在反渗透海水淡化系统中,高效节能的海水淡化高压泵一般采用节段式多级离心泵,其转子依靠两端的水润滑轴承实现支撑。水润滑轴承作为转子系统的唯一支撑部件,其动力学特性直接影响着转子系统的运行状态。若水润滑轴承设计不当,会降低转子系统的动力稳定性,甚至导致转子的临界转速突破安全范围,造成整机泵的共振,给海水淡化系统带来不可挽回的损失。因此,在考虑水润滑轴承的动力学特性下,建立轴承-转子系统进行临界转速分析,对海水淡化高压泵转子系统的可靠性设计有着重要的意义。海水淡化高压泵多级转子的结构比较复杂,转子系统中存在着多种环形密封,主要有口环密封、级间密封和平衡鼓密封。当高压泵运行时,泵内的流体会在环形密封内产生激振力,从而改变转子系统的动力学特性,对转子系统的临界转速及稳定性产生不可忽略的影响。因此,在转子系统的临界转速计算及稳定性分析中还应纳入环形密封的动力特性,建立轴承-环形密封-转子系统进行研究。本文依托“十三五”国家重点研发计划项目《大型膜法海水淡化关键设备及部件开发》(编号:2017YFC0403703),以海水淡化高压泵转子系统为研究对象,对转子系统中水润滑轴承的动力特性、环形密封的动力特性和转子系统的临界转速及稳定性进行计算分析。主要研究内容及成果如下:1.设计7组不同长径比、半径间隙组合的水润滑轴承试验方案,根据试验方案测得的轴心轨迹和周向液膜压力特性,优选出轴承半径间隙与长径比的最优组合,作为海水淡化样机泵中水润滑轴承结构参数的设计依据;2.基于动压滑动轴承的静特性计算理论,通过MATLAB编程求解了水润滑轴承的承载力、偏心率和偏位角;在轴承静特性计算的基础上,根据动压滑动轴承的动力特性系数计算理论,通过MATLAB编程求解了水润滑轴承的动力特性系数,并分析了动力特性系数与轴承半径间隙、长径比、转子跨距和叶轮级数的内在联系,为转子系统临界转速的计算分析提供了轴承动力学参数;3.针对环形密封流场的特点,建立了环形密封准稳态全三维模型,根据环形密封的动力学模型,通过CFD数值计算了海水淡化高压泵中口环密封、级间密封和平衡鼓密封的动力特性系数,为轴承-环形密封-转子系统临界转速的计算及稳定性分析提供了环形密封动力学参数;4.不考虑环形密封时,基于ANSYS Workbench采用有限元法模态分析获得样机泵轴承-转子系统的临界转速,并对比分析轴承半径间隙、长径比、转子跨距和叶轮级数对临界转速的影响。结果表明:样机泵转子系统为刚性转子,第一临界转速满足安全裕度的设计要求;在半径间隙0.12mm~0.24mm内,随着半径间隙的增大,临界转速呈现出不同程度的下降,但仍在安全范围以内;在长径比1.0~1.4内,临界转速随着长径比的增大而增大;在跨距939mm~1179mm内,第一阶临界转速随着跨距的减小而增大;临界转速受级数影响较大,随着叶轮级数的增加而减小,当级数为9时,刚性转子转化为柔性转子,且临界转速突破了安全裕度。考虑环形密封后,样机泵转子系统的临界转速有所上升,其中第一临界转速增幅较大;与刚性转子相比,多级柔性转子的临界转速更容易受到环形密封的影响。由转子动力稳定性分析可知,样机泵轴承-环形密封-转子系统特征值的实部均为负值,且最小对数衰减率为0.215,转子系统的稳定性较好。