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離心泵的軸向力產生原因及消除方法

2022-06-20

離心泵軸向推力產生的原因是由於結構的原因,離心泵在工作過程中葉輪兩側裏沒有對稱,流體在離開葉輪時會有反衝力產生,這兩者綜合會對葉輪形成一個軸線方向的推力,因此離心泵就會產生軸向推力。離心泵產生軸向推力時應該找出相應的方法去消除。

離心泵的軸向力產生原因

離心泵在運行時由於單吸葉輪缺乏對稱性,前蓋板會小於後蓋板的麵積,承受力會略小於後蓋板的承受力,液體會在離心水泵的轉子上產生一個較大的作用力,這個作用力的方向和離心泵轉軸的軸心線相平衡,被稱之為軸向力。軸向力的存在對於離心泵有著較大的危害,不平衡的軸向力會加重止推軸承的工作負荷,會對軸承很不利,軸向力會使離心泵轉子朝吸入口進行竄動,會導致振動並且可能會導致葉輪口環摩擦出現泵體損壞,情況更嚴重的是會出現轉子位移,可能會造成轉子元件和定子元件的摩擦和碰撞直到機器損壞。離心泵軸向推力產生時應該找出消除方法。

離心泵軸向力自動平衡裝置結構示意圖

離心泵軸向力自動平衡裝置結構示意圖

離心泵的軸向力消除方法

推力軸承

針對軸向力不大的小型泵,使用推力軸承去承受軸向力,這是一個簡單而又經濟的方法。可以使用它來平衡裝置,可以考慮到總有一定的剩餘軸向力,偶爾也會裝設推力軸承。

平衡孔或者平衡管

在葉輪的後蓋板上加設密封環,密封環的直徑通常和前密封環相等,在後蓋板下麵會開孔或者設置專用連通管和吸入側連通。液體經過密封環間隙的阻力損失會導致密封下麵的液體的壓力下降,進而減小作用在後蓋板上的軸向力。減小軸向力的程度會取決於孔的數量與孔徑的大小。在這種情況下會有百分之十到百分之十五的不平衡軸向力。要想完全平衡軸向力需要進一步增大密封環所在的直徑,要指出的是密封環與平衡孔是相輔相成的,隻有密封環沒有平衡孔是不能平衡軸向力的。而隻設平衡孔而不設密封環會使泄漏量加大,平衡軸向力的程度很小。

使用這種平衡方法能減小軸封的壓力,它的缺點是增加容積損失。經過平衡孔的泄露和進入葉輪的主液流衝擊,正常的流動狀態會受到破壞,會導致水泵的抗汽蝕性能下降。有些泵體上開孔利用管線和吸入管進行連通但是結構會變得比較複雜。

使用以上平衡方法軸向力是不可以達到完全平衡的,殘餘的軸向力需要由泵的推力軸承來承擔。采用平衡孔平衡軸向力的結構使用比較廣泛,不僅可以在單級離心泵上使用,還能在多級離心泵上使用。但軸向力不可以完全平衡依然需要設置止推軸承,並且多設置了一個口環,離心泵的軸向尺寸需要增加,隻適用在揚程不高和尺寸不大的泵上。

雙吸葉輪

單級離心泵使用雙吸式葉輪後,葉輪是對稱的,葉輪兩邊的軸向力會相互抵消。葉輪兩邊密封間隙的差異或者葉輪相對於蝸室中心位置的不對中,會有一個不大的殘餘軸向力,軸向力需要由軸承來承受。

背葉片

離心泵背葉片是加在後蓋板的外麵,就等於在主葉輪的背麵加上一個和吸入方向相反點的附加半開式葉輪,為了方便鑄造,這種背葉片一般都是做成徑向的也會做成彎曲的。葉輪加上背葉片後,背葉片會強迫液體進行運轉,液體的運轉角速度會有所增加,改變了後蓋板的壓力水頭分布不平衡力得到了減少,殘餘的軸向力依然需要軸承來承受。

背葉片除了平衡軸向力外可以減少軸封前液體的壓力。裝背葉片泵的揚程大約會提高百分之一到百分之二,可以使泵的效率下降百分之二到百分之三。背葉片會避免雜質進入軸封的功能,泵送含有雜質液體的泵經常使用。

葉輪對稱布置

這種方法大部分適用於多級離心泵。離心泵的所有葉片會平均分為兩個方向去布置,可以麵對麵也可以背靠背地按照一定的次序排列起來,能使用軸向力進行互相平衡。

平衡鼓

平衡管是典型的結構可以使用平衡鼓平衡軸向力時平衡鼓一般會安裝在末級葉輪的後麵,平衡室會利用平衡管和泵的入口進行連通,平衡室中液體的壓力接近泵入口處液體的壓力。平衡鼓左麵是末級葉輪的後腔,可以承受的壓力接近於泵出口的壓力,平衡鼓前後有較大的壓力差,會有向後的推力形成,這個推力和作用在轉子上的總軸向力相平衡。平衡鼓結構在設計工況下平衡軸向力很好,在其他工況下軸向力不可以全部平衡。采用平衡鼓時需要使用雙向止推軸承來承受殘餘的軸向力。

平衡盤

平衡盤能在不同工況下自動全部地平衡軸向力,平衡盤多用於多級離心泵當中使用。

平衡盤與平衡鼓相結合

平衡盤與平衡鼓的結合保留了平衡盤自平衡的優點,在離心泵的軸向力出現變化時,利用軸向間隙的變化來調整中間過流室的壓力來達到自平衡,不會引發平衡室的壓力變化,離心泵的機械密封不會受到影響。加氧裝置反應器高壓進料通常使用平衡盤與平衡鼓軸向力平衡的方法。

離心泵的軸向力產生原因及消除方法由離心泵廠家總結。推薦閱讀:離心泵型號及參數大全

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