平衡鼓间隙对离心泵轴向力平衡的影响

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离心泵轴向力计算式应用与平衡

离心泵轴向力计算式应用与平衡

离心泵轴向力计算式应用与平衡作者:于锡平来源:《科学与财富》2014年第02期摘要:离心泵在工作过程中,可靠运行的一个重要方面就是平衡部件(平衡盘或平衡鼓)和推力轴承的设计,一般在多级离心泵的叶轮上不考虑平衡轴向力的结构,因此,泵轴向力计算的准确程度影响到平衡部件、推力轴承的设计和使用寿命,本文经多年的设计实践,提出较理想的轴向力计算式,基本在设计卧式多级泵或立式多级泵的平衡盘或平衡鼓的部件时没有失误,可以借鉴。

关键词:离心泵;轴向力;计算式应用;平衡1. 轴向力产生的原因由于叶轮前后盖板因液体压力分布情况不同引起很大的轴向力,叶轮后盖板所受压强大于前盖板所受的压强,形成的压力差,方向自叶轮背面指向叶轮入口,这个力是泵轴向力的主要组成部分。

泵在正常运行时,叶轮吸入口的压力P1,叶轮背面的压力为P2,且P2>P1,因此沿着泵的轴向方向就会产生一个推力。

液体流经叶轮后,由于流动方向变化所产生的动压力F2,在多级离心泵中,流体通常由轴向流入叶轮,由径向流出,流动方向的变化是由于流体受到叶轮的作用力,因此流体也给叶轮一个大小相等、方向相反的反作用力。

扭曲叶片工作面和背面压力不同产生的轴向力。

对于立式泵,转子的重量也是轴向力的组成部分。

其它因素产生的轴向力。

2. 轴向力计算式探讨假定叶轮两侧间隙液体压力分布规律相同,则有轴向力F1=π/4(D21-dh2)ρg[HP-U22/8zg{1-(D21-d2h)/2D22}],实际上,由于存在泄漏,轮盖两侧会有液体从外径处经轮盖密封流向吸入口,轮盘测则由于级间泄漏,有液体自高压级漏失到低压级,从叶轮内径处流向外经处,在轮盖测,液体做向心的径向流动,所以压力要减小,而在轮盘测,液体作离心的径向流动,所以,压力要增大,这样一来,轴向力F1的实际值比上式要大一些,所以,一般使用经验公式F1=(π/4)(D21-d2h)ρgkHi,其中,k为实验系数,与比转数有关,当nS=60-150时,k=0.6;当nS=150-250时,k=0.8;i为叶轮级数。

多级离心泵轴向力平衡方法有哪几种?

多级离心泵轴向力平衡方法有哪几种?

(1)平衡鼓法这是一种径向间隙液压平衡装置,它装在最后一级叶轮和平衡室之间,和泵轴一起旋转的称为平衡鼓轮,静止部分称为平衡鼓轮头。

用一根管线平衡室与泵进口连通,这样平衡室内的压力就等于进口连通管线中损失压力之和。

平衡鼓法平衡原理:平衡鼓轮前面是最后一级叶轮的后泵腔,其压力接近于泵的排出压力,因而平衡鼓两个端面之间有一个很大的压力差,能够把平衡鼓轮向后推,从而带动整个转子向后移动。

如果我们设法使这个推力和离心泵的轴向力相等,就能够达到平衡轴向力的目的。

(2)平衡盘法(下图):平衡盘是一种轴向间隙液压平衡装置。

装在最后一级叶轮与平衡室之间,和轴一起转动的称为平衡盘,静止不动的称为平衡环(套)。

平衡原理:从叶轮出来的一部分液体经过平衡盘与平衡环之间的轴向间隙漏入平衡室,再用管路把平衡室与泵吸入口连通,这时平衡盘背面所受的压力是平衡室压力。

平衡盘正面最小直径上受到的压力是泵的吐出压力,而在周界上是平衡室压力。

只要选择好平衡盘的内、外直径尺寸,就可以使平衡盘正面与背面的压力差和泵的轴向力相等,从而达到平衡的目的。

平衡盘法假如泵的轴向力增加,这额外的压力就会把泵的转子推向吸入口侧,从而使平衡盘和平衡环之间的端面间隙减小。

此时通过这个间隙的漏失量将减少,平衡室压力下降,这时平衡盘前后的压力差增加,将转子向吐出口方向推,直到与轴向力平衡为止。

反之,如果泵的轴向力减小,就会造成平衡盘与平衡环之间的轴向间隙增大,漏失量增加,平衡压力增高,直到又获得新的平衡为止。

(3)平衡盘与平衡鼓组合法(下图):平衡盘与平衡鼓组合实际上是一种径向、轴向液压平衡装置。

高压多级离心泵普遍采用此法,平衡效果好,组合法的平衡原理与上述两法相同。

平衡盘与平衡鼓组合法(4)叶轮对称布置平衡法:在多级水平中开式离心泵中通常采用叶轮对称布置平衡法来平衡轴向力,使成组叶轮的吸人口方向正好相反,从而起到平衡轴向力的作用。

在泵上也要安装止推轴承。

影响离心泵轴向窜动的原因分析

影响离心泵轴向窜动的原因分析

影响离心泵轴向窜动的原因分析作者:郭建来源:《中国化工贸易·中旬刊》2019年第02期摘要:离心泵工作时,其转子会受到一个轴向推力,受力方向与轴心线相平行。

如果该轴向推力得不到有效的抑制,在轴向推力的作用下,转子往往会产生轴向的窜动,使得转动部分和固件发生一定的接触,进而造成泵零部件的快速磨损,甚至损坏停工。

影响泵的长周期平稳运行的关键因素之一就是密封的泄漏。

机械密封泄漏的原因有很多,不容忽视的一个原因是轴向窜动量过大,即轴向力平衡不好。

关键词:离心泵;轴向窜量;轴向力平衡单级离心泵在工作时,在叶轮两侧压力差及水流动量变化的作用下会产生轴向力,在轴向力的作用下泵转子会产生轴向窜动,此窜动的大小称为窜动量(或称窜量)。

对于装有机械密封的水泵,轴窜量必须控制在适当的范围内。

机械密封是依靠装于轴上且垂直于轴作相对轴向滑动的端面(動环)在流体压力和补偿机构的弹簧力作用下与另一端面(静环)保持贴合,并配以辅助密封,从而防止流体泄漏的轴封装置。

动环与静环的端面彼此贴合是决定机械密封性能和寿命的关键,必须严格控制端面上的单位面积压力,使密封端面间保持必要的润滑液膜。

比压力过大,不易形成稳定的润滑液膜,会加速端面的磨损比压力过小,泄漏量增加。

为了保持适当的端面比压,机械密封的弹簧要有适当的压缩量,因此要求泵在工作时不允许其转子有过大的轴向窜动,一般机械密封规定轴向窜动量小于0.5mm。

我厂的顶循环回流泵在现场进行单机试运时出现了肉眼可见的轴向窜量,由于在现场没有维修条件,所以联系厂家返厂检修。

为了能准确的找到泵出现轴向窜动较大故障的原因,避免盲目的对泵进行解体检修,在厂家对泵进行了再次单机试验。

由于厂家试泵站控制柜最大功率为315kW,电流不能超过320A,因此泵入口流量控制在140m3/h,室温29.1℃。

运转20分钟,联轴器端轴承温度37.1℃,温升为8℃;泵轴端轴承温度40.6℃,温升为11.5℃,振动值为3.6mm/s,发现泵轴仍存在窜动现象。

离心泵平衡孔面积对轴向力及外特性影响的研究

离心泵平衡孔面积对轴向力及外特性影响的研究
孔个 数 。
衡 孔 面 积 对 轴 向 力 的 影 响 规 律 没 有 定 论 . 指 导 设 计 的 经验 可靠 性较 低 ( 1 , 2 J 。
平 衡 孔 的 存 在 改 变 了 离 心 泵 内 部 流 场 分 布 .减 少
轴 向力 , 同时 也影 响 到离 心泵 整机 性能 [ 。 】 。一 般 来 说 , 平 衡 孔 总 面 积 越 大 , 叶 轮 后 盖 板 外 腔 与 叶 轮 吸 入 口 的 压差越小 , 轴 向力 越 小 ; 但 随着 平 衡 孔 的增 大 , 平衡 孑 L
离心泵平衡 孔面积对轴 向力及外特性 影响的研 究 水
口 牟介刚 口 范文粲 口 郑水华 口 林 玲 口 王 硕 口 施瀚昱
浙江工业大学 机械工程学院 杭 州 3 1 0 0 1 4
摘 要 : 以I S 1 0 0 — 6 5 — 2 5 0型 离心 泵 为研 究 对 象 。 利用 C F D数 值 模 拟 与 试 验 研 究 相 结 合 的 方 法 , 对 离心 泵 平 衡 孔 进 行
在 离心 泵 运转 过 程 中 。 轴 向力 作 用 在 叶 轮 上 , 拉 动
转 子轴 向串动 , 与 固定 零 件 接 触 , 造 成 泵 零 件 的 损 坏 以 至 无 法工 作 。离 心泵 平 衡轴 向力 的方法 主 要有 平 衡孔 法 、 平 衡管 法 、 背 叶 片法 等 , 其 中平 衡孔 法结 构 简 单 , 加 工 、 安 装 容易 , 广 泛 应 用 于 单 级 离 心 泵 中 。 但 目前 关 于 平 衡 孔 的 理 论 研 究 较 为 薄 弱 , 内部 流 动 机 理 尚 未 清 晰
, 7 / mm
的泄漏 量将 增 大 , 泵 的容 积 损失 增 大 , 效 率 降 低 。 同 时

离心泵轴向力分析和平衡方法探讨 曹昆朋

离心泵轴向力分析和平衡方法探讨 曹昆朋

离心泵轴向力分析和平衡方法探讨曹昆朋摘要:在离心泵工作的过程中,转子会受到一个轴向推力,其和轴心线相互平行。

如果该力得不到有效的控制,在其作用下转子可能会出现一种轴向窜动的情况,这时就会引发转动部件以及固定部件之间直接接触,当这种情况发生就会引发泵零部件非正常运行。

对离心泵的轴向力产生和平衡方法作了详细的叙述,希望可以起到一定的作用。

关键词:离心泵;轴向力分析;平衡方法前言:高速离心泵的轴向力平衡方法有平衡孔、平衡管、背叶片、平衡鼓及平衡盘等方式。

背叶片通过降低叶轮盘侧流体压力,从而来减少叶轮盘侧的方向指向进口的轴向力,但会增加轴功,致使效率降低,不是高速泵轴向力平衡的首选方法。

叶轮对称分布是多级高速泵较有效的轴向力平衡方法,但结构较复杂,因此也不是理想的轴向力平衡方法。

在本文中对平衡方法进行了相关的探讨。

1.离心泵工作原理及基本性能1.1工作原理离心泵起到主要作用的是叶轮,液体能量主要是依靠叶轮旋转来获得的,其减速液体动能在蜗壳中被收集起来,将液体所具有的动能转变成压力能,而起到压送液体的作用。

当离心泵内充满液体的情况下,叶轮旋转产生离心力,在离心力作用下叶道内部的液体借助于叶片的作用甩向外围流进泵壳,通过排出管排出;另外液体还会受到离心力的作用从中心高速向四周流动,于是叶轮的中心部位压力降低,形成真空状态,且低于大气压力;因此,液体在这个压力差的作用下,由吸液池进入泵内,使离心泵能连续不断地进而进行一系列液体的吸入和流出。

1.2离心泵基本性能(1)离心泵的特点是具有大流量,而且相对稳定,但是需要注意的是可能会随着扬程发生变化。

(2)扬程在这一原理中的主要作用就是决定了离心泵当中的叶轮外径,以及叶轮自身的转速大小。

(3)扬程不仅仅与叶轮的外径与转速有关系,还与轴功率与流量之间存在一种对应关系。

(4)离心泵的吸入高度通常比较小,在实际操作当中可能会出现汽蚀现象。

(5)具有很高的转速,而且如果相对流量比较低,那么就会降低效率,如果相对流量比较高,效率也就会提高。

多级离心泵平衡鼓工作原理

多级离心泵平衡鼓工作原理

多级离心泵平衡鼓工作原理
多级离心泵平衡鼓是一种重要的辅助部件,用于平衡泵的径向力,从而有效减小振动和噪音。

其工作原理是利用离心力将泵内产生的径向力与平衡鼓相互平衡,使得泵的运行更加平稳可靠。

平衡鼓通常由旋转部件和固定部件组成。

旋转部件是指与泵轴同轴转动的部分,它通过轴承与轴连接,并与泵叶轮相连。

固定部件是指与泵壳连接的部分,一般位于泵轴两侧。

当泵开始工作时,泵叶轮旋转产生离心力,使得液体在离心力的作用下向远离轴心的方向流动。

由于液体的动量守恒原理,流出液体的离心力等于流入液体的离心力,因此泵叶轮旋转产生的径向力也将传递给流入液体。

此时,平衡鼓发挥作用。

当泵叶轮旋转时,平衡鼓也会相应旋转,与泵叶轮形成同步转动。

平衡鼓内部有一定的填充物,填充物与离心力的作用下将流入液体的径向力转化为压力力矩。

这种反作用力矩与泵叶轮产生的径向力矩完全平衡,从而达到平衡泵的目的。

平衡鼓的设计考虑了许多因素,如填充物的选择和位置、鼓内压力和泵壳内压力的关系等。

通过合理的设计和优化,平衡鼓可以减小泵运行时的径向力,降低泵的振动和噪音,提高泵的稳定性和效率。

总之,多级离心泵平衡鼓通过离心力和填充物的作用,实现了径向力的平衡,减小了泵的振动和噪音,提高了泵的工作效率和可靠性。

这种平衡鼓在许多工业领域中得到广泛应用,为各种设备提供了可靠的液体输送和循环。

离心泵轴向力平衡方法选用分析

离心泵轴向力平衡方法选用分析

离心泵轴向力平衡方法选用分析作者:吴海燕来源:《科技视界》2015年第16期【摘要】离心泵工作时,其转子会受到一个与轴心线相平行的轴向推力。

如果该力得不到有效的控制,在其作用下转子会发生轴向窜动,使转动部件与固定部件之间接触,从而造成泵零部件的损坏以致不能工作。

本文总结了目前常用的几种轴向力平衡方法,并重点介绍了不同平衡方法的结构、工作原理及特点,然后通过对比分析,总结了针对不同工况各平衡方法的选用原则,为今后轴向力平衡方法的正确选择提供参考和依据。

【关键词】离心泵;轴向力;平衡鼓;平衡盘0 引言胜利油田中心三号平台1#注水泵为BB4型9级节段式离心泵。

在泵调试运行到10分钟的时候,观察到电流突然由180A升至312A,同时轴窜明显增大,紧急停机。

事后拆检时发现,止推轴承损坏,叶轮与导叶严重磨损并且已经抱死在一起。

评估结果是泵转子部分损坏严重,已经不能再工作。

初步分析是由于在泵运行过程中,轴向力平衡装置未起到有效的平衡作用,导致轴向窜动量过大,转动部件与固定部件之间发生碰撞和磨损,最终导致故障的发生。

从本次事故中可以看到轴向力产生的严重后果,以及合理选择轴向力平衡方法的重要性。

1 轴向力的产生离心泵轴向力的产生主要包括两个部分[1]:一是,叶轮前后两侧因液体压力分布情况不同(轮盖侧压力低,轮盘侧压力高)引起的轴向力G1,其方向为自叶轮背面指向入口;二是液体流入和流出叶轮的方向和速度不同而产生的动反力G2,其方向与G1相反。

则总的轴向力Gax为:Gax=G1-G2(1)一般情况下,G1较大,G2很小,所以轴向力的方向总是指向叶轮吸入口。

2 轴向力平衡方法目前,常用的离心泵轴向力平衡的方法包括止推轴承、平衡孔或平衡管、平衡叶片、叶轮对称布置、平衡鼓、平衡盘以及平衡盘与平衡鼓的联合装置等方法[2]。

从现场应用中可以看出,每种平衡方法都在不同的适用工况中取得了较好的使用效果。

2.1 止推轴承止推轴承法是一种采用轴向支撑型式的轴承来直接承受轴向不平衡力的方法,此方法比较简单易行。

离心泵平衡孔位置对轴向力及外特性的影响

离心泵平衡孔位置对轴向力及外特性的影响

ter i oio b a c oea dtee etfa i fre etra c aat i i h u p i s d h a a p st no a n eh l n fc x ao c , en h ce s c o e m t - dl i f l h f o l x l r r t s ft p s u
高亮. 改进遗传算法求解柔性作业车间调度 问题[ ] J. 机械工程 [] 2 赵韩, 高先圣. 基于免疫遗传算法的多 目标柔性作业 车间调度研究[ ] [ ] J. 6 张国辉 , 系统仿真学报 , 0 ( 2 : 13 6 6 . 2 8 2 ) 6 — 18 0 6
学报 ,0 9 7 :4 — 5 _ 2 o ( )15 1 l
果平衡孔圆心设在半径 R= 0 o3 mm处 , 平衡孑 出 口区域压力最低 , L 经平衡孔连通后 , 平衡室 内压力与此区域压力相近 , 相对其他位 置压力最小 , 如图 3所示 。如果平衡孔位置设在 R= 7 m处 , o m 4 平 衡孔出 口区域压力相对最高, 使平衡孑 出口液流受 阻 导致平衡 L , 室 内压力升高。
变; 同时, 从平衡孑 冲出液流对叶轮进 口主液 流流态的影响以及 L
平衡孔 内泄漏运动的阻力 , 间接地 又对叶轮后盖板外腔压力分布
产生一定影响。平衡孔位置的原因带来 以上变化 , 最终影响到泵 的轴向力和离心泵整机性能。 采用数值模拟和试验相结合的方法 ,研究平衡孔 的流动规 律和平衡机理 , 揭示离心泵轴 向力和水力性能随平衡孑 位置的变 L
中图分类号:H 6 T 3 1 文献标识码 : T 1 ,H 1 A
1 前 言
平衡孑 平衡轴 向力的方法使用 比较早【 其优点是 结构简 L l l , 单, 加工 、 安装容 易 , 至今仍广泛应用于单级离心泵中 , 但其理论 研究薄弱 , 内部流动机理还不清楚 , 设计方法也 主要是基于工程 人员的经验设计。目前的研究成果表明 , 平衡孔径 向位置对轴 向 力的影 响规律没有定论 , 指导设计的经验可靠性较低 。 平衡孔位置变化会改变平衡室 内流体的压力 , 进而改变盖 板外腔压力分布 , 因此轴 向力也会相应变化 ; 平衡室 内的压力变 化, 使得后 口环两侧的压差不 同 , 所以泄露量也会产生相应的改

离心泵轴向力的平衡方法总结

离心泵轴向力的平衡方法总结

离心泵轴向力的平衡方法总结如果不设法消除或平衡作用在叶轮上(传到轴上)的轴向力,此轴向力将拉动转子轴向串动,与固定零件接触,将造成泵零件的损坏以致不能工作。

一般常用以下7大方法来平衡泵的轴向力。

一、推力轴承对于轴向力不大的小型泵,采用推力轴承承受轴向力,通常是简单而经济的方法。

即使采用其他平衡装置,考虑到总有一定的残余轴向力,有时也装设推力轴承。

二、平衡孔或平衡管如图1所示,在叶轮后盖板上附设密封环,密封环所在直径一般与前密封环相等,同时在后盖板下部开孔,或设专用连通管与吸入侧连通。

由于液体流经密封环间隙的阻力损失,使密封下部的液体的压力下降,从而减小作用在后盖板上的轴向力。

减小轴向力的程度取决于孔的数量和孔径的大小。

在这种情况下,仍有10~15%的不平衡轴向力。

要完全平衡轴向力必须进一步增大密封环所在直径,需要指出的是密封环和平衡孔是相辅相成的,只设密封环无平衡孔不能平衡轴向力;只设平衡孔不设密封环,其结果是泄漏量很大,平衡轴向力的程度甚微。

图1平衡孔示意图(具体见2楼)采用这种平衡方法可以减小轴封的压力,其缺点是容积损失增加(平衡孔的泄漏量一般为设计流量的2~5%)。

另外,经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流相冲击,破坏了正常的流动状态,会使泵的抗汽蚀性能下降。

为此,有的泵体上开孔,通过管线与吸入管连通,但结构变得复杂。

采用上述平衡方法,轴向力是不能达到完全平衡的,剩余轴向力需由泵的轴承来承受。

用平衡孔平衡轴向力的结构使用较广,不仅单级离心泵上使用,而且多级离心泵上也使用。

但由于轴向力不能完全平衡,仍需设置止推轴承,且由于多设置了一个口环,因而泵的轴向尺寸要增加,因此仅用于扬程不高,尺寸不大的泵上。

三、双吸叶轮单级泵采用双吸式叶轮后,因为叶轮是对称的,所以叶轮两边的轴向力互相抵消。

但实际上,由于叶轮两边密封间隙的差异,或者叶轮相对于蜗室中心位置的不对中,还是存在一个不大的剩余轴向力,此轴向力需由轴承来承受。

轴向力的平衡措施,终于搞明白了

轴向力的平衡措施,终于搞明白了

轴向力的平衡措施,终于搞明白了工课设备管理看工课142篇原创内容Official Account正文 1574 字丨 4 分钟阅读文末有公开课福利一、平衡孔在泵的后盖板靠近轮毂处钻几个孔,并在后盖板上增加一个密封圈,密封圈的外径与叶轮吸入口外径相等。

泵工作时,后盖板密封圈内的液体与吸入口相通,其压力与吸入口压力相近。

密封圈外后盖板面积与吸入口外前盖板的面积相等,因而派出液体的压力在前、后盖板上的总作用力基本相等,少部分未被平衡的轴向力由轴承承受。

一般情况下,开平衡孔平衡轴向力的效果较好。

其特点是:泄漏较多,经过平衡孔的液体又干扰了叶轮入口液体的正常流动,使离心泵的效率降低2-5%左右,只适用于小型单级离心泵。

平衡孔配密封环平衡轴向力的效果是减小轴向力,而不能完全平衡轴向力。

二、平衡鼓如下图所示,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,一端是末级叶轮的高压区,另一端是与吸入口相连通的低压区。

这样作用在平衡鼓上的压差,形成了与叶轮上的轴向力方向相反的平衡力,其大小由平衡鼓直径决定。

平衡鼓平衡轴向力的原理与平衡孔配密封环平衡轴向力的原理基本相同,其计算公式也基本相同。

平衡鼓平衡轴向力的效果也是减小轴向力,而不能完全平衡轴向力。

三、平衡叶片在叶轮后盖板的背面对称安置几条径向筋片,当叶轮回转时,筋片如同泵叶片一样使叶片背面的液体加快旋转,离心力增大,使叶片背面的压力显著下降,从而使叶轮两侧压力达到平衡。

其平衡程度取决于平衡叶片的尺寸和叶片与泵体的间隙。

缺点是泵效率降低。

四、平衡盘平衡盘多用于卧式多级泵,装在末级叶轮之后,随转子一起旋转。

平衡装置中有两个间隙,一个是由轴套外圆形成的径向间隙b1。

另一个是平衡盘内端面形成的轴向间隙b2,平衡盘外端面通过平衡室与泵吸入口相通,如下图所示。

径向间隙前的压力是末级叶轮后泵腔的压力P3,通过径向间隙b1下降为P4,又经过轴向间隙b2下降为P5,即平衡盘后面的压力。

离心泵几种间隙对性能的影响

离心泵几种间隙对性能的影响

离心泵几种间隙对性能的影响摘要:本文通过研究离心泵的半开式叶轮前后部间隙,闭式叶轮密封环的前后部间隙和隔舌间隙,分别说明间隙对于离心泵性能产生的影响。

研究表明:前部间隙对性能的影响比后部间隙大,粘度相同的介质,随着间隙的增大,间隙变化对性能的影响较大;对于粘度变化的介质,随着粘度的增加,间隙变化影响将减小。

关键词:离心泵叶轮密封环泵体隔舌间隙离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点,因此,离心泵在工业生产中应用最为广泛。

除了在高压小流量或计量时常用往复式泵,液体含气时常用漩涡泵和容积式泵,高粘度介质常用转子泵外,其余场合,绝大多数使用离心泵。

因此,细致地研究离心泵,把影响离心泵性能的诸多因素考虑清楚,对工程设计和生产具有很好的指导性作用。

与其它转动设备相同,离心泵静止部件与转动部件之间必须留有适当的间隙,这些间隙配合对于离心泵的性能具有不可忽视的作用,而且不同位置、不同部件间的间隙配合,对于离心泵的性能影响程度也不同,例如半开式叶轮与泵体之间的间隙、闭式叶轮的密封环之间的间隙、叶片顶部和泵体隔舌之间的间隙,这些间隙是通过理论计算和实践经验总结出来的,对泵的性能和振动有很大的影响。

本文主要研究离心泵中几种不同位置的间隙与性能的关系,同时提出了增大隔舌间隙的几种方法。

一、半开式叶轮的前后部间隙与性能的关系1.半开式叶轮的前部间隙与性能的关系对于半开式叶轮结构的悬臂式单级泵(见图1、图2),由于叶轮没有前盖板,叶轮与泵体耐磨板之间形成了前部间隙,通过调整转子位置,使间隙达到理论设计数值。

这个间隙对泵的性能影响较大,为了定性的了解间隙与性能的影响程度,我们通过三维计算模型,模拟在多个工况,多种介质及多个间隙下通过下面计算公式进行了如下分析。

图1半开式叶轮示意图1-泵盖;2-泵体;3-叶轮;4-密封环;5-轴套;6-填料密封机构;7-泵轴;8-托架;9-轴承;10-联轴器图2半开式泵示意图1.1泵的扬程公式为:H=Pout-Pinρg1.2叶轮消耗的功率为:Pin=Mω-Mn95501.3泵水力效率为:ηh=pqQHMω1.4总效率为:η=ηhηvηm式中:Pout 为蜗壳出口总压;Pin为泵进口总压;ρ为输送液体的密度;M 为转矩;n为转述;ω为角速度;ηv 为容积效率;ηm为机械效率。

平衡鼓问隙尺寸对多级泵轴向平衡能力影响的分析

平衡鼓问隙尺寸对多级泵轴向平衡能力影响的分析
Ke y wo r d s : mu l t i s t a g e p u mp s ; b la a n c e d um ; r g a p s i z e s ; a x i l a b la a n c e d c a p a c i t y
1 前 言
多 级泵 的轴 向力 平衡 装 置主 要有 平衡 鼓 和平
分布 。模拟结果 显示 , 平衡鼓 间隙与两侧压差 及间 隙泄漏 量均 为非线性 变化关 系 , 验证 了 已有 间 隙泄漏 量公式 的合 理
性 。研究结果表 明 , 平衡鼓 间隙尺寸对轴 向平衡能力 以及 间隙泄漏量 均具有 较大影 响 , 在保 证设 备安全 运行 的前 提小 ,
间 隙尺寸应 当尽 量小 。 关键词 : 多级泵 ; 平 衡鼓 ; 间隙尺寸 ; 轴 向平衡 能力 中图分类号 : T H 3 8 文献标识码 : A d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5—0 3 2 9 . 2 0 1 3 . 0 3 . 0 1 1
An a l y s i s o n t h e I n lu f e n c e o f Ba l a n c e Dr u m Ga p S i z e s o n Ax i a l Ba la n c e d
Ca pa c i t y i n Mu l t i s t a ge Pumps
Z HANG Xi a n — a n, J I N J i a n — b o
( 1 . Z h e n h a i P e t r o c h e mi c a l J i a n a n E n g i n e e i r n g C o . L t d . , N i n g b o 3 1 5 2 0 7, C h i n a ; 2 . H a n g z h o u S p e c i a l

平衡鼓间隙对多级泵后腔压力及轴向力的影响

平衡鼓间隙对多级泵后腔压力及轴向力的影响
2020年 3月 第 38卷 第 3期 Mar.2020 Vol.38 No.3
平衡鼓间隙对多级泵后腔压力 及轴向力的影响
钱晨 ,杨从新,胡小杰,张扬,侯凯文
(兰州理工大学能源与摘要:为研究多级离心泵平衡鼓径向间隙尺寸变化对末级叶轮后泵腔压力及轴向力的影响,基 于 SSTk-ω湍流模型,应用 Fluent软件分别对节段式多级离心泵进行数值计算,分别模拟平衡鼓 径向间隙为 0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5mm的 6种设计工况下,平衡鼓径向间隙尺寸对多级泵效率 及平衡鼓轴向平衡能力的影响.计算结果表明,随着平衡鼓间隙增大,末级叶轮后泵腔内流体压 力沿径向逐渐增大,后盖板外壁面压力分布不均匀;末级叶轮后泵腔中心截面压力呈平衡鼓间 隙越大,后泵腔压力取值整体减小趋势,其压力幅值呈先减小后增大的趋势;末级叶轮所受轴向 力在间隙为 0.3mm时最小;多级泵的效率随着平衡鼓间隙泄漏量的增大而降低,当泄漏量 q> 0887kg/s,效率降低明显. 关键词:多级泵;后泵腔;平衡鼓;轴向力;数值模拟 中图分类号:S277.9;TH311 文献标志码:A 文章编号:1674-8530(2020)03-0236-05 Doi:10.3969/j.issn.1674-8530.18.0254
钱晨,杨从新,胡小杰,等.平衡鼓间隙对多级泵后腔压力及轴向力的影响[J].排灌机械工程学报,2020,38(3):236-240,247. QIANChen,YANG Congxin,HUXiaojie,etal.Influenceofblancedrum clearanceonaxialthrustandpressureinrearchamberof laststageimpellerofmultistagecentrifugalpump[J].Journalofdrainageandirrigationmachineryengineering(JDIME),2020,38(3):236- 240,247.(inChinese)

平衡鼓结构对多级离心泵性能影响的研究

平衡鼓结构对多级离心泵性能影响的研究

doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2020.06.003Hydraulic s Pneumatic s &Seals/]M〇.06.2020平衡鼓结构对多级离心泵性能影响的研究姚宝运1,严文泽1,刘志丹1,杨全超8(1.大连深蓝泵业有限公司,辽宁大连116031; 2.中核集团福建福清核电有限公司,福建福清350318 $摘要:该文以2台多级离心泵为研究对象,通过CFD理论分析和试验结合的方法,分析并验证几种不同结构形式的平衡鼓性能,探究影响平衡鼓性能的关键因素。

结果表明:其平衡鼓间隙所在的直径、间隙长度、间隙值和单双向齿对平衡鼓泄漏量的影响远高于其他因素。

关键词!多级离心泵;平衡鼓;性能;研究中图分类号:TH137 文献标志码:A 文章编号:1008-0813 (2020) 06G011-05Research on Influence of Balance Drum Structure on MultistageCentrifugal Pump PerformanceYAO Bao-yun1,YAN Wen-ze^,LIU Zhi-dan1,14$% Quan-chao2(1. Dalian Deep Blue Pump Co.,Ltd.,Dalian116031,China;2. Fujian Fuqing Nuclear Power Co.^Ltd.,Fuqing350318,China)Abstract: In this paper,two multistage centrifugal pumps are taken as the research objects,and the performance of several different structuralforms of balancing drums are analyzed and verified through the metliod of CFD theoretical analysis and experiment,a the performance of balancing d rums are explored. The results showthat the diameter of the balance drum gap,the gap length,the gap valueand the single or double-direction teeth have much greater influence on the leakage of the balance drum Key w ords:multistage centrifugal pump;balance drum;performance;research0引言轴向力平衡是多级离心泵方案设计的一个关键要 素,而平衡鼓结构为多级离心泵常用的平衡轴向力形 式。

浅谈离心泵的轴向力产生及解决方法

浅谈离心泵的轴向力产生及解决方法

浅谈离心泵的轴向力产生及解决方法摘要:泵的轴向力尤其是多级离心式泵的轴向力不平衡在日常生产中常常遇到,较好的了解泵的轴向力的产生对于生产中有效缓解轴向力,延长设备使用寿命,从而提高设备的经济运行能力十分有必要。

关键词:离心泵叶轮轴向力平衡一、引言离心泵在运转时,在其转子上产生一个很大的作用力,由于此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行,故称为轴向力。

流体作用在转子上的轴向力主要是由于其作用在叶轮两侧的压力分布不对称而引起的,分为静态轴向力和动态轴向力两部分,采用平衡装置无法完全平衡,易引起机器本身及原动机(尤其是电动机)损坏,例如轴向力过大则造成烧瓦、断轴、密封隔板的损坏或增大止推轴承的摩擦,主轴、叶轮向进口方向移动致使叶轮与机壳摩擦,原动机负载加大;如果轴向力过小,则会引起转子的前后窜动。

二、转子产生轴向力分析[1]三、离心泵产生的轴向力产生的原因1.水泵叶轮的前后盖板上液体压力作用的面积大小不相等,前后泵腔中液体压强的分布也不对称。

因此,作用于叶轮前盖板上的液体压力和作用于吸入口的压力在轴向上不能与作用在后盖板上的液体压力相平衡,从而造成一个轴向的力,这个力是轴向力的主要组成部分。

2.液体从叶轮吸入口流入又从叶轮出口流出,其速度大小和方向均不相同,液体动量的轴向分量发生了变化。

因此,根据动量定理,在轴向方向作用了一个冲力,或称动反力,此力指向叶轮后面。

3.轴台、轴端等结构因素引起的轴向力,其方向视具体情况而定。

4.转子重量引起的轴向力,与转子的布置方式有关。

5.影响轴向力的其它因素。

简单的说轴向力的分力可分为以下四种:①叶轮进出口流体的压力差差生的轴向力;②转子对流体做功而受到流体的反作用力的轴向分力;③转子安装后重心与几何中心的偏差产生的轴向分力;④轴承以及电机不平衡传递至转子的轴向力;四、轴向力平衡方法在大多数情况下,泵内的轴向力值是比较大的。

因此,必须设法平衡或消除作用在叶轮上的轴向力,否则,它将使转子串动甚至与固定零件接触,造成零部件损坏。

离心泵的轴向力

离心泵的轴向力

离心泵的轴向力离心泵是一种用于输送流体的机械设备,在工业生产、建筑工程、农业灌溉等领域得到广泛应用。

离心泵的工作原理是通过离心力将流体从进口处抽入泵体,然后加速流动并通过出口处排出。

但是,在泵体运转时,会产生轴向力的作用。

轴向力是垂直于泵轴方向的力,它的作用是推动泵的转子向前或向后移动。

轴向力过大会导致泵的机械零件产生变形、磨损,甚至损坏泵的密封结构,导致泵的失效。

因此,减小离心泵的轴向力是提高离心泵工作效率和寿命的关键。

离心泵的轴向力主要由以下因素决定:1. 叶轮的结构和设计:叶轮的形状、大小、叶片数目、角度等都会影响离心泵的轴向力。

一般来说,叶轮的结构越合理,轴向力越小。

2. 叶轮与泵壳的间隙:叶轮与泵壳之间的间隙会影响离心泵的轴向力。

间隙过大会使流体产生回流,造成轴向力增加;间隙过小则会增加摩擦力,同样会导致轴向力增加。

3. 泵轴的位置:泵轴的位置也会影响离心泵的轴向力。

当泵轴偏离中心线时,会产生非对称的流场,从而产生轴向力。

4. 流体的性质:流体的粘度、密度、流速等都会影响离心泵的轴向力。

一般来说,流体的粘度越大,轴向力越小。

针对以上因素,可以采取以下措施来减小离心泵的轴向力:1. 优化叶轮的结构和设计,选择合适的叶轮材料,使得叶轮在运转时的叶片强度和刚度都能够满足要求,从而减小轴向力。

2. 控制叶轮与泵壳的间隙,确保叶轮与泵壳的匹配性良好,减少流体回流,从而减小轴向力。

3. 确保泵轴的位置在中心线上,减少非对称流场的产生,从而减小轴向力。

4. 选择合适的流体,控制其粘度和流速,从而减小轴向力。

综上所述,减小离心泵的轴向力是确保离心泵正常运转、提高其工作效率和寿命的重要措施,需要从叶轮的结构设计、叶轮与泵壳的匹配、泵轴的位置、流体的选择等多个方面进行优化和控制。

平衡鼓间隙对离心泵轴向力平衡的影响

平衡鼓间隙对离心泵轴向力平衡的影响

平衡鼓间隙对离心泵轴向力平衡的影响林玲;牟介刚;郑水华;范文粲;王硕;施瀚昱【摘要】选用DB80-82×7型多级泵的平衡鼓为计算模型,利用SolidWorks对6种不同径向间隙的平衡鼓进行分组建模,基于RNG κ-ε湍流模型和SIMPLE算法,对离心泵的轴向力和间隙处流场进行CFD数值模拟.研究表明:平衡鼓间隙大小对离心泵的轴向力、泄漏量和水力性能有一定的影响,随着间隙的减小,泄漏量减小,平衡鼓平衡轴向力效果得到提高;间隙过小时,入口前侧流动较为复杂,存在一定的涡旋,水力损失增大;为了使离心泵能够获得最佳的轴向力和水力性能,平衡鼓径向间隙的合理取值范围为1.5 ~3.0 mm.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2013(031)006【总页数】4页(P13-15,20)【关键词】离心泵;平衡鼓径向间隙;平衡轴向力;泄漏量;数值模拟【作者】林玲;牟介刚;郑水华;范文粲;王硕;施瀚昱【作者单位】浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】TH311离心泵运行的稳定性是研究人员长期关注的一个难题,而轴向受力不平衡是造成多级泵运行故障的主要原因之一[1-2]。

平衡鼓结构简单、安装方便,并且运行可靠性好,采用平衡鼓来平衡轴向力已成为一种重要的平衡方式。

大量的工程应用实践表明,不合理的平衡鼓结构不仅平衡轴向力效果不理想,还会较大程度地影响离心泵总体性能。

由此可见,优化平衡鼓结构设计对离心泵安全、稳定、高效运行具有较大的实际意义。

国内外研究人员在平衡鼓结构、轴向力计算方法和平衡装置的模型优化等方面进行了大量的研究[3-7]。

由于泵内流动状态复杂,无法准确地了解平衡鼓径向间隙处的流场流动状态和泄漏情况,目前,对于平衡鼓径向间隙的研究甚少,间隙尺寸一般凭传统的经验方法确定,具有一定的盲目性。

离心泵几种间隙对性能的影响

离心泵几种间隙对性能的影响

离心泵几种间隙对性能的影响摘要:本文通过研究离心泵的半开式叶轮前后部间隙,闭式叶轮密封环的前后部间隙和隔舌间隙,分别说明间隙对于离心泵性能产生的影响。

研究表明:前部间隙对性能的影响比后部间隙大,粘度相同的介质,随着间隙的增大,间隙变化对性能的影响较大;对于粘度变化的介质,随着粘度的增加,间隙变化影响将减小。

关键词:离心泵叶轮密封环泵体隔舌间隙离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点,因此,离心泵在工业生产中应用最为广泛。

除了在高压小流量或计量时常用往复式泵,液体含气时常用漩涡泵和容积式泵,高粘度介质常用转子泵外,其余场合,绝大多数使用离心泵。

因此,细致地研究离心泵,把影响离心泵性能的诸多因素考虑清楚,对工程设计和生产具有很好的指导性作用。

与其它转动设备相同,离心泵静止部件与转动部件之间必须留有适当的间隙,这些间隙配合对于离心泵的性能具有不可忽视的作用,而且不同位置、不同部件间的间隙配合,对于离心泵的性能影响程度也不同,例如半开式叶轮与泵体之间的间隙、闭式叶轮的密封环之间的间隙、叶片顶部和泵体隔舌之间的间隙,这些间隙是通过理论计算和实践经验总结出来的,对泵的性能和振动有很大的影响。

本文主要研究离心泵中几种不同位置的间隙与性能的关系,同时提出了增大隔舌间隙的几种方法。

一、半开式叶轮的前后部间隙与性能的关系1.半开式叶轮的前部间隙与性能的关系对于半开式叶轮结构的悬臂式单级泵(见图1、图2),由于叶轮没有前盖板,叶轮与泵体耐磨板之间形成了前部间隙,通过调整转子位置,使间隙达到理论设计数值。

这个间隙对泵的性能影响较大,为了定性的了解间隙与性能的影响程度,我们通过三维计算模型,模拟在多个工况,多种介质及多个间隙下通过下面计算公式进行了如下分析。

图1半开式叶轮示意图1-泵盖;2-泵体;3-叶轮;4-密封环;5-轴套;6-填料密封机构;7-泵轴;8-托架;9-轴承;10-联轴器图2半开式泵示意图1.1泵的扬程公式为:H=Pout-Pinρg1.2叶轮消耗的功率为:Pin=Mω-Mn95501.3泵水力效率为:ηh=pqQHMω1.4总效率为:η=ηhηvηm式中:Pout 为蜗壳出口总压;Pin为泵进口总压;ρ为输送液体的密度;M 为转矩;n为转述;ω为角速度;ηv 为容积效率;ηm为机械效率。

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第3 l卷 Байду номын сангаас 6期
轻工机械
J f l n I - M。 : n m y
2 0 1 3 年1 2月
[ 研究 ・ 设计]
D O I : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5 - 2 8 9 5 . 2 0 1 3 . 0 6 . 0 0 4
L I N L i n g , M0U J i e g a n g, Z HE NG S h u i h u a , F AN We n c a n,W ANG S h u o , S HI Ha n y u
( C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g , Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , H a n g z h o u 3 1 0 0 1 4, C h i n a )
轴 向 力 平 衡 的 影 响 平 衡 鼓 间 隙对 离 心 泵
林 玲 ,牟介刚 ,郑水华 ,范文粲 ,王 硕 ,施瀚昱
( 浙 江工业 大 学 机械 工程 学 院 ,浙 江 杭 州 3 1 0 0 1 4 )
摘 要: 选用 D B 8 0 . 8 2× 7型 多级 泵 的 平衡 鼓 为 计 算 模 型 , 利用S o l i d Wo r k s 对 6种 不 同径 向 间 隙 的 平 衡 鼓 进 行 分 组 建 模 ,
基于R N G, c . s湍 流模 型 和 S I MP L E算法 , 对 离心 泵 的轴 向 力和 间 隙 处 流场 进 行 C F D 数 值 模 拟 。研 究表 明 : 平 衡 鼓 间 隙 大
小对 离心泵的轴 向力、 泄漏量和水 力性 能有一 定的影 响, 随着间 隙的减小 , 泄漏 量减 小, 平衡鼓 平衡轴 向 力效果得 到提
Ab s t r ac t: Th e b a l a n c e d r u m o f mu l t i s t a g e c e n t if r u g a l p ump DB8 0- 8 2×7 wa s s e l e c t e d t o b e t h e n u me ic r a l mo d e 1 .On t h e b a s i s o f RNG , ( - 8 t u r b u l e n c e mo d e l a nd S I MPL E a l g o r i t h m .t h e p e r f o r ma n c e o f a x i a l f o r c e o f t h e c e n t r i f u g a l p u mp wi t h d i f f e r e n t ba l a n c e d r u m g a p s wa s s i mu l a t e d wi t h CFD.Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e b a l a n c e d u m r g a p h a s a g r e a t i n lu f e nc e o n c e n t r i f u g a l p ump xi a a l f o r c e,l e a k a g e a n d h y dr a ul i c p e r f o r ma n c e .Wi t h g a p r e d u c i n g,t h e l e a k a g e i s r e d u c e d,a n d b a l a n c e e f f e c t o f a x i a l f o r c e i s i mp r o v e d;wh e n t h e g a p i s t o o s ma l l ,t he lo f w s t a t e o f t h e e n t r a n c e b e c o me s c o mp l e x, h y d r a u l i c l o s s i s i mp r o v e d;I n o r de r t o o b t a i n t h e b e s t p e r f o r ma n c e o f a x i a l f o r c e a n d h y d r a u l i c,t h e r e a s o n a b l e v a l u e o f
高; 间隙过小 时, 入 口前侧 流 动 较 为 复 杂 , 存在 一定的涡旋 , 水 力损 失 增 大 ; 为 了使 离 心 泵 能 够 获 得 最 佳 的 轴 向 力 和 水 力
性 能, 平 衡 鼓 径 向 间 隙 的合 理 取 值 范 围 为 1 . 5—3 . 0 mm。


词: 离心 泵 ; 平衡 鼓 径 向 间隙 ; 平衡轴 向力 ; 泄漏量 ; 数 值 模 拟
中图分 类号 : T H 3 1 1
文献标志码 : A
文章编 号 : 1 0 0 5 ・ 2 8 9 5 ( 2 0 1 3 ) 0 6 - 0 0 1 3 - 0 4
Ef fe c t o f Ba l a n c e Dr u m Ga p o n t h e Ax i a l F o r c e o f Ce n t r i f u g a l P u mp
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