立式泵磁悬浮轴承中自卸式除铁器的应用研究

　　磁力轴承由于其非接触、非润滑的特点，在叶轮机械中得到了广泛的应用。与现有的滑动轴承相比，磁力轴承在立式斜流泵中的应用具有许多优点。目前，磁力轴承在立式斜流泵中的应用研究主要集中在新结构上，对其实际应用的研究较少。磁力轴承立式斜流泵工作时，输送的流体中含有不同大小的铁磁性颗粒。在磁力的吸引、流场的作用以及颗粒与固体的碰撞作用下，一些铁磁性颗粒容易被吸附到磁性轴承的工作间隙中，并与非磁性颗粒长期堆积，导致磁性轴承磨损。因此，有需要使用适当的设备来疏通这些容易进入磁性轴承间隙的颗粒。

　　目前，还没有相关文献解决磁轴承立式斜流泵工作间隙中混入铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒的问题。根据磁力轴承工作间隙附近的流场特点，在现有磁力轴承结构上增加了永磁自卸式除铁器。旨在研究多场耦合条件下磁性和非磁性粒子的动力学行为，市场内外学者对铁磁性颗粒在磁场和流场中的运动规律进行了大量研究。

　　在一些研究中，采用了欧拉双流体模型方法，一阶隐式K-ε双方程湍流模型和相耦合simple算法，利用fluent软件对磁流化床内的气固两相流进行了数值模拟。然而，添加到流化床中的外部磁场是由动量方程源项中的UDF（用户定义函数）定义的，并且磁场的分布是强非线性的，因此使用磁场定义时存在一些误差，这使得结果与实际情况有很大的偏差。

　　有研究采用欧拉-欧拉双流体模型、湍流模型和外磁场作用下的液固耦合，通过comsolmultiphysics软件的数值模拟，分析了除铁器周围的颗粒物相分布特征，从而证明永磁自卸式除铁器的可行性。该研究提出了一种适用于磁力轴承立式斜流泵的自卸除铁器。有限元分析结果表明：

　　（1）远离磁性轴承工作间隙区域的铁磁性颗粒和非磁性颗粒沿流场的流动方向流动，并被输送到泵出口。

　　（2）磁性轴承工作间隙周围的铁磁性颗粒能被铁分离器很好地吸收，不会进入磁性轴承的工作间隙。

　　（3）磁性轴承工作间隙周围的非磁性悬浮物容易与磁性颗粒团聚。由于磁引力，铁磁性颗粒被沉积物中的非磁性悬浮固体包裹，形成凝胶状物质，不会进入磁性轴承的工作间隙。

　　（4）自卸式除铁器的结构可以很好地解决磁力轴承立式斜流泵中磁性颗粒和非磁性颗粒混入磁力轴承工作间隙的问题，从而增进磁力轴承正常运行的稳定性。