离心泵轴向力计算式应用和平衡

《离心泵轴向力计算式应用和平衡》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、离心泵轴向力计算式应用和平衡　　摘要：离心泵在工作过程中，可靠运行的一个重要方面就是平衡部件（平衡盘或平衡鼓）和推力轴承的设计，一般在多级离心泵的叶轮上不考虑平衡轴向力的结构，因此，泵轴向力计算的准确程度影响到平衡部件、推力轴承的设计和使用寿命，本文经多年的设计实践，提出较理想的轴向力计算式，基本在设计卧式多级泵或立式多级泵的平衡盘或平衡鼓的部件时没有失误，可以借鉴。关键词：离心泵；轴向力；计算式应用；平衡1.轴向力产生的原因6由于叶轮前后盖板因液体压力分布情况不同引起很大的轴向力，叶轮后盖板所受压强大于前盖板所受的压强，形成的压力差，方向自

2、叶轮背面指向叶轮入口，这个力是泵轴向力的主要组成部分。泵在正常运行时，叶轮吸入口的压力P1，叶轮背面的压力为P2，且P2>P1，因此沿着泵的轴向方向就会产生一个推力。液体流经叶轮后，由于流动方向变化所产生的动压力F2，在多级离心泵中，流体通常由轴向流入叶轮，由径向流出，流动方向的变化是由于流体受到叶轮的作用力，因此流体也给叶轮一个大小相等、方向相反的反作用力。扭曲叶片工作面和背面压力不同产生的轴向力。对于立式泵，转子的重量也是轴向力的组成部分。其它因素产生的轴向力。2.轴向力计算式探讨假定叶轮两侧间隙液体压力分布规律相同，则有轴向力F1=π/

3、4（D21-dh2）ρg[HP-U22/8zg{1-（D21-d2h）/2D22}]，实际上，由于存在泄漏，轮盖两侧会有液体从外径处经轮盖密封流向吸入口，轮盘测则由于级间泄漏，有液体自高压级漏失到低压级，从叶轮内径处流向外经处，在轮盖测，液体做向心的径向流动，所以压力要减小，而在轮盘测，液体作离心的径向流动，所以，压力要增大，这样一来，轴向力F1的实际值比上式要大一些，所以，一般使用经验公式F1=（π/4）（D21-d2h）ρgkHi，其中，k为实验系数，与比转数有关，当nS=60-150时，k=0.6；当nS=150-250时，k=0.8；

4、i为叶轮级数。3.液体作用于叶轮入口的动反力F2在离心泵中，轴向力指向叶轮入口，同时，液体给叶轮一个大小相等、方向相反的冲力或动反力F2，它可用动量方程求得：F2=mc0=（G/g）c0，其中c0为叶轮进口处液体速度；m为液体的质量流量，G为液体的重量流量，F2的作用方向由入口指向轮盘，和F1的方向相反，所以总的轴向力为F=F1-F2，一般情况下，F1》F2》只有在启动时，由于正常压力还没有建立，动反力的作用才较明显。4.可行的轴向力计算式6卧式单级（无平衡装置或无平衡孔）离心泵轴向力计算式为：Fax=FmaⅡ-FmaⅠ其中FmaⅡ为叶轮后盖

5、板受的力为：FmaⅡ=π（R21-R2W）[PP-（ρω2/8）{R22-（Ri+R2W）/2}]，FmaⅠ为叶轮前盖板受的力为：FmaⅠ=P0πR2i+ρQtC0，式中P0—泵入口压力N/m2，Ri-密封环半径m，Qt-流经叶轮的流量m3/s，ρ—介质重度kg/m3，C0—泵入口处流速m/s，PP—势扬程N/m2，ω-角速度L/s，R2—叶轮半径m，RW—轴直径m，作用于叶轮上的合力为：Fax=FmaⅡ-FmaⅠ=π（R21-R2W）[PP-（ρω2/8）{R22-（Ri+R2W）/2}]-P0πR2i-ρQtC0。立式斜流泵中，叶轮有两种

6、结构形式，即半开式叶轮和闭式叶轮，对于半开式叶轮，因无前盖板，后盖板上作用的轴向力，只有一部分被工作轮内的压力所平衡，所以半开式叶轮的轴向力大于闭式叶轮的轴向力。半开式叶轮轴向水力推力计算式为Th=（π/4）（D23-0.8D2m）PX106N，其中D3=D0+（2/3）（D2-D0），D0—叶轮进口尺寸m，D2—压力出口尺寸m，Dm—后密封环尺寸m，P—叶轮工作压力Mpa，关于P值，可以选取关死点Pmax和设计点Pn，所以半开式叶轮斜流泵的轴向力计算式为：T=Th+W，式中W-泵转子重量N。立式凝结水泵中，当首级为双吸叶轮时其轴向力计算式为

7、：F=Fax-W，其中，轴向水推力为：Fax=1.2K.6π/4（D2m-d2）rHi，N，式中，d—叶轮轴直径m，K—系数（取0.7-0.8），r—液体的重度N/m3，Hi—泵的单级扬程m，Dm—叶轮密封环直径m。5.轴向力的平衡由于离心泵轴向力值很大，因此，除了个别的单级小型泵用球轴承承受轴向力外，一般都需采用平衡轴向力的措施，目前，常用水力方法来平衡部分或全部轴向力，这一方法包括：使叶轮或整个表面上压力对称分布；增设在所有运转工况下，都能保证平衡叶轮轴向力的水力平衡系统，应该指出，完全做到叶轮表面压力对称分布或整个转动部分上的轴向力平衡

8、是很难的，因此，还必须用止推轴承来承受未被平衡的轴向力，而这个轴向力的方向难以确定，所以，要用双向都能承受轴向力的轴承。6.单级离心泵的平衡措施（1）采用双吸式叶轮