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混输泵扬程与流量特性曲线的理论分析

石油学报 2007年第3期28卷 145-148页

作者：苗长山李增亮李继志中国石油大学机电工程学院山东东营257061

基于轴流泵的基本能量方程式和伯努利方程,提出了螺旋轴流式多相混输泵的扬程—流量特性曲线的理论分析方法。利用该方法可以得到泵的扬程—流量特性曲线,从而判断混输泵设计的优劣及对混输泵扬程特性的各个影响因素进行定性分析。利用... 详细信息

基于轴流泵的基本能量方程式和伯努利方程,提出了螺旋轴流式多相混输泵的扬程—流量特性曲线的理论分析方法。利用该方法可以得到泵的扬程—流量特性曲线,从而判断混输泵设计的优劣及对混输泵扬程特性的各个影响因素进行定性分析。利用该方法,分别给出了实际混输泵样机在不同进口体积含气率、不同转速情况下的扬程—流量特性曲线,分析了进口体积含气率和转速对混输泵扬程的影响。理论分析结果和实验结果基本一致。

关键词：混输泵扬程-流量特性曲线理论分析含气率转速

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同步回转式混输泵的工作原理与动力特性研究

西安交通大学学报 2010年第5期44卷 60-65页

作者：杨旭屈宗长吴裕远西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

提出了一种新型的同步回转式混输泵,介绍了该混输泵的结构特点与工作原理.在对其关键运动部件建立动力学模型的基础上,研究了该混输泵的动力学特性,分析了主要结构参数对泵的动力学性能的影响,并对样机进行了功率特性测试.研究结果表明... 详细信息

提出了一种新型的同步回转式混输泵,介绍了该混输泵的结构特点与工作原理.在对其关键运动部件建立动力学模型的基础上,研究了该混输泵的动力学特性,分析了主要结构参数对泵的动力学性能的影响,并对样机进行了功率特性测试.研究结果表明:同步回转式混输泵具有结构简单、运转平稳、制造成本低等优点;转子和油缸之间的相对角速度低于转子角速度的10%;滑板受力随相对偏心距和长径比的减小而减小,转子轴承与油缸轴承的载荷随相对偏心距的增大和长径比的减小而减小;在0.5～2.5MPa的工作压力范围内,样机的实测功率与理论计算值的相对偏差为17.3%～35.1%,其中摩擦功耗所占比例较大,需进一步改进.

关键词：同步回转混输泵动力特性相对偏心距长径比

含气率变化对不同型式混输泵的振动特性影响研究

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振动与冲击 2022年第17期41卷 185-192页

作者：朱国俊门羿冯建军李康闫思娜李晨昊西安理工大学水利水电学院西安710048

研究含气率变化对混输泵关键部位振动特性的影响规律对混输泵运行稳定性提升有重要意义。在不同含气率工况下对叶轮型式不同的两种多级气液混输泵PR泵和PH泵开展了关键部位的振动测量。统计了振动信号的时频特性。构建了(均方根,峭度)... 详细信息

研究含气率变化对混输泵关键部位振动特性的影响规律对混输泵运行稳定性提升有重要意义。在不同含气率工况下对叶轮型式不同的两种多级气液混输泵PR泵和PH泵开展了关键部位的振动测量。统计了振动信号的时频特性。构建了(均方根,峭度)二维特征量作为指标开展振动信号的特征分析。结果表明:相对含气率由0%增加到100%时,两种混输泵的轴承箱体及泵进口处振动均出现了增强,其中,振动烈度最大的部位为轴承箱体,且PH泵的轴承箱体最大振动烈度高于PR泵;含气率的增加使PR泵轴承箱体的振动能量更加明显的向泵进口处位置传播;在轴承箱振动信号的(均方根,峭度)二维特征值图上,通过零峭度线可以清晰区分PR泵和PH泵。此外,PR泵所有测点处振动信号的峭度值均高于PH泵,表明在当前试验条件下,PR泵存在故障的可能性高于PH泵。

关键词：混输泵振动时频特性均方根峭度

流动参数对混输泵全流道内气液相间作用特性的影响

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工程热物理学报 2020年第8期41卷 1911-1916页

作者：张文武祝宝山余志毅清华大学能源与动力工程系北京100084 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为了解流动参数对混输泵内气液相间作用特性的影响,针对不同进口含气率(3%、9%、15%)、不同流量(0.75Qd、Qd、1.25Qd)和不同进口气泡直径(0.1 mm、0.4 mm、0.7 mm、1.0 mm)条件,利用ANSYS CFX对一叶片式气液混输泵进行了全流道数值模拟... 详细信息

为了解流动参数对混输泵内气液相间作用特性的影响,针对不同进口含气率(3%、9%、15%)、不同流量(0.75Qd、Qd、1.25Qd)和不同进口气泡直径(0.1 mm、0.4 mm、0.7 mm、1.0 mm)条件,利用ANSYS CFX对一叶片式气液混输泵进行了全流道数值模拟。计算结果表明:不同进口含气率下,泵内气液相间作用力中均是阻力起主导作用,湍流弥散力大小可忽略;随进口含气率增加,各相间作用力逐渐增大,且叶轮内相间作用力的增大幅度大于导叶。当Q=0.75Qd时,叶轮进口处阻力、附加质量力、升力以及叶轮内阻力均出现了明显增大。同时,进口气泡直径增加,叶轮内阻力、附加质量力和升力均增大,而导叶内相间作用力的变化相对较小。

关键词：混输泵相间作用力进口含气率气泡直径数值计算

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三级离心式混输泵气液两相增压特性实验研究

工程热物理学报 2021年第5期42卷 1233-1237页

作者：常亮杨晨宇张雪梅徐强郭烈锦西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

本文对三级离心式混输泵在单相水和空气-水两相条件下的增压特性进行实验研究。单相水条件下,增压特性与设计值相符。气体的掺混导致混输泵增压能力表现不同阶段的变化。三种转速下(3500,4000,4500 r·min^(-1)),保持气相流量恒定,随液... 详细信息

本文对三级离心式混输泵在单相水和空气-水两相条件下的增压特性进行实验研究。单相水条件下,增压特性与设计值相符。气体的掺混导致混输泵增压能力表现不同阶段的变化。三种转速下(3500,4000,4500 r·min^(-1)),保持气相流量恒定,随液相流量降低,两相增压逐渐偏离单相。液相流量恒定,随入口含气率升高,两相增压依次划分为三个区域:离散气泡区域,泡状流区域和长气弹区域。液相流量范围10~26 m^(3)·h^(-1),两相增压主要与转速和入口含气率有关而与液相流量无关。定义了气液两相等效流量和等效扬程,在单相和两相条件下,混输泵均满足相似定律,为相关设计提供参考。

关键词：混输泵气液两相流增压特性相似定律

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叶片式气液混输泵径向力与流态的相关性规律

水力发电学报 2019年第11期38卷 90-101页

作者：肖文扬谭磊清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室能源与动力工程系

气液混输是石油天然气开采运输中的核心技术,叶片式混输泵具有结构紧凑、运行工况宽、耐磨损等优点。本文基于数值模拟研究了4种进口含气率(0%,5%,10%,15%)下,混输泵叶轮和导叶的径向力与气相流态的相关性规律。在进口液相下,叶轮和导... 详细信息

气液混输是石油天然气开采运输中的核心技术,叶片式混输泵具有结构紧凑、运行工况宽、耐磨损等优点。本文基于数值模拟研究了4种进口含气率(0%,5%,10%,15%)下,混输泵叶轮和导叶的径向力与气相流态的相关性规律。在进口液相下,叶轮和导叶径向力中心位于坐标原点,随着进口含气率增加,叶轮和导叶径向力的偏心程度不断增大。叶轮和导叶径向力的主频跟叶轮转频和叶片数相关,随着进口含气率增加,叶轮和导叶径向力的主频幅值增大。混输泵各流道内流体分布不均匀,气体主要聚集在轮毂处,叶轮尾缘处的"气带"进入导叶流道发展形成"气囊",其发展周期与径向力的主频相关。不同流道之间的气体体积流量变化存在相位差,同一时刻各流道中的气体含量不相等,使得各叶片的受力不均匀产生了径向力。随着进口含气率的增加,气团的发展周期变短,主频增大。

关键词：混输泵径向力含气率气相流态相关性规律

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叶片式气液混输泵研究进展综述

水力发电学报 2020年第5期39卷 108-120页

作者：肖文扬谭磊清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室能源与动力工程系北京100084

气液混输是石油、天然气开采运输的核心技术,叶片式混输泵具有结构紧凑、运行工况宽、耐磨损等优点。我国叶片式混输泵的研究起步晚,发展较慢,系统深入的研究相对较少,设计理论尚不成熟。叶片式气液混输泵的能量特性受入口含气率、转速... 详细信息

气液混输是石油、天然气开采运输的核心技术,叶片式混输泵具有结构紧凑、运行工况宽、耐磨损等优点。我国叶片式混输泵的研究起步晚,发展较慢,系统深入的研究相对较少,设计理论尚不成熟。叶片式气液混输泵的能量特性受入口含气率、转速及介质黏性的影响。本文总结了叶片式混输泵在不同运行条件下的混输性能,介绍了叶片式混输泵的结构特点,阐述了叶片式混输泵的设计方法和性能优化的研究现状,综述了叶片式混输泵内部的两相流态发展规律、气液相间力作用机理及压力脉动变化规律的研究进展,并对叶片式混输泵未来的研究方向进行了展望。

关键词：混输泵气液两相混输性能设计及优化两相流态相间作用力

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混输泵小流量工况的空化特性

排灌机械工程学报 2018年第1期36卷 15-20页

作者：刘小兵胡全友史广泰赵琴西华大学能源与动力工程学院四川成都610039 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039

为改善混输泵在小流量工况下的水力性能,采用基于均相流假设的多相流模型和Rayleigh-Plesset方程,应用标准k-ε湍流模型,对混输泵小流量工况全流道空化流场进行数值模拟,分析几种典型空化工况下混输泵的输运性能以及在不同工况下叶轮内... 详细信息

为改善混输泵在小流量工况下的水力性能,采用基于均相流假设的多相流模型和Rayleigh-Plesset方程,应用标准k-ε湍流模型,对混输泵小流量工况全流道空化流场进行数值模拟,分析几种典型空化工况下混输泵的输运性能以及在不同工况下叶轮内部空泡的分布规律,最后根据模拟结果预测混输泵的能量特性并与试验结果作对比分析,从而在一定程度上验证了数值模拟的可靠性.研究结果表明:在小流量工况下,叶片进口绕流和动静干涉对叶轮内的流动分离产生较大的影响,同时旋涡形成的低压区会加剧进口空化、降低泵的混输性能;从初生到深度空化发展过程中,空化首先发生在叶片进口和靠近中间位置,在叶片背面进口的空化程度较严重,越靠近轮毂空化程度越严重,甚至阻塞流动,加剧叶轮内相态分离.该研究结果为混输泵的进一步优化设计、性能改善及试验研究提供理论依据.

关键词：混输泵空化小流量工况流动分离旋涡

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复杂工况下深海采矿混输泵有限元分析

排灌机械工程学报 2023年第4期41卷 331-337页

作者：王凯陆钇霖刘厚林程智明管禹邹丽王磊江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 大连理工大学船舶工程学院沈阳大连116024 中国船舶重工集团公司第七○二研究所江苏无锡214082

采用流固耦合及有限元方法对布放和混输等复杂工况下3级深海采矿混输泵进行强度计算,分析了泵内流场分布、转子部件应力应变及临界转速,并进行了500 m级深海采矿混输系统海上试验.结果表明:设计流量下,混输泵的计算扬程为124.30 m,相对... 详细信息

采用流固耦合及有限元方法对布放和混输等复杂工况下3级深海采矿混输泵进行强度计算,分析了泵内流场分布、转子部件应力应变及临界转速,并进行了500 m级深海采矿混输系统海上试验.结果表明:设计流量下,混输泵的计算扬程为124.30 m,相对误差为0.27%;布放工况时,混输泵最大变形仅为0.36500 mm,最大应力为73.971 MPa;混输工况时,泵最大变形为0.31500 mm,最大应力为58.860 MPa;转子部件前3阶模态仅沿泵轴方向变形,并未发生扭曲,而后3阶模态呈“S”形扭曲变形;转子部件1阶固有频率对应临界转速为2476 r/min;海试布放过程中混输泵安全可靠,混输工况下泵稳定运行时长超过57 h,实现了2次24 h连续无故障运行,且矿石颗粒体积浓度达到11.7%.

关键词：混输泵深海采矿布放有限元分析海上试验

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