口环密封对多级离心泵湿转子横-轴双向耦合动特性的影响

周文杰¹，王孝军¹，邱宁²，王乐勤³，高波^1,4

1. 江苏大学能源与动力工程学院2. 江苏大学流体机械工程技术研究中心3. 浙江大学能源工程学院4. 北卡罗莱纳州立大学机械与宇航工程系

摘 要：为探究口环密封对多级离心泵转子横-轴双向耦合振动的影响,基于空间欧拉角变换及有限元法,建立了多级离心泵转子系统叶轮和轴系的微分运动方程,在此基础上,充分考虑口环流体激振力和多种轴向力的耦合作用,利用矩阵运算方法建立了多级离心泵湿转子的横-轴双向耦合振动模型,并采用Newmark法对双向耦合系统的瞬态动力学特性进行求解,重点研究了口环密封长度、压差和间隙对系统耦合振动特性的变化规律,计算了不同密封参数下的流体激振力.计算结果表明,口环密封对转子系统横向振动的洛马金效应随着密封长度和压差的增大以及间隙的减小愈发明显,转子系统的横向稳态振动收敛速度快于轴向稳态振动的收敛速度,两向瞬态振动的振动频率呈现出完全不同的特性.此外,密封的流体激振力与密封长度呈现非线性变化关系,而与密封压差和间隙呈现线性变化关系.

关键词：多级离心泵;湿转子系统;双向耦合振动;瞬态特性;轴向力;