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多級泵的軸向力平衡方法

發布日期:[2015-11-28]     點擊率:

多級泵的軸向推力及平衡方法
產生軸向推力的原因

多級泵軸向推力產生原因示意圖


葉輪軸向推力產生的主要原因是作用在葉輪前、后盤上的壓力不等,其原理如圖。從葉輪流出的高壓水作用在葉輪的前、后盤上,前盤的吸水口使前盤面積小于后盤,因而高壓水作用在前、后盤上的壓力不等,使后盤壓力大,前盤壓力小,產生向吸水側的軸向推力。由于軸向推力很大,如不進行平衡,水泵將不能工作。
軸向推力的危害
多級多級泵的軸向推力有時可達幾十千牛,這個力將使整個轉子向吸水側竄動。如不加以平衡,將使高速旋轉的葉輪與固定的泵殼接觸,造成破壞性的磨損;另外,多級泵的軸向竄動,會使軸承發熱,電動機負載加大,同時使互相對正的葉輪出水口與導水圈的導葉進口發生偏移,引起沖擊和渦流,降低水泵的效率,嚴重時將使水泵無法
工作。
軸向推力的平衡方法
根據水泵的結構,軸向推力的平衡方法有以下5種。
平衡孔法


平衡孔示意圖


如圖所示.在葉輪的后盤上對著葉輪的進口處,均勻地鉆4-8個小孔A,這些小孔叫平衡孔。平衡孔A與小室E連通,使小室E內的壓力和葉輪進口處壓力F,基本相等。這樣會大大減少葉輪前、后盤之間的壓力差,使軸向推力得到一定程度的平衡。
平衡孔法會使水泵的漏損增加,降低水泵的效率,因此多用在單吸單級的小型水泵上。為了減少漏損,采用密封環K將小室與葉輪背側的高壓區隔開,以防通過間隙的漏損過大而使水泵效率顯著降低。
止推軸承法
止推軸承法是用止推軸承平衡軸向推力,多用于單吸單級的小型水泵,并且有時要與平衡孔法配合使用。
采用雙吸葉輪

即為采用雙吸葉輪的單級泵圖,由于葉輪結構尺寸對稱,因此葉輪兩邊壓力作用面積相等,同時作用于葉輪上的力也對稱,從而使軸向推力達到平衡。這種結構多用在流量較大的單級離心泵上。
雙吸葉輪的單級泵
1-雙吸葉輪;2-密封環.3-泵軸
雙吸葉輪泵示意圖
對稱布置葉輪法對稱葉輪布置圖


在級數為偶數的多級水泵中,可將葉輪對稱布置,使葉輪產生的軸向推力相等反向,互相抵消。圖上所示為兩組并聯工作的葉輪,但各組本身串聯工作;圖2一19b所示為所有葉輪串聯工作。這種方法的主要缺點是在級與級之間的流道很長,并且彼此重疊,使泵殼的鑄造復雜,很難避免流道間水的竄漏。同時,由于制造上的缺陷和各葉輪密封環間隙很難做到一致,所以仍有殘余的軸向推力,而且軸向推力的方向不定。因此,往往加裝雙作用止推軸承,以保證可靠運行。


多級泵平衡盤工作原理

平衡盤的工作原理圖


衡盤的工作原理如圖所示。在多級水泵最后一級葉輪的后面,安裝平衡盤并用鍵固定在泵軸上,和軸一起旋轉;泵體上固定平衡座,平衡盤與平衡座之間的環形平面間隙為ι2,平衡盤左側的空間稱為平衡室B,它與圓柱面間隙ι1、末一級葉輪的高壓水相通,平衡盤右側空間經回水管與吸水管相通,因此,平衡盤左側壓力高,右側壓力低,產生一個和軸向推力相反的平衡力。平衡盤可以自動平衡軸向推力,水泵在啟動過程中.因水泵流量小、揚程大,這時的軸向推力大于平衡力,平衡盤隨泵軸向吸水側移動,環形平面間隙ι2減小,從平衡室流出的水量減小,平衡室內的壓力增大,平衡力逐漸增大;當平衡力大于軸向推力時,平衡盤右移,環形平面間隙ι2增大,流出的水量增大,平衡室的壓力降低,平衡力減小;當平衡力小于軸向推力時,平衡盤又向吸水側移動,重復上述過程,達到自動平衡軸向推力的效果。由于平衡盤具有自動調節的特點,故廣泛應用在單吸多級多級泵上。
利用平衡盤平衡軸向推力時,應注意以下幾個問題:
(1)盡量減少多級泵的啟、停次數,以減少平衡盤和平衡座的磨損。因多級泵在啟動過程中流量小、揚程大,軸向推力較大,平衡力較小,使泵軸向吸水側竄動,造成平衡盤與平衡座接觸而磨損。
(2)在進行多級泵裝配時,平衡盤與平衡座之間的軸向間隙不能超過規定值,正常應保持在0.5~1.0mm之間。即從平衡盤的回水管中流出的水量不應超過水泵流量的1.5%~3%,否則水泵的效率就要顯著降低。
(3)要保證回水管的暢通。如果回水管堵塞,平衡盤兩側就沒有壓力差,平衡盤將失去作用。
(4)多級泵的泵軸應有1~4mm的軸向竄動量。因平衡盤在平衡軸向推力的過程中隨泵軸左、右移動,所以泵軸要有一定的軸向竄動量,以保證平衡盤能自動平衡軸向推力。


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