各模块之间进行数据处理顺序依次为节点自动划分模块、模型创建模块和模型计算模块，并且所述各模块进行数据处理是通过以下步骤实现的：步骤1：节点自动划分模块：1-1）根据工程图纸确定转轴几何模型；1-2）根据工程图纸确定叶轮个数及各级叶轮所在位置；1-3）根据工程图纸确定轴承个数及各轴承所在位置；1-4）进一步确定密封间隙的数目及各密封间隙所在位置；1-5）确定划分节点的最大间隙值；1-6）按照节点叠加原理实现多级离心泵湿转子的节点自动划分；步骤2：模型创建模块：2-1）确定转轴相关物理参数；2-2）确定叶轮相关物理参数；2-3）确定各轴承的支撑动特性系数；2-4）进一步确定各密封间隙的支撑动特性系数；2-5）根据已划分好的节点以及转子上述相关物理参数，利用有限元法创建计算模型的总质量矩阵[M]，总刚度矩阵[K]、总阻尼矩阵[C]以及转子计算模型；步骤3：模型计算模块：3-1）对转子计算模型进行降阶处理，将其由二阶微分方程降为一阶微分方程；3-2）求解转子计算模型的特征值，并提取其特征值的虚部值；3-3）确定需要前n阶的临界转速阶数，以转速为横坐标，涡动速度为纵坐标进行坎贝尔图绘制并得到所需前n阶的临界转速。2.根据权利要求1所述的多级离心泵湿转子临界转速的确定方法，其特征在于：所述方法能够对不同几何模型的多级离心泵湿转子进行节点自动划分。3.根据权利要求1所述的多级离心泵湿转子临界转速的确定方法，其特征在于：所述方法能够求取不同几何模型的多级离心泵湿转子情况下的临界转速。4.根据权利要求1所述的多级离心泵湿转子临界转速的确定方法，其特征在于：所述方法能够根据工作人员的需要求取满足工程应用的前n阶多级离心泵湿转子情况下的临界转速。2CN103632006A说明书1/7页一种多级离心泵湿转子临界转速的确定方法技术领域[0001]本发明涉及多级离心泵转子设计领域，本发明更具体地涉及一种多级离心泵湿转子临界转速的确定方法。背景技术[0002]多级离心泵广泛运用于化工、石油和电力等领域中，多级离心泵正朝着大型化、高转速方向发展，叶轮数量不断增加，机组运行的稳定性也越来越重要。在多级离心泵转子动力学的设计研究中，临界转速是旋转机械中十分重要的一个概念和参数，当多级离心泵工作在临界转速附近时，轴系挠曲量显著增加，与密封间隙和壳体部件产生严重的碰磨，振动噪声很大，对操作人员和机器设备将产生严重的危害，造成严重的破坏性事故。[0003]转子临界转速的计算方法常采用传递矩阵法和有限元法两种方法，而后者相较于前者，应用更加广泛。同时多级离心泵转子动力学的设计研究中存在着干转子和湿转子两种不同的情况，两者之间最大的不同在于是否考虑各级转子间密封间隙对于高速旋转泵轴的作用力，相同情况下考虑其作用的湿转子临界转速高于干转子情况。在单级或级数很少，转速较