高压除鳞泵叶轮破裂原因探究

Failure Analysis on Cracking Impeller of High Pressure Descaling Pump

叶轮是影响高压除鳞泵水力性能及运行可靠性的核心部件,为了探究叶轮在恶劣工况下运行时破裂原因,对叶轮材料进行了光谱分析及材料力学性能试验,并通过流固耦合方式对叶轮在旋转离心力、过盈配合残余应力及流道流体压力等多种耦合载荷作用下的结构强度分析和模态分析。结果表明,叶轮材料成分及力学性能无明显异常,不是导致叶轮破裂的主要原因;叶轮在小流量工况下及进行工况切换时承受较大的交变应力,叶轮安全系数相对偏小;对叶轮进行预应力模态分析,其一阶固有频率为462 Hz,而叶轮在运转过程中压力脉动频率为425 Hz,小于工程所需的频率余量,叶轮在叶片出口位置产生局部共振导致疲劳破裂。该结果有利于改善叶轮结构合理性,为优化设计提供理论依据。