臥式多級(jí)離心泵常見(jiàn)的軸向力平衡裝置形式

? ? ? ?多級(jí)離心泵在電力、石油化工等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。軸向力平衡裝置 的選取是泵組設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，檢查平衡裝置是否需要更換或優(yōu)化也 是多級(jí)離心泵維修中的一項(xiàng)重要工作。泵組運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，若平衡裝置不 能中和泵組產(chǎn)生的軸向力，則會(huì)造成泵動(dòng)靜部件摩擦而降低效率，嚴(yán)重時(shí)泵轉(zhuǎn)子與各靜部件咬死而導(dǎo)致泵損壞。

? ? ? ?1、 軸向力的產(chǎn)生多級(jí)離心泵運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的軸向力包括以下幾種：因作用在各 葉輪吸入端(驅(qū)動(dòng)端)和吐出端（自由端）的壓力不相等，從而產(chǎn)生指向泵 驅(qū)動(dòng)端的軸向力；液體從吸入口到排出口改變方向時(shí)作用在葉片上的 力，指向葉輪背面，稱為動(dòng)反力；由于泵內(nèi)葉輪進(jìn)口壓力與外部大氣壓 不同，在軸端和軸臺(tái)階上產(chǎn)生的軸向力；立式泵轉(zhuǎn)子重量引起的向下的 軸向力；其他軸向力。

? ? ? ?2 、軸向力的平衡裝置 總軸向力會(huì)使轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)，造成泵動(dòng)靜部件摩擦，而平衡裝置的 兩端有一個(gè)壓力差，其中的液體形成一個(gè)與總軸向力方向相反的平衡 力，平衡力大小隨平衡盤(pán)的移動(dòng)而變化，直到與軸向力抵消，但由于慣 性的作用轉(zhuǎn)子不會(huì)立即停止竄動(dòng)，而是在平衡位置左右竄動(dòng)且幅度不 斷減小，最終停留在平衡位置，故隨著運(yùn)行工況的變化，泵轉(zhuǎn)子始終處 于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

? ? ? ?平衡裝置的設(shè)計(jì)為多級(jí)離心泵設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，包括葉輪對(duì)稱布置 （適用于偶數(shù)級(jí)泵）與平衡盤(pán)（鼓）法兩大類，平衡盤(pán)（鼓）法又包括平衡 鼓、平衡盤(pán)、平衡盤(pán)鼓、雙平衡鼓形式，隨著結(jié)構(gòu)的逐漸復(fù)雜，平衡效果也 越好。 平衡盤(pán)（鼓）法多與推力軸承配合使用，推力軸承一般只承受5%~10%的軸向力，在設(shè)計(jì)平衡盤(pán)（鼓）時(shí)，一般不考慮推力軸承平衡的軸向 力，保證泵在推力軸承損壞的情況下，平衡盤(pán)（鼓）仍能正常工作。

2.1 葉輪對(duì)稱布置法

? ? ? ?葉輪級(jí)數(shù)為偶數(shù)時(shí)可采用葉輪對(duì)稱布置法平衡軸向力，設(shè)計(jì)上要 注意反向葉輪入口前的密封節(jié)流襯套尺寸要與葉輪輪轂尺寸一致。此 方法多用于蝸殼式多級(jí)泵，用于節(jié)段式泵時(shí)會(huì)增加級(jí)間泄露。

2.2 平衡鼓法

? ? ? ?英國(guó) WEIR 公司確定平衡鼓直徑為首級(jí)葉輪密封環(huán)直徑的 93%。 平衡鼓法承受平衡力過(guò)大，在大流量工況下容易引起軸向力反向，引起 轉(zhuǎn)子振動(dòng)。

2.3 平衡盤(pán)法

? ? ? ?平衡盤(pán)結(jié)構(gòu)與各部分承擔(dān)軸向力如圖 1 所示，平衡力一部分由徑 向間隙直徑 R0至平衡盤(pán)軸向間隙內(nèi)半徑 R1截面上產(chǎn)生，另一部分由平 衡盤(pán)軸向間隙內(nèi)半徑 R1到外半徑 R2 截面上產(chǎn)生。平衡盤(pán)的靈敏度越高，平衡盤(pán)的徑向尺寸越大，通常取 k=0.3~0.5，泄漏量一般為額定流量的4%~10%，但高揚(yáng)程小流量泵可能高達(dá) 20%。

2.4 平衡盤(pán)鼓法

? ? ? ?平衡盤(pán)鼓聯(lián)合裝置與平衡盤(pán)的區(qū)別是：平衡盤(pán)鼓的節(jié)流軸套部分 尺寸比輪轂尺寸大，而平衡盤(pán)節(jié)流軸套部分與輪轂同尺寸。平衡盤(pán)鼓結(jié) 構(gòu)與各部分承擔(dān)軸向力如圖 2 所示，通常由平衡鼓平衡總軸向力的 50%~80%，很大可到 90%，增加平衡鼓的平衡力，有利于減小平衡盤(pán)的尺寸和 增加軸向間隙，減少平衡盤(pán)的磨損。通常平衡盤(pán)外半徑Rw=（1.2~1.4）Rn， 平衡盤(pán)軸向間隙長(zhǎng)度b₀=（0.2~0.4）Rn。

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?2.5 雙平衡鼓法

? ? ? ?雙平衡鼓實(shí)質(zhì)上就是在平衡盤(pán)鼓聯(lián)合裝置基礎(chǔ)上，在平衡盤(pán)外徑上增加一道徑向間隙，使平衡盤(pán)起到部分平衡鼓的作用，這樣可以使軸 向間隙進(jìn)一步加大，進(jìn)而減少平衡盤(pán)的磨損和降低軸向間隙對(duì)裝配的 要求,同時(shí)也增加了阻力損失，減少平衡水的泄露量。雙平衡鼓結(jié)構(gòu)與各 部分承擔(dān)軸向力如圖 3 所示,一般由平衡鼓（小鼓）平衡 50%~70%的軸向力,平衡盤(pán)（大鼓）平衡剩余的軸向力。一般選小鼓的徑向間隙長(zhǎng)度 L₁= 120~160mm，大鼓的徑向間隙長(zhǎng)度 L_W=40~80mm，大鼓的軸向間隙 b₀= 0.15~0.25mm，軸向間隙大，平衡盤(pán)不易產(chǎn)生摩擦，但平衡室壓力下降，會(huì)減少大鼓的平衡力。