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當(dāng)前第1頁\共有24頁\編于星期五\14點課題二離心泵的徑向推力軸向推力及其平衡方法當(dāng)前第2頁\共有24頁\編于星期五\14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(nèi)液體作用在轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)計工況下，當(dāng)流量小于設(shè)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(dāng)流量大于設(shè)計流量時則相反。當(dāng)前第3頁\共有24頁\編于星期五\14點流量小于設(shè)計流量流量大于設(shè)計流量當(dāng)前第4頁\共有24頁\編于星期五\14點2、徑向推力的平衡泵在啟動或非設(shè)計工況下運行時會產(chǎn)生徑向推力，且是交變應(yīng)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(zhuǎn)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(shè)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(nèi)加裝導(dǎo)葉（3）多級蝸殼泵可以采用相鄰兩級蝸殼倒置的布置。當(dāng)前第5頁\共有24頁\編于星期五\14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(nèi)液體作用在葉輪蓋板兩側(cè)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(cè)壓強不對稱產(chǎn)生的軸向力F1當(dāng)前第6頁\共有24頁\編于星期五\14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(zhuǎn)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。當(dāng)前第7頁\共有24頁\編于星期五\14點（二）軸向推力的平衡軸向推力會使轉(zhuǎn)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(fù)荷，導(dǎo)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。當(dāng)前第8頁\共有24頁\編于星期五\14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(nèi)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(dān)，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當(dāng)前第9頁\共有24頁\編于星期五\14點平衡孔和平衡管當(dāng)前第10頁\共有24頁\編于星期五\14點當(dāng)前第11頁\共有24頁\編于星期五\14點（2）雙吸葉輪葉輪形狀對稱，兩側(cè)壓力基本平衡，多用于大流量當(dāng)前第12頁\共有24頁\編于星期五\14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(zhì)進入軸封。當(dāng)前第13頁\共有24頁\編于星期五\14點當(dāng)前第14頁\共有24頁\編于星期五\14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(dāng)葉輪為偶數(shù)時，只要將其對稱布置即可，當(dāng)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(jié)構(gòu)較復(fù)雜。當(dāng)前第15頁\共有24頁\編于星期五\14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當(dāng)前第16頁\共有24頁\編于星期五\14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(zhuǎn)，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。

當(dāng)前第17頁\共有24頁\編于星期五\14點當(dāng)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(dāng)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。當(dāng)前第18頁\共有24頁\編于星期五\14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(jié)構(gòu)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(dá)到正常值，平衡盤的平衡力嚴(yán)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。當(dāng)前第19頁\共有24頁\編于星期五\14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(zhuǎn)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(zhuǎn)子向后移動。當(dāng)前第20頁\共有24頁\編于星期五\14點平衡鼓裝置，只能平衡軸向推力，不能限制轉(zhuǎn)子的位置，且在工況變動時，轉(zhuǎn)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。

當(dāng)前第21頁\共有24頁\編于星期五\14點（4）采用平衡鼓與平衡盤聯(lián)合裝置平衡鼓承擔(dān)50%-80%的軸向力，止推軸承10%，平衡盤的負(fù)荷小些。大容量高參數(shù)的分段式多級泵廣為采用。啟動頻繁的小