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1、多级离心泵平衡系统设计原理科技信息工程技术多级离心泵衡系统设计原理辽源泵业有限责任公司赵洪文[摘要]多级泵轴向力平衡机构,是直接影响水泵能否正常长期运行的主要装置,平衡机构的泄露也影响泵的效率,多级泵的故障停车很多是由于机构不合理或损坏引起的,所以它是分段式多级泵的一个重要组成部分.本文将阐述平衡盘平衡机构的设计原理.[关键词]多级离心泵平衡系统泵轴1.平衡机构平衡原理泵_【作时,转子上作用着轴向力,如果不设法消除或平衡作用在转子上的轴向力,此轴向力将拉动转子轴向移动,与固定零件接触,造成泵零件
2、的损坏以至不能正常工作.因此必须设法消除或平衡此轴向力,方能使泵正常工作.这就给我们提供了利用高压液体去平衡轴向力的可能性,在生产实践中就产生了水力平衡机构.平衡机构要平衡的轴向力主要由下列各分力组成:(1)叶轮前,后盖板不对称产生的轴向力,此力指向叶轮吸入口方向.(2)动反力,此力指向叶轮后面.(3)轴台,轴端等结构因素引起的轴抽力,其方向视具体情况而定.(4)转子重量引起的轴向力与转子的布置方式有关.(5)影响轴向力的其它因素.泵产生轴向力对水泵的工作不利,可以采用以下方法平衡泵的轴向力:(
3、1)推力轴承(2)平衡孔或平衡管(3)双吸叶轮(4)背叶片(5)叶轮对称布置(6)平衡鼓(7)平衡盘通过采用上述的平衡方法可以达到平衡轴向力的目的,但在节段式离心泵中比较常用的是平衡盘平衡机构,这里主要针对此机构进行一下论述.1.1平衡盘动态平衡原理通.
4、/≮//,.flJI/Ir/D,fL』0豆lLI平衡盘图1多级泵平衡盘装置如图1所示在平衡盘机构中除了轴套与泵体之间有一个径向间隙b之外,在平衡盘与泵体之间还有一个轴向间隙b,平衡盘的后面和吸人口相通,这样,径向间隙前的压力就是末级叶轮背面的
5、压力.而平衡盘后的压力P则接近泵的人口压力,在多级泵中,平衡盘机构两边的压差P一是很大的,液体受这个压差的作用,流过径向间隙,压力下降到P,再流过轴向间隙,压力下降到P,最后流到泵的人口.在平衡盘上,由于两侧存在着压力差P4一,所以有一个向后的力作用在平衡盘上,就形成了轴向平衡力.当叶轮上的轴向力大于平衡盘的平衡力时,泵转子就会向前移动,使轴向间隙b:减小,增加液体的阻力损失,因而就减少了泄露量q,泄露量减少后,液体流过径向间隙的压力下降就减少了.从而提高了平衡盘前面的压力P.压力P4的上升,就
6、增加了平衡盘上的平衡力,转子不断向前移动,平衡力就不断增加,到某一个位置,平衡力和轴向力相等,达到平衡.当轴向力小于平衡力时,转子将向后移动,移动一定距离后,轴向力和平衡力达到了平衡.但是,由于惯性,运动着的转子不会立刻停止在新的平衡位置上,还要继续移动,轴向间隙继续变化,例如继续变小,平衡力就会超过轴向力而阻止转子继续移动直到停止.可是转子停止移动的位置并非平衡位置,此时平衡力超过轴向力,使转子又向后移动,又开始了从不平衡到平衡的矛盾运动,使转子回到平衡位置,当然,转子还是要离开平衡位置的,离
7、心泵在工作中,工作点是经常变化的,轴向力也就经常变化,转子就会经常发生轴向移动,以达到新的平衡.综上所述,平衡盘的平衡状态是动态的,也就是说,泵的转子是在某一平衡位置左右作轴向脉动,当工作点改变时,转子会自动地移到另一平衡位置上去作轴向脉动,所以说平衡盘具有自动平衡轴向力的特点.1_2影响平衡盘自动平衡的"两个间隙"平衡盘的自动平衡是靠轴向问隙的变化而产生的,同时也必须靠固定的径向间隙相配合才能实现.如果径向间隙很大,即径向间隙所造成的压力降很小,则平衡盘前面的压力将等于叶轮背面的压力,任凭轴向
8、间隙怎样变化,也不会改变平衡力的大小.平衡盘就失去了自动平衡的特点,加大泄露量.如果径向间隙很小,即径向间隙所造成的压力降很大时,在正常工作时,平衡盘前面的压力P较小,只要轴向间隙b稍有变化,平衡盘前面的压力P就变化很大,即径向间隙造成的压力下降越大,也就是平衡盘前面的压力P4越低,平衡盘自动平衡能力越强,平衡盘轴向移动越小,泵工作的可靠性越高.但是平衡盘前面压力过低,会加大平衡盘的尺寸,平衡盘加大,除了难以保证加工精度以外,还增加了平衡盘的磨擦损失,因此,在确定平衡盘两侧压差tL(P一P)/(
9、P一P)时必须综合考虑平衡盘大小,工作稳定性,灵敏性,泄露量以及泵的结构等多种因素.2.平衡机构的磨损根据实际使用情况的调查可知,水泵的使用条件不同,制造时所用材料不同,平衡盘的使用寿命相差很大,最短的仅200多小时,最长的可达4000/J~时以上.2.1影响平衡盘磨损的因素平衡盘和平衡环的磨损,既与选用的材料和制造质量有关,又与水泵的使用条件有关,以下各因素影响着平衡机构的使用寿命.2.1.1零件的材料不同的材料及热处理硬度,其耐磨性,耐冲击性,耐腐蚀性不同,材料不同,平衡盘的磨损不同.这是影
