轴向力的产生及危害
高压多级离心泵在运转时产生轴向推力的原因较多,但其主要还是由于液流作用在叶轮前后盘上的力不平衡而引起。单吸叶轮,也就是单侧吸水的叶轮在工作时,叶轮的进口处的压力总是小于作用于叶轮另一侧的压力,这就从根本上造成了叶轮两侧所受压力的不平衡,因此产生了与轴线平行并由排出侧朝向吸入口的轴向推力,这就是多级泵在运行时产生的绝大部分轴向力的直接原因。
不平衡的轴向推力会使泵的转子部分由吐出口向吸入口方向窜动,最终引起叶轮与固定的泵壳相撞,导致磨损;并且,这样的窜动还会加重止推轴承的负荷,使轴承温度升高、损耗加大、寿命降低;同时使转子窜动(1-4mm),直接影响泵的寿命且工作效率降低,同时伴有振动、出口压力增大等不良现象。对于多级泵来说,一般出口压力远大于入口压力,所以用平衡装置来消除轴向力显得尤为重要。
多级泵轴向力的平衡
采用双吸式叶轮不但可以平衡轴向力而且有利于提高泵的吸入能力。但由于制造误差或叶轮两侧密封环磨损程度不同,存在一定的剩余轴向力开平衡孔的办法可使叶轮两侧的压力基本上得到平衡,但由于液流通过平衡孔有一定的阻力,所以仍有少部分的轴向力不能完全平衡,并且会使泵的效率降低,其优点是结构简单,多用于小泵上。
加装破平衡装置是最常用的一种平衡方式,在多级泵的末级叶轮后增加一套平衡盘、平衡套组合,配合回流平衡管,将一部分高压端的水通过对平衡盘施加一个相对于轴向力相反的力,然后回流到吸入口,这样也能够平衡几乎全部的轴向力。
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