水泵的常见平衡装置结构探讨

水泵的常见平衡装置结构探讨
摘要：在工业生产过程中，水泵是一种非常重要的机械，轴向力平衡装置是离心泵运行过程中必不可少的装置之一，它能够保证其运行过程的可靠性和使用寿命。

本文就水泵的轴向力平衡装置原理和结构进行了比较和探讨，以便做好水泵平衡装置的维护工作，提高水泵运行的稳定性。

关键词：离心泵轴向力平衡装置平衡盘
单侧进水的离心泵在工作时水泵内吸入端的压力一定小于压出端，这样压力高的一端压出端的压力作用在叶轮上，使转子受到一个从压出端指向吸入端的一个力，这个力叫轴向推力。

轴向力必须采用不同的方法平衡，否则将使动、静部件发生摩擦或碰撞。

平衡离心泵轴向推力的方法很多，下面就一些常用方法加以介绍。

一、平衡孔平衡法
平衡孔的结构如图1所示，在叶轮前都装有卡圈（密封环），在叶轮吸入口相对的叶轮后盖板上加工有平衡孔，使叶轮进口前后两侧的压力相等，作用在叶轮上的轴向椎力得到平衡。

这种平衡方法简单可靠，缺点是部分流体经平衡孔漏回叶轮的吸入侧时，将使叶轮流道中流体受到干扰，造成涡流损失，使泵的效率降低1。

图1 平衡孔的结
构
图-2 平衡管平衡结构
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二、平衡管平衡法
平衡管结构如图-2所示，平衡管是将叶轮后侧靠近轮的空穴与水泵吸水侧用管子连接起来，以使叶轮卡圈（密封环）以下两侧的力相平衡，从而消除了轴向推力。

采用平衡管平衡轴向推力的效果比较可靠、简单，但是效率比较低，泵内的损失比较大。

所以在一些小型离心泵中常采用平衡孔和平衡管综合使用方法效果更好。

三、对称进水平衡法
在单级大流量离心泵中常采用双吸叶轮自动平衡轴向推力，多级大容量离心泵把叶轮设计为偶数，使其一半叶轮从左侧进水，另一半叶轮从右侧进水，这样两侧的轴向推力基本相等，自动平衡了轴向推力。

为了安全可靠可以采用推力轴承平衡剩余的轴向推力。

四、平衡鼓
平衡鼓是个圆柱体，装在末级叶轮之后，随转子一起旋转。

平衡鼓外圆表面与泵体间形成径向间隙。

平衡鼓前面是末级叶轮的后泵腔，后面是与吸入口相连通的平衡室。

这样在平衡鼓上的压差，形成指向右方的平衡力，该力用来平衡作用在转子上的轴向力。

单独使用平衡鼓时必须配合止推轴承装置，平衡鼓的间隙常取0.2～0.3mm。

平衡鼓的泄漏量（大约为设计点流量的5%～25%），为减小间隙可采用迷宫式平衡鼓。

五、平衡盘平衡法
大容量多级泵一般都采用平衡盘平衡轴向推力如图-3所示，平衡盘是装在泵的出口端最末一级叶轮的后面，动盘用键连接在轴上，同轴一同旋转，在平衡盘前的壳体上装有平衡套，平衡盘后的空间与离心泵第一级叶轮吸入室相通，使之保持低压P0，在平衡盘与平衡套之间形成轴向间隙b0；在末级叶轮与平衡室之间有一径平衡盘装置向间隙b，它是轴套与泵体单侧径向间隙，在此装置中允许平衡盘与转轴做少量的轴向串动2。

图-3 平衡盘装置
1-末级叶轮；2-平衡座；3-平衡套；4-平衡盘；5-中间室；6-平衡室；
7-平衡座压盖；8-节流装置；9-第一级吸入室
这种装置的工作原理是，当离心泵正常工作时，末级叶轮出口处的压力应是多级泵的全压P，在通过径向间隙b泄漏后，由于阻力损失，压力降低到P1，P1是平衡盘前的压力。

液体再经过轴向间隙b0的泄漏，液体压力降低到P0，在平衡盘两侧由于压差（P1-P0）的存在，此压力差作用在平衡盘的相应的有效面积上，便产生一个平衡力，平衡力的方向与轴向推力方向相反。

当平衡盘的有效面积适当，径向间隙和轴向间隙b0配合良好时，作用在平衡盘上的平衡力就能与轴向推力相抵消。

平衡盘具有自动平衡轴向推力的优点，因此在多级单级泵中，都采用平衡盘平衡轴向推力。

对于大型高压给水泵，由于启动或停车时离心泵不可能达到额定应力，因而平衡盘两侧压力差不足以平衡轴向推力，造成转轴向吸入口侧串动，动盘与静盘发生摩擦严重时还可能发生卡涩现象，对于这类高压泵的动盘和静盘采用耐磨材料，并且还装有油膜压力推力轴承，防止在平衡力不足时动、静盘发生摩擦。

小结：
日常工作中，应做好水泵的平衡装置的维护工作，从而延长设备的长周期运行。

参考文献：
[1] 刘继申. 热力设备装配与检修[M].北京.中国电力出版社，2009
[2] 李润林. 热力设备安装与检修.[M]. 北京. 中国电力出版社，2006项目基金：大容量单级双吸式水泵在电站设备教学中的应用开发
项目编号：SJGZY2021021。