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技術文章
軸向力平衡
點擊次數：187 發布時間：2014-3-3
多級離心泵軸向力的平衡措施一般有：葉輪對稱布置、采用平衡鼓裝置、平衡盤裝置亦及平衡鼓、平衡盤組合裝置等幾種。也有采用雙平衡鼓平衡機構的，如有的高壓鍋爐給水泵。葉輪對稱布置或采用平衡鼓裝置，軸向力不能*平衡，仍需安裝止推軸承來承受殘余軸向力，多級離心泵更多的是采用具有自動調整軸向力作用的平衡盤來平衡軸向力。 在設計多級泵的平衡盤、平衡鼓等裝置時，必須配置合適的平衡管路，才能使軸向力平衡裝置滿足設計要求。在多級泵的軸承溫升過高、軸承燒毀事故中，很多都是因為平衡管過流面積偏小、管路阻力損失過大、平衡能力達不到要求造成的。文獻[1]亦平衡鼓裝置為例，提出了平衡管管徑的計算方法。 針對多級離心泵易出現平衡盤與平衡盤座貼合而引起平衡盤及泵損壞的現象，設計出了多級離心泵動力楔防磨平衡盤。該結構與離心式壓縮機的干氣密封的原理相似：當平衡盤向平衡盤座靠近時，動力楔可產生巨大的開啟力，從而起到防止平衡盤與平衡盤座貼合的作用。經運行試驗，平衡盤工作正常，工作面無磨損和劃痕，可見這種新型動力楔防磨平衡盤可有效防止平衡盤與平衡盤座的貼合。該動力楔平衡盤不僅能延長平衡盤使用壽命，而且能減小平衡盤間隙泄漏量，節能降耗。 也有人根據多級泵軸向力的產生是由于各級葉輪都是一側吸水的原因，提出通過改進泵體、葉輪和級間隔板結構讓葉輪雙側進水，實現軸向力平衡，這樣不需要設置平衡盤、平衡鼓等機構，也不需要考慮軸向竄動量。 1.2.2 平衡盤、平衡鼓機構的局限性 a) 變工況：泵啟停時，瞬間的軸向力靠平衡盤與平衡盤座的直接接觸來承受，摩擦可能會造成平衡盤、座咬死、干燒，甚至發生泵軸被扭斷的事故；負荷突變時，軸向力隨之變化，轉子也軸向竄動，導致平衡盤、座之間間隙突變，易發生汽蝕和振動現象。 b) 液－固兩相流介質：進入平衡盤、平衡鼓等平衡機構的介質壓力為泵的輸出壓力，通過節流后的壓力為泵的進口壓力，介質從高壓區向低壓區流動時形成噴射沖刷，液－固兩相流介質中的固體顆粒會很快磨蝕壞平衡機構的平衡盤、座等動、靜零件，zui終泵不能正常運行。 1.3 軸撓度 多級離心泵泵軸撓度過大，容易引起異常振動、抱軸、機械密封密封面受力不均亦致失效等故障，應該從設計上控制徑向力的產生，盡量減少泵軸在運行中的撓度值。在設計方面考慮的措施一般有： a) 采用蝸殼結構進行導流和能量轉換的多級泵，蝸殼形狀的不對稱在運行中容易使軸彎曲，應將相鄰兩級蝸殼錯開180°布置來減少徑向力。 b) 泵葉輪的級數不要太多，必要時靠提高每級葉輪的揚程來保證總揚程，這樣通過減少泵葉輪級數盡量減短泵軸長度。 c) 選擇多級離心泵泵軸材料時，在考慮適合于介質種類、溫度等需要的同時，優先選擇強度、剛度綜合機械性能好的材料。 d) 設計計算泵軸直徑時，綜合考慮傳遞功率、起動方法、徑向力、軸撓度和有關慣性負荷等因餗；考慮在非設計流量工作時可能產生的徑向力對泵軸抵抗彎曲變形的需要。 e) 合理選擇泵軸的支撐點。