如何提高多级泵的转子阻尼

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对于要求低振动运行的多级泵来说，高阻尼是最重要的准则要求。以下两种方法可用于提高转子阻尼，提高边界稳定性。

1. 减小密封中的圆周流动速度Cu。

这种方法的好处是双重的，首先增强直接阻尼，其次降低交叉耦合刚度，如驱动力。事实上，交叉耦合刚度约与密封中的平均圆周速度成正比。轴向流动速度的Cu仅可通过粗糙的定子表面或阻碍圆周方向流动的特殊结构来减小，如蜂窝状密封。若将锯齿密封用于减少泄漏和转子振动风险，则锯齿状突起应被加工成固定片状，以通过增加定子表面摩擦的方式来减少圆周流动速度Cu。

如果定子衬套上螺旋槽的设计是用于实现泵送作用以抵抗转子旋转，则其也可以减少交叉耦合的刚度。然而轴封越短，使用该措施得到的效率越低。这是因为流动路径太短，而不能有效地降低短密封的进口旋涡。若密封够长 (Lsp/dsp＞0.5)，或者密封处的进口预旋较强 (Cu/u＞0.5)，则此时采用表面粗糙的定子是有益的。

2. 用涡流制动器降低密封进口预旋。

文献所进行的测试显示了通过在平活塞处引入的涡流制动器增加阻力的情况。在两倍设计间隙的情况下，当安装涡流制动器时，振幅会降低超过50%，证明涡流制动器在叶轮进口密封处是有效的。

与此相反，当级间几乎没有预旋时，放置涡流制动器将没有改进作用。在很短的密封中，只能通过安装涡流制动器的方法来改进。

如果泄漏呈向内放射状，密封进口处的预旋会随泄漏流速、叶轮出口的切向速度C2u及叶轮直径与密封直径比d2/dsp的增加而增加。因此，在低比转速时，泵内会呈现出特别高的预旋。

若密封在运行过程中发生磨损，密封间隙增大，更会引起预旋强度的剧烈增长以及旋转特征频率、阻尼的急剧下降。

相比之下，如果流体以较低的切向速度从压水室进入叶轮侧壁间隙，那么密封的预旋会降低、旋转阻尼增高、旋转振幅下降，这也可能引发振幅的突然改变。如图10.10中给出的q*=0.25时的锅炉给水泵的测试，如图10.15所示。

在这个测试中，平衡活塞处的间隙、叶轮处的间隙扩大到各自设计值的两倍，当泵运行转速超过6600rpm时，振幅急剧下降。

以下原理将解释该现象：当q*=0.25时，叶轮出口的回流得到了充分的发展。因为液体流动转速随着转速的增加而加快，越来越多的低切向速度的流体被吸入叶轮侧壁间隙，平衡活塞处的预旋也随之减少。显然，此作用引起的预旋降低与涡流制动器的效果相同。上述结论是在转速n＞6600rpm的条件下，根据测试所得的振幅数据总结出来的。

来源：DyRoBeS微信公众号（ID：dyrobes），本文来源于国外经典教材《离心泵》(原书第3版)。