No abstract

Hydrodynamic forces in annular seals of centrifugal pumps create a significant effect on the vibrational activity of the rotor as a whole. Theoretical and experimental studies of various authors made it possible to establish the structure of hydrodynamic forces and determine the magnitude of the coefficients of radial forces. The authors of this work obtained quantitative load characteristics of the rotor in an annular seal at specially created laboratory experimental stands at various pressure drops and significant angles of misalignment of the rotor axis relative to the seal axis. Static experiments were also conducted with annular seals of various lengths with a constant differential pressure of the liquid and a fixed angle of misalignment of the rotor axis relative to the axis of the annular seal. The given misalignment angle was obtained as a result of the action of various external forces on the rotor. In addition to static experiments, dynamic rotor tests were carried out. Experimentally obtained amplitude - frequency characteristics of the forced radial - angular oscillations of the rotor, which is dynamically mounted in two symmetrical annular seals. From the experimental characteristics, the critical frequency of the rotor angular oscillations in the seals was determined. According to theoretical formulas, taking into account the value of the coefficient of angular stiffness of the annular seal, the frequency of the natural angular oscillations of the rotor in the annular seals was calculated. A comparison of theoretical and experimental values indicates their good quantitative agreement.

Відцентрові насоси знайшли застосування в найрізноманітніших галузях промисловості й сільського господарства всіх країн світу. В зв'язку із широким використанням відцентрових насосів продовжують залишатися актуальними питання відпрацьовування їх конструктивних схем, які забезпечують високі показники довговічності та вібраційної надійності. Гідродинамічні сили в шпаринних ущільненнях насосів створюють істотний вплив на вібраційну активність ротора в цілому. Значні гідродинамічні сили в зазорах безконтактних ущільнень відцентрових насосів можуть привести до втрати динамічної стійкості ротора та автоколивань ротора (що неприпустимо), а також навпаки – суттєво знизити вібраційну активність ротора в ущільненнях. Теоретичні й експериментальні дослідження різних авторів дозволили встановити структуру гідродинамічних сил і визначити величини коефіцієнтів радіальних сил. Виникла потреба в подальших практичних дослідженнях, з метою отримання достовірної інформації щодо впливу геометричної форми ротора на його здатність до само центрування в ущільненнях при різних кутових швидкостях обертання, аж до втрати ротором динамічної стійкості. На спеціально створеному лабораторному експериментальному стенді авторами даної роботи були отримані амплітудні частотні характеристики (АЧХ) вимушених радіально – кутових коливань самоустановлювальних у щілинних ущільненнях роторів насосів циліндричної й дискової геометричних конфігурацій при різних перепадах тиску робочої рідини на ущільненнях. Також були отримані амплітудні частотні характеристики вимушених радіально – кутових коливань ротора із знешкодженням закрутки робочої рідини на вході в ущільнення. Отримані експериментальним шляхом АЧХ роторів дозволили визначити критичні кутові швидкості радіальних і кутових коливань роторів в ущільненнях, а також межі їх динамічної стійкості. По теоретичних формулах були розраховані кутові швидкості власних радіальних і кутових коливань ротора в ущільненнях, а також межі їх динамічної стійкості. Порівняння теоретичних і експериментальних величин вказує на їх гарний кількісний збіг. Зроблений висновок щодо вищої динамічної стабільності ротора дискової геометричної конфігурації в порівнянні із циліндричною конфігурацією. При проектуванні відцентрових насосів із самоустановлювальним у щілинних опорах – ущільненнях робочим колесом слід прагнути до дискової геометричної конфігурації робочого колеса.

No abstract

Потужні енергетичні машини з внутрішнім гідроприводом у вигляді багатоступінчатої турбіни та насосної частини з розвиненою системою автоматичного розвантаження вісьової сили – це турбонасосні агрегати пластової рідини. При цьому економічна доцільність їх використання потребує досягнення високого коефіцієнта корисної дії (к.к.д.), головна складова якого створюється максимально можливим зовнішнім об’ємним к.к.д. за рахунок проектування статично стійкої системи вісьового автоматичного розвантаження з мінімально можливими витоками робочої рідини. Транспортування рідини до місця споживання супроводжується втратами енергії рідини, які зумовлені як внутрішніми, так і зовнішніми чинниками цього процесу. Значну частину цих втрат складають зовнішні механічні втрати. Ці втрати пропорційні третьому ступеню частоти обертання ротора ТНА. Реальні значення частот обертання сягають десяти тисяч обертів на хвилину, тому зовнішні механічні втрати можуть сягати десятків кіловат. Свій енергетичний внесок в значення загального к.к.д. дає як насосна, так і турбінна частини агрегата. Розрахунок загального к.к.д. турбонасосного агрегата доцільно вести методом послідовних наближень з виконанням необхідної умови балансу потужностей турбінної та насосної частин з урахуванням зовнішніх втрат енергії.