平衡軸向力的一種方法
2025-03-13
給水泵軸向力平衡的傳統(tǒng)方法有：止推軸承、平衡孔或平衡管、葉輪對稱布置、背（副）葉片以及平衡盤和平衡鼓等。許多科技工作者為解決泵軸向力平衡的問題，付出了很大的心血，提出了很多寶貴的新方法：
一、鍋爐給水泵軸向力平衡新方法：
1、利用由前置平衡盤、平衡活塞和平衡套組成的閥門活塞式平衡盤來解決高壓多級泵平衡盤泄漏量大、較易產(chǎn)生研磨的問題，與普通的平衡盤結(jié)構(gòu)相比較，在減少泵的泄漏量，提高泵的效率，防止研磨和提高壽命方面具有優(yōu)越性，裝置如圖1所示。
該裝置平衡軸向力的原理為：當(dāng)液流流經(jīng)前置平衡盤的軸向間隙時，將產(chǎn)生壓降A(chǔ)，當(dāng)液流流經(jīng)平衡活塞外徑處的徑向間隙A時，將產(chǎn)生壓降其中壓降如2將平衡泵產(chǎn)生的軸向力，平衡活塞在泵軸向力與該平衡力的合力F作用下將沿軸向移動。如果平衡活塞右移，前置平衡盤的軸向間隙。將減小，液流通過該間隙的阻力將增大，使得壓降增大而壓降知2減小，若此時葉輪上產(chǎn)生的軸向力不變，平衡裝置將在合力F作用下發(fā)生左移直至平衡位置；反之，亦然。由于平衡力隨著軸向間隙。的增加而增大，該裝置的泄漏損失也將隨之增大。
圖1：閥門活塞式平衡盤
二、深井潛水泵軸向力平衡裝置
該裝置如圖2所示：
圖2：新型深井潛水泵軸向力平衡裝置
在末級葉輪后安裝有一對動、靜端面摩擦副，摩擦副前與末級葉輪出口的高壓液體(壓力等于n-1級泵的壓力）相通，摩擦副后與井腔或某一低壓級相通，高壓液體與低壓區(qū)通過后密封環(huán)相隔，這樣就產(chǎn)生了一個指向葉輪后方的總壓力，使得該裝置像浮動軸承一樣在泵軸向上產(chǎn)生移動，不僅平衡了軸向力，而且摩擦功率損失小，可靠性高。
三 、平衡鼓組合裝置
圖3：多級離心稠油泵組合型軸向力平衡裝置
該裝置平衡原理與閥門活塞式平衡盤類似：平衡鼓安裝在末級葉輪之后，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)液流流經(jīng)平衡鼓外緣處的徑向間隙時，壓降，當(dāng)液流流經(jīng)由平衡鼓后端面與節(jié)流平衡環(huán)端面形成的軸向間隙時，壓降為Ap2=/74-A，其中末級葉輪后泵腔壓力為ft，徑向間隙和軸向間隙^的變化將引起壓降知,與知2的變化，通過壓降變化實現(xiàn)軸向力自動平衡。當(dāng)軸向力小于壓降時，平衡鼓右移，軸向間隙62減小流動阻力增大，間隙中的液流速度及流動損失減小，壓降如減小，這樣平衡鼓前后兩個端面的壓力差減小了，即平衡力減小了，使得平衡鼓發(fā)生左移；反之，亦然。
四、平衡鼓與平衡盤的組合結(jié)構(gòu)
圖4：平衡鼓與平衡盤的組合結(jié)構(gòu)
該裝置平衡軸向力的原理同前述兩種裝置，主要用于多級離心泵和大功率非懸臂式的高速離心泵，與葉輪對稱布置方法相比，該裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，但由于該裝置增加了水泵的軸向長度，因此，在平衡孔和平衡管能較好平衡軸向力的情況時，該裝置較少被采用。
5、帶有雙密封環(huán)和平衡孔的浮動葉輪平衡裝置
用以實現(xiàn)軸向力的自動平衡,該裝置如圖5所示：
圖5：浮動葉輪基本結(jié)構(gòu)（不含葉輪）
葉輪以滑動配合安裝在泵軸上，在輪轂上開設(shè)有若干平衡孔，并在葉輪上、下蓋板與蝸殼間分別設(shè)置有上、下兩個密封環(huán)，在蝸殼上、下側(cè)板上設(shè)置有上下兩個凸臺止推面，這樣就形成了一個由葉輪輪轂與蝸殼的上、下兩個密封環(huán)組成的平衡腔，并通過開設(shè)的平衡孔與葉輪的進(jìn)口相聯(lián)通，在軸向力的作用下實現(xiàn)葉輪沿泵軸線方向的上下自由浮動。
因此，當(dāng)軸向力的合力方向向下時，葉輪將沿泵軸下移，葉輪輪轂與上止推面的間距變大，使得通過葉輪平衡孔的流量增大，平衡腔內(nèi)的壓力p2降低，而液體作用在葉輪后蓋板側(cè)的壓力將減少，而作用在前蓋板側(cè)的壓力仍保持不變，形成了一個方向向上的合力，從而有效地抑制了葉輪向下浮動的趨勢，進(jìn)而促使葉輪向上移動返回到原來的平衡位置，實現(xiàn)了軸向力的自動平衡；同理，當(dāng)葉輪在軸向力的作用下向上浮動時，也可以實現(xiàn)軸向力的自動平衡。由此可以看出，平衡腔內(nèi)的壓力能否隨泵工況的變動實現(xiàn)及時而適量的變化將影響到該裝置平衡軸向力效果，因此需要深入展開對不同工況不同幾何結(jié)構(gòu)尺寸條件下的平衡腔壓力分布規(guī)律的研究。
來源：泵管家
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