多級(jí)離心泵軸向力平衡裝置設(shè)計(jì)探討

路明　何銘

摘 要：改革開放以來，隨著我國工業(yè)發(fā)展的不斷提升和進(jìn)步，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中逐步引進(jìn)了新的設(shè)備和理念，為提升我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提供了重要的保障。以現(xiàn)代高壓多級(jí)離心泵為例，可靠穩(wěn)定、高質(zhì)量的軸向力平衡裝置是確保高壓多級(jí)離心泵能夠得以正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，因此相關(guān)部門在使用多級(jí)離心泵設(shè)備時(shí)，應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)需要和要求，對(duì)其軸向力平衡裝置進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在保證離心泵正常運(yùn)行的同時(shí)，全面提升多級(jí)離心泵的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。文章就目前我國多級(jí)離心泵的發(fā)展使用現(xiàn)狀，簡要分析軸向力平衡裝置的設(shè)計(jì)工作。

關(guān)鍵詞：多級(jí)離心泵；軸向力；平衡裝置；設(shè)計(jì)；分析；探討

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，多級(jí)離心泵已經(jīng)廣泛被應(yīng)用到石油開采、水利發(fā)電等領(lǐng)域，其能否在工業(yè)生產(chǎn)中穩(wěn)定運(yùn)行是保證工業(yè)生產(chǎn)效率的重要前提，而軸向力平衡裝置是確保多級(jí)離心泵正常運(yùn)行必不可少的一部分。因此，相關(guān)部門應(yīng)該做好軸向力平衡裝置的設(shè)計(jì)工作，并對(duì)其進(jìn)行定期的維護(hù)和檢修工作，提升整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。下面就簡要分析在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中多級(jí)離心泵軸向力平衡裝置的設(shè)計(jì)工作，并從多角度出發(fā)，提出相關(guān)的設(shè)計(jì)方法和理念。

1 多級(jí)離心泵軸向力的產(chǎn)生

現(xiàn)代多級(jí)離心泵在正常工作運(yùn)行的過程中，一般都會(huì)產(chǎn)生多種性質(zhì)的軸向力，這些軸向力按照其形成方式的不同可以分為以下幾類。其一，由于多級(jí)離心泵在進(jìn)行工作時(shí)，其葉輪會(huì)根據(jù)設(shè)定發(fā)生不同程度的旋轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)致其驅(qū)動(dòng)端口和自由端口的壓力不相等，因此相應(yīng)的就會(huì)產(chǎn)生一種指向離心泵驅(qū)動(dòng)端的力，這個(gè)力就被劃為軸向力的范疇內(nèi)；其二，當(dāng)液體從離心泵的吸入口到排出口需要改變運(yùn)行方向時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)作用在葉片上的作用力；其三，離心泵內(nèi)的轉(zhuǎn)子本身也具有一定的重力勢能，因此也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下的軸向力；其四，由于多級(jí)離心泵在運(yùn)行的過程中，其內(nèi)在的壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)相比，會(huì)存在很大的差異，這就使得其內(nèi)部軸端上會(huì)產(chǎn)生一定的壓力，這也是離心泵軸向力的一種表現(xiàn)形式。

由于現(xiàn)代多級(jí)離心泵在正常工作運(yùn)行的過程中，會(huì)存在多種形式的軸向力，這就需要相關(guān)操作工作者需要為離心泵配置一定的軸向力平衡裝置，將相關(guān)軸向力進(jìn)行平衡處理，以減少軸向力對(duì)離心泵設(shè)備的損耗，增加設(shè)備的使用周期和壽命。對(duì)于軸向力平衡裝置的使用，需要相關(guān)部門在安裝前進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)工作，將實(shí)際運(yùn)行和工作過程中的一切影響因素考慮全面，并根據(jù)生產(chǎn)使用者的使用要求，做好相關(guān)軸向力平衡裝置的設(shè)計(jì)工作，在確保多級(jí)離心泵能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，將企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益保持在最高的狀態(tài)。

2 多級(jí)離心泵軸向力平衡裝置的設(shè)計(jì)理念

離心泵在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生的軸向力會(huì)造成轉(zhuǎn)子軸的上下竄動(dòng)，造成離心泵內(nèi)零件之間的摩擦作用，長期下去勢必會(huì)對(duì)離心泵的零件造成損耗，影響多級(jí)離心泵設(shè)備的正常運(yùn)行，影響生產(chǎn)效率。然而，軸向力平衡裝置的配置，會(huì)在兩端產(chǎn)生一定的壓力差，其中的液體會(huì)在流動(dòng)的過程中產(chǎn)生一個(gè)與軸向力相反的平衡力，而平衡力的大小會(huì)隨平衡盤移動(dòng)而發(fā)生一定的變化，直到與離心泵的軸向力相互抵消，但是由于慣性的存在，離心泵的轉(zhuǎn)子不會(huì)立即停止竄動(dòng)，因此離心泵的轉(zhuǎn)子始終處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)下，保證多級(jí)離心泵的正常運(yùn)行。

軸向力平衡裝置的設(shè)計(jì)工作是整個(gè)多級(jí)離心泵配置和設(shè)計(jì)工作中的重要組成部分，因此相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員在確保多級(jí)離心泵正常運(yùn)行的前提下，應(yīng)該充分考慮到工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，結(jié)合多種設(shè)計(jì)方法和理念，將設(shè)備在運(yùn)行過程中的使用狀態(tài)保持在一個(gè)較為穩(wěn)定、安全的狀態(tài)下。下面就簡要介紹幾種多級(jí)離心泵軸向力平衡裝置在設(shè)計(jì)工作過程中的設(shè)計(jì)理念和方法。

2.1 葉輪對(duì)稱分布法

在現(xiàn)代離心泵軸向力平衡裝置的設(shè)計(jì)工作中，一般都將葉輪級(jí)數(shù)選擇為偶數(shù)，因?yàn)楫?dāng)葉輪級(jí)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，可以使用葉輪對(duì)稱分布法來平衡設(shè)備軸向力，對(duì)稱分布的葉輪在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的軸向力大小相等，方向相反，在宏觀上則會(huì)表現(xiàn)出一種平衡狀態(tài)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該注意反向葉輪入口前的密封節(jié)流尺寸與葉輪的直徑大小相一致，保證良好的密封性。

2.2 平衡盤法

平衡盤法作為現(xiàn)代多級(jí)離心泵軸向力平衡裝置設(shè)計(jì)過程中比較常見的設(shè)計(jì)方法，其結(jié)構(gòu)可以根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行適度的調(diào)整，其平衡力一部分主要是由盤徑向間隙與軸向間隙之間的截面產(chǎn)生，另一部分主要是由平衡盤軸向間隙與外半徑截面產(chǎn)生，這兩種平衡力起著平衡軸向力的作用。與其他方式相比，平衡盤法的優(yōu)勢在于其平衡盤的直徑較大，靈敏度較高，有效地提升了設(shè)備裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.3 平衡盤鼓法

與平衡盤法相比，平衡盤鼓法的不同之處在于其節(jié)流軸套部分的尺寸要比葉輪輪轂尺寸大，而平衡盤要求節(jié)流軸套的尺寸與葉輪輪轂的尺寸相對(duì)應(yīng)。一般來講，在平衡盤鼓的設(shè)計(jì)方法中，由平衡盤產(chǎn)生的平衡力占到總軸向力的一半以上，最大可以達(dá)到總軸向力的90%，其他部分主要是由平衡鼓來提供。與此同時(shí)，適度增加平衡鼓的平衡力，會(huì)相應(yīng)減低平衡盤的平衡力，相應(yīng)地會(huì)使平衡盤的尺寸減低，從而減小平衡盤的磨損程度，提高設(shè)備零件的使用周期，保證多級(jí)離心泵的正常運(yùn)行。

2.4 雙平衡鼓法

雙平衡鼓法其實(shí)就是在平衡盤鼓法的基礎(chǔ)上進(jìn)行強(qiáng)化生成的，與平衡盤鼓法相比，這種方法是在平衡盤的外徑上多增加了一道徑向間隙，這樣就使得平衡盤發(fā)揮的作用與平衡鼓相當(dāng)，不僅使得軸向間隙進(jìn)一步增加，而且也會(huì)減少平衡盤與設(shè)備之間的磨損程度，同時(shí)也會(huì)使平衡室的壓力相對(duì)降低，減少大鼓的平衡力大小，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證多級(jí)離心泵軸向力平衡裝置能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

3 結(jié)束語

設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性離不開相關(guān)輔助設(shè)備的共同作用，就多級(jí)離心泵而言，軸向力的平衡處理工作是設(shè)備正常運(yùn)行工作過程中必不可少的一部分，只有選擇正確的軸向力平衡裝置，才是確保多級(jí)離心力正常運(yùn)行的重要前提。做好多級(jí)離心泵軸向力平衡裝置的設(shè)計(jì)工作，不僅能夠使其在運(yùn)行過程中產(chǎn)生很好的平衡軸向力，而且還能夠在一定程度上增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性和相關(guān)零件設(shè)備的使用周期，為企業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益，大大增加設(shè)備的使用率，保證工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

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