高压多级离心泵转子系统的不平衡响应特性

摘要

针对高压多级离心泵转子系统质量不平衡问题，采用有限元分析方法计算了水润滑轴承支撑的转子系统的模态，并对转子系统不平衡质量的位置和分布进行了分析和优化．数值计算结果表明，采用两端水润滑轴承支撑的高压多级泵转子系统，根据第一阶临界转速的判定原则证明其为稳定的刚性转子系统；在设计转速下，不平衡质量施加在转子不同位置时，泵入口端水润滑轴承节点振动幅度变化较大，其对不平衡敏感程度较高，而出口端水润滑轴承附近节点振幅变化较小，且前3级叶轮的剩余不平衡质量对轴系不平衡响应具有较大影响；通过优化组合叶轮和平衡盘的平衡精度等级，找到了两端轴承振动幅值较小的方案，当前两级叶轮采用 G2.5级、其他叶轮和平衡盘采用G6.3级平衡精度时，泵进口端水润滑轴承节点的振动幅值明显降低，且泵出口端轴承节点的振幅变化较小，成功应用于高压多级离心泵的设计，满足了工程应用要求；在不同转速下，泵入口端水润滑轴承比出口端对不平衡响应更为敏感，建议入口端轴承采用更耐磨的材料．优化结果可为新型多级离心泵转子系统稳定运行提供理论依据和参考．