課題二離心泵的徑向推力軸向推力及其平衡方法演示文稿

課題二離心泵的徑向推力軸向推力及其平衡方法演示文稿目前一頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點課題二離心泵的徑向推力軸向推力及其平衡方法目前二頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點第二節(jié)徑向推力、軸向推力及其平衡方法一、徑向推力及其平衡方法1、徑向推力的產(chǎn)生

離心泵運行時，泵內液體作用在轉軸葉輪上徑向不平衡的合力稱徑向推力。對螺旋形壓出室的離心泵，

（1）在設計工況下，液體在葉輪周圍作均勻的等速運動，且葉輪周圍的壓力基本為均勻分布，是軸對稱的，故液體作用在葉輪周圍的徑向力的合力為零，不會產(chǎn)生徑向推力。

（2）在非設計工況下，當流量小于設計流量時，有壓力分布不均引起的合力R和流體流出引起的動反力T，兩者的合力為Fr。當流量大于設計流量時則相反。目前三頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點流量小于設計流量流量大于設計流量目前四頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點2、徑向推力的平衡泵在啟動或非設計工況下運行時會產(chǎn)生徑向推力，且是交變應力，會使軸產(chǎn)生較大的撓度，甚至使密封環(huán)、級間套、軸套、軸承發(fā)生摩擦而損壞。對轉軸而言，徑向推力是交變載荷，容易使軸產(chǎn)生疲勞破壞，故必須設法消除徑向推力。一般采用對稱原理法。（1）采用雙層壓出室或雙壓出室（2）大型單級泵在蝸殼內加裝導葉（3）多級蝸殼泵可以采用相鄰兩級蝸殼倒置的布置。目前五頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點二、軸向推力及其平衡方法

（一）軸向推力的產(chǎn)生離心泵在運行時，泵內液體作用在葉輪蓋板兩側上軸向不平衡的合力，稱為軸向推力。泵的軸向推力主要是1）葉輪兩側壓強不對稱產(chǎn)生的軸向力F1目前六頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點2）在離心泵葉輪中，液體通常是軸向流入，徑向流出，流動方向的改變會對葉輪產(chǎn)生一個軸向動反力F2.故作用在單級臥式離心泵上的總軸向推為F=F1-F2若是多級臥式離心泵，級數(shù)z，則F=Z(F1-F2)3）若是立式，葉輪吸入口向下，則加上轉子重量F3。F=Z(F1-F2)+F3軸向推力F1在總的軸向推力中起重要作用。目前七頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點（二）軸向推力的平衡軸向推力會使轉子產(chǎn)生軸向位移，造成葉輪和泵殼等動、靜部件碰撞、摩擦和磨損；還會增加軸承負荷，導致機組振動、發(fā)熱甚至損壞，對泵的正常運行十分不利。故必須重視軸向推力的平衡。目前八頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點（1）采用平衡孔或平衡管平衡孔法是在葉輪上開洞；會使流動損失增加，泵效率下降。平衡管法是將排出端漏入葉輪后密封環(huán)之內的液體用平衡管引回葉輪吸入口；會增加泄露損失。兩者都簡單可靠，但只能平衡70%-90%的軸向力，其余的要用止推軸承承擔，且降低了泵效率，故只用在小型泵上。1、單級泵軸向推力的平衡目前九頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點平衡孔和平衡管目前十頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點目前十一頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點（2）雙吸葉輪葉輪形狀對稱，兩側壓力基本平衡，多用于大流量目前十二頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點（3）采用背葉片在葉輪的后蓋板上加鑄幾個徑向肋筋，稱為背葉片。并能減少軸端密封處的液體的壓力，防止雜質進入軸封。目前十三頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點目前十四頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點

2、多級泵軸向推力的平衡（1）采用葉輪對稱排列

多級離心泵各葉輪產(chǎn)生的揚程基本相等，當葉輪為偶數(shù)時，只要將其對稱布置即可，當葉輪為奇數(shù)時，首級可以采用雙吸葉輪，此法平衡多級泵的軸向推力效果較好，但泵殼結構較復雜。目前十五頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點多用于渦殼式多級泵，有時也在節(jié)段式多級泵和潛水泵使用目前十六頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點（2）采用平衡盤平衡盤裝置裝在未級葉輪之后，和軸一起旋轉，在平衡盤前的殼體上裝有平衡圈。平衡盤后的腔室稱為平衡室它與泵的吸入室相連。

目前十七頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點當葉輪產(chǎn)生的軸向力大于平衡盤上的軸向力時，泵軸向泵入口方向移動，使平衡盤和平衡圈之間的間隙bo減小，這時高壓液體通過間隙bo時的阻力增大，泄漏量減小，使平衡盤和平衡圈之間的壓力上升，增大了平衡盤上的平衡力，直到平衡力與軸向力相等。軸向間隙bo保持不變。反之當軸向力小于平衡力時，泵軸向右移動，間隙bo增大，高壓液體泄漏量增大，平衡盤和平衡圈之間的壓力下降，作用在平衡盤上的平衡力減小，直到與葉輪上產(chǎn)生的軸向力相等為止，保持軸向間隙bo在一定間隙下運行。目前十八頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點平衡盤可以自動平衡軸向力，平衡效果好，可以平衡全部軸向力，并可以避免泵的動靜部分的碰撞和摩損，結構緊湊等優(yōu)點，故在多級離心泵中廣泛采用。但是泵在啟動時，由于未級葉輪出口處的壓強尚未達到正常值，平衡盤的平衡力嚴重不足，故泵軸將向泵吸入口竄動，平衡盤與平衡座之間會產(chǎn)生摩擦造成磨損，停泵時也存在平衡力不足現(xiàn)象，因此給水泵都配有推力軸承。目前十九頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點（3）采用平衡鼓平衡軸向推力是裝在未級葉輪后的一個圓柱，跟隨泵軸一起旋轉平衡鼓輪前面是最后一級葉輪的后泵腔，其壓力接近于泵的排出壓力，因而平衡鼓兩個端面之間有一個很大的壓力差，能夠把平衡鼓輪向后推，從而帶動整個轉子向后移動。目前二十頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點平衡鼓裝置，只能平衡軸向推力，不能限制轉子的位置，且在工況變動時，轉子會無規(guī)律的串動，造成殘余不平衡力，因此裝有平衡鼓的泵，必須加裝止推軸承。

目前二十一頁\總數(shù)二十四頁\編于十九點（4）采用平衡鼓與平衡盤聯(lián)合裝置平衡鼓承擔50%-80%的軸向力，止推軸承10%，平衡盤的負荷小些。大容量高參數(shù)的分段式多級泵廣為采用。啟動