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(duì)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(jí)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(shí)，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(shí)，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(dòng)。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(shí)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(jí)葉輪后安裝有一對(duì)動(dòng)、靜端面摩擦副，摩擦副前與末級(jí)葉輪出口的高壓液體(壓力等于n-1級(jí)泵的壓力）相通，摩擦副后與井腔或某一低壓級(jí)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(gè)指向葉輪后方的總壓力，使得該裝置像浮動(dòng)軸承一樣在泵軸向上產(chǎn)生移動(dòng)，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(jí)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(jí)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(shí)，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(shí)，壓降為Ap2=/74-A，其中末級(jí)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(shí)現(xiàn)軸向力自動(dòng)平衡。當(dāng)軸向力小于壓降時(shí)，平衡鼓右移，軸向間隙62減小流動(dòng)阻力增大，間隙中的液流速度及流動(dòng)損失減小，壓降如減小，這樣平衡鼓前后兩個(gè)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(jí)離心泵和大功率非懸臂式的高速離心泵，與葉輪對(duì)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(shí)，該裝置較少被采用。
5、帶有雙密封環(huán)和平衡孔的浮動(dòng)葉輪平衡裝置
用以實(shí)現(xiàn)軸向力的自動(dòng)平衡,該裝置如圖5所示：
圖5：浮動(dòng)葉輪基本結(jié)構(gòu)（不含葉輪）
葉輪以滑動(dòng)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(gè)密封環(huán)，在蝸殼上、下側(cè)板上設(shè)置有上下兩個(gè)凸臺(tái)止推面，這樣就形成了一個(gè)由葉輪輪轂與蝸殼的上、下兩個(gè)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(shí)現(xiàn)葉輪沿泵軸線方向的上下自由浮動(dòng)。
因此，當(dāng)軸向力的合力方向向下時(shí)，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(gè)方向向上的合力，從而有效地抑制了葉輪向下浮動(dòng)的趨勢，進(jìn)而促使葉輪向上移動(dòng)返回到原來的平衡位置，實(shí)現(xiàn)了軸向力的自動(dòng)平衡；同理，當(dāng)葉輪在軸向力的作用下向上浮動(dòng)時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)軸向力的自動(dòng)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(dòng)實(shí)現(xiàn)及時(shí)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(duì)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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