? ? ? ?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)化也是節(jié)段式多級(jí)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。

? ? ? ?一、節(jié)段式多級(jí)泵軸向力的產(chǎn)生

? ? ? ?節(jié)段式多級(jí)離心泵運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的軸向力包括以下幾種:因作用在各葉輪吸人端驅(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(chēng)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

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? ? ? ?二、節(jié)段式多級(jí)泵軸向力的平衡裝置

? ? ? ?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(chēng)布置(適用于偶數(shù)級(jí)泵)與平衡盤(pán)(鼓)法兩大類(lèi),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(chēng)布置(適用于偶數(shù)級(jí)泵)與平衡盤(pán)(鼓)法兩大類(lèi),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(chēng)布置法

? ? ? ?葉輪級(jí)數(shù)為偶數(shù)時(shí)可采用葉輪對(duì)稱(chēng)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

? ? ? ?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R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=0305,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5080%,最大可到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。

? ? ? ?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,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，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。

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? ? ? ?平衡裝置的設(shè)計(jì)是節(jié)段式多級(jí)泵設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一,選擇合適的平衡裝置對(duì)泵組平穩(wěn)運(yùn)行、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用意義重大。