1.一种基于间隙流的多级泵转子动力密封的设计方法，提供多级泵转子系统中密封间隙流对转子运动影响的主要参数，包括水力径向力FH，轴端直径与叶轮直径比值Dk/D2，转子系统空转时固有频率与转速频率比值fn/fr，转子径向位移与设计间隙比值z/h，轴端直径* * *与叶轮直径比值系数d，主刚度系数增量K，交叉刚度系数增量k，主阻尼系数增量C，交叉* *阻尼系数增量c，质量系数增量m，密封间隙各段主刚度系数K，密封间隙各段交叉刚度系数k，密封间隙各段主阻尼系数C，密封间隙各段交叉阻尼系数c，入口损失系数ξ等，其特征在于：密封间隙流的水力径向力满足以下计算关系：式中：FH-水力径向力，牛；

ψ-扬程系数；

ns-比转数；

3

Q-叶轮流量，米 /秒；

D2-叶轮直径，米；

n-叶轮转速，转/分；

i-叶轮级数。

2.由于多级泵的轴为细长轴，所以要考虑在静态情况下整个轴的刚性，而转子径向位移与密封流道单边设计间隙比值z/h可以近似的看做为衡量静态轴刚性的标准，其设计公式：式中：z-转子径向位移，米；

h-密封流道单边设计间隙，米；

-径向间隙比系数；

2

g-重力加速度，米/秒 ；

cs-转子材料中的声速，米/秒；

L-轴承跨度长度，米；

Dw-转子轴直径，米；

c-密封间隙各段交叉阻尼系数。

3.在多级泵空转时的动态刚性也是相对来说很重要的，而转子系统空转时固有频率与转速频率比值fn/fr近似的可以看做衡量动态刚性的标准，其设计公式：式中：fn-固有频率；

fr-转速频率。

4.在考虑到多级泵是否能够安全稳定的运行的，轴的尺寸成为至关重要的因素，轴端直径必 须安全的传递最大扭矩。因此根据多级泵的相关系数得出轴端直径与叶轮直径比值Dk/D2的设计公式：式中：DK-轴端直径，米；

Htot-多级泵总扬程，米；

η-水力效率；

d-轴端直径与叶轮直径比值系数。

5.转子系统在正常工况下运行时，当考虑密封间隙参数对刚度系数、阻尼系数和质量系数的影响时，得出的刚度系数增量、阻尼系数增量和质量系数增量，其设计公式：*

式中：K-主刚度系数增量；

*

k-交叉刚度系数增量；

L0-单级环形密封长度，米；

Ps-密封间隙流道入口压力，帕；

Pa-密封间隙流道出口压力，帕；

K-密封间隙各段主刚度系数；

k-密封间隙各段交叉刚度系数；

*

C-主阻尼系数增量；

*

c-交叉阻尼系数增量；

C-密封间隙各段主阻尼系数；

*

m-质量系数增量；

m-质量系数。

6.转子系统在正常工况下运行时，当考虑叶轮参数对刚度系数、阻尼系数和质量系数的影响时，得出刚度系数增量、阻尼系数增量与质量系数增量，其设计公式：式中：b2-叶轮出口宽度，米。

7.根据权利(2)、(5)、(6)要求，密封间隙各段主刚度系数K，密封间隙各段交叉刚度系数k，密封间隙各段主阻尼系数C，密封间隙各段交叉阻尼系数c设计公式：K＝0.0967(h/DW)-1.12 (16)k＝7.5589e(-0.1818ξ) (17)C＝4591.3e(-0.1647ξ) (18)c＝75.29(L0/DW)2.5553 (19)式中：ξ-入口损失系数。

8.根据权利(7)要求，入口损失系数ξ设计公式：当考虑叶轮转速对入口损失系数的影响时：ξ＝-1.0606ln(n)+9.3797 (20)当考虑设计间隙对入口损失系数的影响时：ξ＝182.39h3-211.94h2+83.329h-10.216 (21) 。