多級離心泵軸向力平衡裝置設計探討

路明　何銘

摘 要：改革開放以來，隨著我國工業發展的不斷提升和進步，在工農業生產過程中逐步引進了新的設備和理念，為提升我國工農業生產效率提供了重要的保障。以現代高壓多級離心泵為例，可靠穩定、高質量的軸向力平衡裝置是確保高壓多級離心泵能夠得以正常穩定運行的重要保證，因此相關部門在使用多級離心泵設備時，應該根據生產需要和要求，對其軸向力平衡裝置進行合理的設計，在保證離心泵正常運行的同時，全面提升多級離心泵的運行穩定性和可靠性。文章就目前我國多級離心泵的發展使用現狀，簡要分析軸向力平衡裝置的設計工作。

關鍵詞：多級離心泵；軸向力；平衡裝置；設計；分析；探討

在現代工業生產中，多級離心泵已經廣泛被應用到石油開采、水利發電等領域，其能否在工業生產中穩定運行是保證工業生產效率的重要前提，而軸向力平衡裝置是確保多級離心泵正常運行必不可少的一部分。因此，相關部門應該做好軸向力平衡裝置的設計工作，并對其進行定期的維護和檢修工作，提升整個設備的運行穩定性。下面就簡要分析在現代工業生產中多級離心泵軸向力平衡裝置的設計工作，并從多角度出發，提出相關的設計方法和理念。

1 多級離心泵軸向力的產生

現代多級離心泵在正常工作運行的過程中，一般都會產生多種性質的軸向力，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，由于多級離心泵在進行工作時，其葉輪會根據設定發生不同程度的旋轉，這就導致其驅動端口和自由端口的壓力不相等，因此相應的就會產生一種指向離心泵驅動端的力，這個力就被劃為軸向力的范疇內；其二，當液體從離心泵的吸入口到排出口需要改變運行方向時，也會產生一個作用在葉片上的作用力；其三，離心泵內的轉子本身也具有一定的重力勢能，因此也會產生一個向下的軸向力；其四，由于多級離心泵在運行的過程中，其內在的壓強與外界大氣壓強相比，會存在很大的差異，這就使得其內部軸端上會產生一定的壓力，這也是離心泵軸向力的一種表現形式。

由于現代多級離心泵在正常工作運行的過程中，會存在多種形式的軸向力，這就需要相關操作工作者需要為離心泵配置一定的軸向力平衡裝置，將相關軸向力進行平衡處理，以減少軸向力對離心泵設備的損耗，增加設備的使用周期和壽命。對于軸向力平衡裝置的使用，需要相關部門在安裝前進行充分的設計工作，將實際運行和工作過程中的一切影響因素考慮全面，并根據生產使用者的使用要求，做好相關軸向力平衡裝置的設計工作，在確保多級離心泵能夠正常穩定運行的同時，將企業的經濟效益保持在最高的狀態。

2 多級離心泵軸向力平衡裝置的設計理念

離心泵在運行的過程中產生的軸向力會造成轉子軸的上下竄動，造成離心泵內零件之間的摩擦作用，長期下去勢必會對離心泵的零件造成損耗，影響多級離心泵設備的正常運行，影響生產效率。然而，軸向力平衡裝置的配置，會在兩端產生一定的壓力差，其中的液體會在流動的過程中產生一個與軸向力相反的平衡力，而平衡力的大小會隨平衡盤移動而發生一定的變化，直到與離心泵的軸向力相互抵消，但是由于慣性的存在，離心泵的轉子不會立即停止竄動，因此離心泵的轉子始終處于一種動態平衡狀態下，保證多級離心泵的正常運行。

軸向力平衡裝置的設計工作是整個多級離心泵配置和設計工作中的重要組成部分，因此相關設計工作人員在確保多級離心泵正常運行的前提下，應該充分考慮到工業生產的實際運行環境，結合多種設計方法和理念，將設備在運行過程中的使用狀態保持在一個較為穩定、安全的狀態下。下面就簡要介紹幾種多級離心泵軸向力平衡裝置在設計工作過程中的設計理念和方法。

2.1 葉輪對稱分布法

在現代離心泵軸向力平衡裝置的設計工作中，一般都將葉輪級數選擇為偶數，因為當葉輪級數為偶數時，可以使用葉輪對稱分布法來平衡設備軸向力，對稱分布的葉輪在運行過程中產生的軸向力大小相等，方向相反，在宏觀上則會表現出一種平衡狀態。在進行設計的過程中，應該注意反向葉輪入口前的密封節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

平衡盤法作為現代多級離心泵軸向力平衡裝置設計過程中比較常見的設計方法，其結構可以根據生產需求進行適度的調整，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生，另一部分主要是由平衡盤軸向間隙與外半徑截面產生，這兩種平衡力起著平衡軸向力的作用。與其他方式相比，平衡盤法的優勢在于其平衡盤的直徑較大，靈敏度較高，有效地提升了設備裝置的運行穩定性。

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流軸套部分的尺寸要比葉輪輪轂尺寸大，而平衡盤要求節流軸套的尺寸與葉輪輪轂的尺寸相對應。一般來講，在平衡盤鼓的設計方法中，由平衡盤產生的平衡力占到總軸向力的一半以上，最大可以達到總軸向力的90%，其他部分主要是由平衡鼓來提供。與此同時，適度增加平衡鼓的平衡力，會相應減低平衡盤的平衡力，相應地會使平衡盤的尺寸減低，從而減小平衡盤的磨損程度，提高設備零件的使用周期，保證多級離心泵的正常運行。

2.4 雙平衡鼓法

雙平衡鼓法其實就是在平衡盤鼓法的基礎上進行強化生成的，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揮的作用與平衡鼓相當，不僅使得軸向間隙進一步增加，而且也會減少平衡盤與設備之間的磨損程度，同時也會使平衡室的壓力相對降低，減少大鼓的平衡力大小，提高設備運行的穩定性，保證多級離心泵軸向力平衡裝置能夠發揮出應有的作用。

3 結束語

設備運行的安全性和穩定性離不開相關輔助設備的共同作用，就多級離心泵而言，軸向力的平衡處理工作是設備正常運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，才是確保多級離心力正常運行的重要前提。做好多級離心泵軸向力平衡裝置的設計工作，不僅能夠使其在運行過程中產生很好的平衡軸向力，而且還能夠在一定程度上增強設備的穩定性和相關零件設備的使用周期，為企業生產創造更好的經濟效益，大大增加設備的使用率，保證工業生產的正常運行。

參考文獻

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