多级离心泵常见的轴向力平衡装置
离心泵常见的平衡装置
2012年1月内蒙古科技与经济Januar y2012 第1期总第251期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.1T o tal N o.251离心泵常见的平衡装置X李 健,张津波,张 莉,黄 艺(大港油田第三采油厂,河北沧县 061723) 摘 要:从离心泵为了平衡掉轴向力,选用的一些常用平衡装置出发,论述了单级离心泵及多级离心泵在现场中最常用的几种平衡方法,对于了解离心泵如何实现平衡具有一定的参考价值。
关键词:离心泵;轴向力;平衡装置 中图分类号:T H311 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)01—0094—01 离心泵在石油化工行业中被广泛应用,其轴向力的形成轻者会导致泵体振动,重者有可能会造成机件摩擦、机器损坏。
因此,轴向力的有效平衡是保证离心泵运行可靠性和使用寿命的重要前提。
如何平衡轴向力一直是离心泵设计的关键问题之一,下面我们就来分析一下离心泵常见的平衡装置。
1 单级离心泵常见的平衡装置1.1 平衡孔法单级离心泵中最常用的方法之一便是平衡孔法。
平衡孔法即在叶轮的后盖板上开几个孔,让其进口压力和出口压力联通,以此达到平衡轴向力的目的。
为了使叶轮受力均匀,平衡孔应处于同一直径上均布。
平衡孔的大小通常3mm～5m m。
1.2 双吸叶轮法单级泵还有一种常用的平衡方法,即采用双吸叶轮的方式。
这种泵型的叶轮虽然只是一级,但是我们可以把它想象成是由两个背靠背的叶轮组合而成,液体由进口管线进入后,由于其进口管线中间有隔板,将一个进口分成两个进口,从叶轮的两侧同时进入,产生两个轴向力,由于其大小相等,方向相反,所以达到平衡的目的。
双吸泵的特点是扬程低、排量大,广泛应用于液体提升及消防泵。
2 多级离心泵常见的平衡装置2.1 平衡盘法分段式多级离心泵由多个叶轮串联组成,液体由吸入口进入第一级叶轮后,产生高压的液体由第一级的叶轮出口流向第二级叶轮入口,如此逐级加压,到最后一级叶轮时,其承受的轴向力是前几个叶轮承受轴向力之和,为了平衡掉这么大的轴向力,我们选择使用平衡盘法。
多级泵轴向力分析
多级泵轴向力分析前言：泵在运行过程中，由于介质在出入口两侧产生的压力不同，作用在叶轮及转子上形成了不对称的力，使得转子产生轴向推力。
对于多级泵而言，轴向力往往较大，当其不能平衡时会产生很大的轴向窜动量，严重时会使转子单方向摩擦使泵产生超限振动，最后损坏设备本身。
焦化高压除焦水泵，型号TDQG230-230*9。
厂家平衡装置调试不到位，造成机泵推力装置烧损。
通过分析、检修、成功解决了此泵轴向力的平衡问题。
一、轴向力的产生离心泵轴向受力可以根据分析得出泵所受到的四种力：(1)由于叶轮前后盖板外表面压力分布不对称产生的力．以及受压面积不同产生的压力；(2)由于液体流经叶轮后流动方向变化产生的动反力；(3)扭曲叶片工作面与背面压力不同产生的力；(4)由于叶轮流道内前后盖板在同一半径处的压力不同产生的力。
二、轴向力的解决方法此泵通过平衡盘、平衡鼓两者的组合来平衡轴向力，平衡盘有轴向间隙，平衡室和进口用管线相连。
当泵的转子向进口端移动时，平衡盘的轴向间隙减小，平衡鼓的径向间隙不变，平衡鼓与平衡盘间小室压力提高，平衡了增加的轴向力。
这种结构克服了平衡盘的缺点，漏量小而又能自动平衡轴向力。
推力轴承安装在出口端径向轴承后面，它能承受两个方向轴向力，同时它能把转子固定在确定的位置上。
这种轴承能够承受泵在各种异常工况运行所产生的附加力或残余轴向力。
推力轴承由推力盘、扇形块、扇块支座、推力轴承壳体、轴承体端盖等零件组成。
此泵采用双平衡鼓和平衡盘联合作用的平衡装置。
所谓双平衡鼓就是在平衡鼓和平衡盘联合结构上，在平衡盘外径处增加一条间隙，平衡盘起着一部分平衡鼓的作用。
这种结构的优点是：泵在启动、运转和停车时、平衡鼓（盘）和平衡套（座）始终保持一定的间隙，不发生接触摩擦（除非止推轴承严重磨损）该平衡装置主要由平衡套、平衡压套及平衡鼓组成。
轴向力大部分由平衡鼓来平衡；少部分由平衡盘来平衡；而残余轴向力由止推轴承承受。
平衡鼓车有反向螺旋槽，可以减少泄漏水量。
多级离心泵平衡盘的使用及维护措施
多级离心泵平衡盘的使用及维护措施多级离心泵在石油矿场上达到广泛地应用，针对油田转油放水站的离心泵平衡盘的磨损状况，提高平衡盘的使用效率，降低平衡盘的磨损速度，加强对平衡盘的维护保养，延长多级离心泵的使用寿命，提高离心泵机组安全运行的效率，保证油田转油站生产的顺利进行。
标签：多级离心泵;平衡盘;使用;维护问题的提出我工作的环境为油田的转油和污水处理站，担负着油井产物油气水初步分离处理的任务。
多级离心泵运行过程中，极易导致平衡盘的损坏，增加了机泵维修的频次，严重影响到油田生产的正常进行。
在生产实际中，不断总结经验，对平衡盘进行结构改进，并优化离心泵的运行参数，提高了多级离心泵安全運行的效率，促进油田转油放水站的进步。
1.多级离心泵平衡盘的作用多级离心泵在运行的过程中，是利用电动机带动多级离心泵的叶轮旋转，产生离心力，而逐级增加液体的压能和位能，实现液体输送的作用效果。
多级离心泵的六大组成部分，相互配合，才能实现压力的逐级传递，将电动机的高速旋转运动，通过联轴器传递给泵轴，带动多级的叶轮发生高速的旋转运动，达到输送液体的效率。
多级离心泵的平衡盘属于泵的转子部分，起到平衡作用的装置，达到轴向平衡和径向扶正的作用效果。
为了延长多级离心泵的使用寿命，对离心泵的平衡盘进行维护保养，并保证多级离心泵在最佳的工况下运行，降低对平衡盘的磨损，才能达到预期的使用效率。
通过对多级离心泵运行状态的检查验收，判断平衡盘的运行状况，保持多级离心泵的平衡，才能发挥多级离心泵的优势，为液体提供足够的压力，保持油田转油放水站的正常的生产状态。
多级离心泵在油田的转油放水站，主要应用于输送含水原油，含油污水的掺水或者热洗的加压处理，提高多级离心泵的安全运行效率，才能保证油气水的分离处理工艺流程的顺畅，避免转油放水站发生憋压的状况，保证转油放水站各种设备正常运行。
通过掺水降低油流的粘度，提高油气集输处理的效率。
热洗的主要作用是对油井实施清蜡作业施工，通过热载体的循环，将沉积在井筒上的石蜡溶化，随油流带到地面上来，因此降低对油井产能的阻碍作用，提高油井的生产能力。
多级离心泵平衡装置故障原因分析与预防措施
ＡＮＡＬ Ｉ ＹＳ ＳＯＦ ＣＡＵＳ ＯＲ ＡＩ ＵＲＥ ＯＦＥ ＥＳＦ Ｆ Ｌ ＱＵＩ Ｂ ＵＵＭ ＬＩ Ｉ ＤＥＶ ＣＥ ＯＦ Ｉ
Ｍ ＵＬＴＩ＿ ＴＡＧＥ ＿ Ｓ ＣＥＮＴＲＩ ＵＧＡＬ Ｆ ＰＵＭ Ｐ ＡＮＤ ＰＲＥＶＥＮＴＩ ＶＥ ＥＡＳ Ｅ Ｓ Ｍ ＵＲ
兖 矿 国泰 化 工有 限公 司气 化 车 间高 温 热水 泵 为 四级 离 心泵 ， 号为 Ｄ ８ — ２ ｘ ， 向力 由平 型 Ｇ１ ０ １５ ４ 轴 衡 盘 装置 自动 调节 平衡 。该 泵在 以往 的运 行 中 ， 多 次发 生 平 衡装 置 损 坏 的情 况 ，增 加 了检 修 工作 量
法 是在 平 衡套 的上下 左 右各 放 一个 铅 丝 （ 以用 可 黄 油 粘 住 ） 然后 用 力 向进 水 端 推转 子 ， 平 衡 盘 ， 使
与 平衡 套 间的 径 向间 隙 ｂ 流 入 平衡 盘 与平衡 套 间 的水室 Ａ 中 ， 水室 Ａ处 于高压 状态 。 使 平衡 盘另 一 侧 Ｂ室上 方 的 出水段 小孔 用 管 路 与泵 的入 口相 连 通． 这样 Ｂ室 内 的压力就 接 近于泵 的入 口压力 。由
向有 ０１ ０２ｍ 的平 衡 间隙 ６ 即水 膜厚 度 。 ．￣ ． ｍ ， ３ 平衡 装置 损 坏原 因分 析及预 防措施
致， 也会 引 起 动静 盘偏 斜 ， 速 平衡 盘 的磨 损 速 加
率 。 因此 ， 修 中必 须用 百 分 表打 表 找 中 ， 保 转 检 确 子 与壳体 的 同心度 和径 向对 中 。 ３４ 不能 及时掌 握平 衡装 置 的磨损 量 ． 平 衡装 置 是允 许 磨 损 的 ，通 过 它 的磨 损 才保 证 叶轮 不被 磨 损 ，但 平 衡装 置 的磨 损 量是 有 一定 要求的， 因此 ， 时掌 握 平衡 装 置 的磨 损量 是 非 常 及 重要 的。在原 始装 配或 大修后 。 做好 以下数 据 的 要 记录， 即泵 的 总 串量 （ ６） 装完 平 衡 盘 的串量 ６ ６＋ ， （ 为 总 串 量 的 ４ ％～ ０ ） 约 ０ ５ ％ ，随 着 平 衡 装 置 的磨 损， ｂ 值将 逐 渐增 大 ， 增加 的值 即为 平 衡装 ６所 置（ 平衡 盘 与平衡 套径 向端 面 ） 的磨损 量 ， 的最 大 允 许 值为 ６＋ ｂ。在平衡 装 置到达 磨损 量允 许 的 ６一 最 大值 之前 ， 应及 时更 换 平衡 装 置 ， 可保 证 叶 轮 就
多级离心泵常见的轴向力平衡装置
究方 向： 采购 管理。
６结束 语
些无人值守岗位的需求， 可是实现其远程控制。
参 考文献
智能电话远程控制系统设计采用了 ２ ８ 个引脚的 Ｐ Ｉ Ｃ １ ６ Ｆ ７ ３ 单片机 作为系统的核心信息检测 、 信息处理 ， 以及控制实现的实现模块 ， 充分 利用硬件资源和单片机内部结构资源， 并充分结合软件编程， 使其发挥 最大作用实现了对语音、 密码 、 显示等服务， 丰富了设计的功能 ， 系统运 行更 加人性化 ， 有 很强 的可操作性 。该 系统做 到了高稳定 性 、 低成本 、 小 体积 、 内嵌容易， 可以远程通过语音提示 ， 实现人机交互 ， 实现对家里面 空调器、 洗衣机、 电饭煲、 电灯等设备的开关实现 ； 符合未来家电的智能 化、 网络化发展方向。另外 ， 本设计也可以用在工业 、 农业等领域 ， 对一
２ ． ３平 衡盘法
△Ｐ ２
图 ３双平衡鼓 示意 图
３结束语 平衡装置 的设计 是多级 泵设计 中 的关键 问题 之一 ，选 择合适 的平 衡装 置对泵 组平稳运行 、 节省维护 费用意义重 大。 作者简介： 王胜坤（ １ ９ ８ ６ ， ８ 一 ） ， 男， 北京， 研究生学历 ， 助理工程师， 研
科 技 创 新
２ ０ １ ３ 年 第 ２ ｏ 期Ｉ 科技创新与应用
多级离 心泵常见 的轴 向力平衡 装置
王 胜 坤 罗 乐
ห้องสมุดไป่ตู้
（ 中国核 电工程有 限公 司， 北京 １ ０ ０ ８ ４ ０ ） 摘 要 ： 轴 向力平衡装置的选取是 多级 离心泵设计 中的关键 问题 ， 其 目的是平衡轴向力 ， 防止转子的轴向 窜动。文章分析 了多 级 离心 泵轴 向力 产 生原 因 ， 并 介 绍 了常 用 的平 衡 装 置 。
多级离心泵轴向力平衡装置改造
严 重 时 刚换 上 备 件 ，启 动后 立 刻 磨 损 。 由于泵 两 端 支 承轴 承 为 中分 式 巴 氏合 金 滑 动 轴 承 ，运 行 时 形 成 动 压 润滑 ，使 转 子 沿轴 线 窜 动 灵 活 ，保 证 平 衡 装 置灵 敏 可靠 。平 衡 盘 的过 度 磨 损 ，会使 动 静 部 件 相碰 擦 ，导 致转 子导 叶几 乎 全 部 报废 、电 动 机 轴承损 坏 的严 重事故 。
使 用 ，水 泵 的工 作 运行 工 况稳 定 ，很 少 出现 剧烈
的平衡力不足 以平 衡轴向推力 ，最终造成平衡盘 和平 衡 座 咬死 。而 且 ，由 图 １ 以看 出 ，在 平 衡 可 盘与平衡座形成的高压密封腔 中 ，水通过轴 向间 隙泄 漏 ，后 面没 有节 流措 施 ，当平 衡 盘 向右 移 动 、
厂 提供 了 ４台 Ｄ ２０ １０ １ Ｇ ５— ６ｘ ０型锅 炉给水 泵 ，其轴 向力平 衡结 构均 为平 衡 盘 。但 设 备运 行 时 间不 长 ，
就 相继 出 现 了一 系 列 问题 ：振动 超标 、轴 瓦烧 坏 。
我公司服务人员和技术人员配合用户 ，多次到现 场 ，对 水 泵 进 行 了拆 检 ，发 现平 衡 盘 严 重 磨 损 ， 比较 严 重 的 是 有 的平 衡 盘 由 于 高 速 磨 损 、发 热 ， 导 致烧 结在 一起 。有时一 月 之 内数 次更 换 平衡 盘 ，
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。
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。
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。
离心泵轴向窜动的原因及控制方法
离心泵轴向窜动的原因及控制方法摘要：离心泵是利用离心力来输送液体的设备，在国民经济的各个部门以及人们生活中都有广泛的应用。
但在离心泵的使用中会不可避免地产生或大或小的轴向力，严重地影响着离心泵的使用寿命，因此对离心泵轴向力进行精确计算并想办法加以平衡，对于提高离心泵的效率和延长其使用寿命具有相当重要的意义。
本文简述了多级离心泵的基本结构，介绍多级离心泵的轴向窜动的原因，以及控制轴向窜动的集中常见的方法，并且提出了新的控制方法。
关键字：离心泵轴向力控制方法1 引言离心泵运转时，其转动部分受到一个与轴心线相平行的轴向力。
这个力相当大，特别是当级数很多时，更是如此。
单吸两级以上高压离心泵表现出来的轴向力，严重影响离心泵的正常工作，严重影响电动机的使用寿命，在轴向力的作用下，平衡盘与平衡环接触摩擦，当磨损至一定程度后，主轴工作叶轮向进水口方向移动，至使工作叶轮与机壳摩擦电动机负载加大，流量扬程下降。
若不更换平衡盘与平衡环则出现电动机烧毁的现象。
2 离心泵轴向力的产生原因离心泵的轴向力主要包括下列两个部分：（1）叶轮前后两侧因液体压力分布情况不同（轮盖测压力低，轮盘侧压力高）引起的轴向力G1，其方向为子叶轮背后面指向入口。
（2）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。
此外，对入口压力较高的悬臂式担心泵，还需要考虑作用在轴端上的入口压力引起的轴向力，其方向与G1相反。
对于立式离心泵，其转动部分重量也是轴向力。
2.1 叶轮前后两侧压引起的轴向力G1图1 叶轮前后两侧液体压力分布由图1中可以看出，叶轮前后两侧液体压力分布的示意图，由于林心里的作用，叶轮和壳体间的间隙内，液体压力沿径向成抛物线分布。
在图1中的右图夅，可以看到，叶轮的上部分压力大小相同，方向相反，正好压力抵消。
而叶轮下端压力不同，分别为P1，P2，且P1﹤P2，方向相反，则产生一个指向入口的力，这个力就是轴向力。
当泵的级数增加时，这个力也会相应的增加。
双壳体多级离心泵(BB5)轴向力平衡特性分析及水力性能优化
双壳体多级离心泵（BB5）轴向力平衡特性分析及水力性能优化双壳体多级离心泵（BB5）轴向力平衡特性分析及水力性能优化摘要：双壳体多级离心泵（BB5）是一种广泛应用于化工、石油和能源等领域的关键设备。
然而，由于其特殊的结构和工作原理，常常面临着轴向力不平衡和水力性能不理想的问题。
本文通过对BB5泵的结构特点进行分析，研究了其轴向力平衡机理，并提出了一些水力性能优化的方法。
研究结果表明，通过优化叶轮叶片的倾斜角度和安装位置，可以显著减小泵的轴向力，并提高其水力质量。
关键词：双壳体多级离心泵；BB5泵；轴向力平衡；水力性能优化1. 引言双壳体多级离心泵（BB5）是一种专门用于高温、高压和腐蚀介质输送的离心泵。
其结构复杂，包括叶轮、泵壳、轴承、密封等关键部件。
由于其特殊的结构和工作原理，BB5泵常常面临着轴向力不平衡和水力性能不理想的问题。
轴向力不平衡会导致泵的振动加剧、密封性能下降；水力性能不理想则会影响泵的效率和稳定性。
2. BB5泵的结构特点BB5泵的结构特点主要包括双壳体和多级叶轮两个方面。
双壳体结构是为了满足高温、高压和腐蚀介质的要求。
它将泵壳分为前壳体和后壳体两部分，各自负责承载不同压力和温度的介质。
多级叶轮是为了提高泵的扬程和效率，它将泵送介质分为多个级别，每个级别都有独立的叶轮和导叶。
3. BB5泵的轴向力平衡机理轴向力平衡是保证泵正常运行的重要因素。
BB5泵的轴向力主要包括叶轮间的压差力、泵壳的压力力和离心力三个方面。
由于叶轮和泵壳的配置不合理，常常会导致这些力之间的不平衡，进而导致泵的振动加剧、密封性能下降。
为了解决这一问题，可以通过优化叶轮叶片的倾斜角度和安装位置来实现轴向力的平衡。
倾斜角度较小的叶轮会产生较小的压差力和离心力，从而减小轴向力；叶轮的安装位置也可以调整，以减小泵壳的压力力。
通过这样的优化措施，可以有效减小泵的轴向力，提高其工作稳定性和密封性能。
4. BB5泵的水力性能优化除了轴向力平衡外，水力性能的优化也是提高BB5泵工作效率和稳定性的重要措施。
多级离心泵常见故障及处理措施分析
多级离心泵常见故障及处理措施分析张晓余（大庆华科股份有限公司 黑龙江大庆 163711）摘要：多级离心泵的维修技术要点主要集中在转子、轴弯曲度、平衡盘等关键环节，设备技术检修人员必须熟悉多级离心泵各部件的工作性能，通过反复多次拆装、调试多级离心泵，不断总结故障维修实践经验，将设备技术原理与实践维修经验相结合，确保多级离心泵能够安全、稳定运转。
关键词：多级离心泵；故障；处理措施1 多级离心泵维修技术要点1.1 转子预装1.1.1 预装配的目的转子预组装的作用在于可以通过转子预装测试转子是否安装稳固，防止转子在运行时出现内部摩擦，确保转子在低振动频率下很好地完成轴封工况。
转子预组装还可以实现对叶轮和叶轮之间轴向距离的调整，从而优化协调各级叶轮出口的对中度，使各级叶轮之间保持一致的距离。
在转子预装过程中，设备技术人员还可以检测转子动静平衡。
1.1.2 如何完成间隙的确定在转子预组装过程中严格按照相关规定对各个配件尺寸进行逐一核查，及时筛除规格差异较大的配件，同时利用专业检测仪器检查平衡盘、叶轮、转轴等转子部分配件的轴中心和端面垂直度，且要求转轴部分套装配件晃度应≤0.03mm。
由于转子在运行时是一种处于泵壳内游动状态，设备技术人员需要对转子进行泵壳内轴向总窜量测算，而由于平衡盘具有轴向推动平衡水泵的作用，因此，平衡盘间隙间接对平衡水泵的作业效率产生一定影响。
1.1.3 水泵转子测量调整在检查完轴上套装各部件大小后，将各套装配件整理干净，从进水侧到出水侧按照一定顺序安装好水泵转子套装件，同时对各级叶轮之间的轴向间距进行修正，并预留一定的空隙，防止由于套装配件发生膨胀，而影响转子正常性能，并及时检测转子套装件晃度，确保轴套锁母完全拧紧，同时水泵转子套装各部件晃动量都能够达到设备技术参数要求，并编号标识各级叶轮，标记确定好各部件之间的相对位置，有助于多级离心泵后期顺利拆除检修。
1.2 轴的弯曲度多级离心泵运行故障主要是由于内部结构非常精密，同时转轴负荷很大，转子转速又高，转动部件与静止部件之间空隙又非常小，导致对转轴弯曲度的精密度要求非常高，一旦轴弯曲度>0.03mm，则多级离心泵轴只能直轴作业，而过大的轴弯曲度则会增大水泵转子的晃度，从而导致导叶衬套与密封环之间的空隙变大，为避免动态部件和静态部件之间的运动磨损增加空隙，一旦空隙增大到一定量时就会有涡流产生，导致多级离心泵振动而降低水泵运转效率和作业质量。
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。
多级离心泵轴向力
多级离心泵轴向力
多级离心泵轴向力是指在泵的运转过程中，由于叶轮的离心力和液体的惯性力等因素，使得泵的转子产生了一个沿轴线方向的力，即轴向力。
这种力的大小和方向会随着泵的运转状态而发生变化，如果轴向力过大，会对泵的正常运转产生不良影响，甚至会导致泵的损坏。
在多级离心泵中，轴向力的大小和方向主要受到以下因素的影响：
1. 叶轮的设计：叶轮的叶片数、叶片弯曲角度、进出口角度等都会影响叶轮的离心力和轴向力的大小和方向。
2. 泵的进口和出口布置：进口和出口的位置和布置方式也会影响泵的流量和压力分布，从而影响轴向力的大小和方向。
3. 液体的物理性质：液体的密度、粘度、温度等物理性质也会影响泵的流量和压力分布，从而影响轴向力的大小和方向。
4. 泵的运转状态：泵的运转状态包括转速、流量、压力等参数，这些参数的变化也会影响轴向力的大小和方向。
为了减小轴向力的影响，多级离心泵通常采用以下措施：
1. 采用双吸式结构：双吸式结构可以使得泵的进口压力分布更加均匀，从而减小轴向力的大小。
2. 采用对称式结构：对称式结构可以使得泵的进口和出口布置更加对称，从而减小轴向力的方向。
3. 采用轴向力平衡装置：轴向力平衡装置可以通过调整叶轮的进出口角度等参数，使得泵的轴向力趋于平衡。
4. 采用轴向力测量和控制系统：轴向力测量和控制系统可以实时监测泵的轴向力，并通过调整泵的运转状态等参数来控制轴向力的大小和方向。
总之，多级离心泵的轴向力是一个重要的运转参数，需要采取适当的措施来减小其影响，从而保证泵的正常运转和长期稳定性。
浅析多级离心泵轴向力平衡装置设计
浅析多级离心泵轴向力平衡装置设计在现代工业生产中，多级离心泵已经广泛被应用到石油开采、水利发电等领域，由于多级离心泵的推广使用，我国工农产业的生产效率都得到了很大提升。
然而，在多级离心泵的运行过程中自然出现的轴向力给离心泵的运行带来了不好的影响。
轴向力使离心泵中的零件损耗速度加快，许多多级离心泵因此在运行过程中发生突然的损坏，降低了生产效率。
因此，相关部门应该做好轴向力平衡装置的设计工作，并对其进行定期的维护和检修工作，提升整个设备的运行稳定性。
下面就简要分析在现代工业生产中多级离心泵轴向力平衡装置的设计工作，并从多角度出发，提出相关的设计方法和理念。
1 多级离心泵轴向力的产生多级离心泵在正常运转时，受到自然因素和运转必需因素的影响，会产生各种性质的轴向力。
以下根据轴向力产生的原因将多级离心泵的轴向力分为四种。
其一，离心泵运转时，叶轮旋转时的程度差异给离心泵的驱动端口和自有端口带来了不同的压力，构件自然产生一种指向驱动端口的弹力来平衡压力，这种弹力是轴向力的一部分。
其二，为了将液体从离心泵的吸入口输送到排出口，离心泵必须改变液体的流动方向，此时液体将对离心泵的叶片产生作用力。
其三，离心泵内的转子本身也具有一定的重力势能，因此也会产生一个向下的轴向力；其四，多级离心泵在运行时，内部的转子处于高速旋转状态，内表面的空气流速提高降低了压强，使外界的大气压强大于内部空间压强，这就使得其内部轴端上会产生一定的压力，这也是离心泵轴向力的一种表现形式。
现代多级离心泵中轴向力的产生原因很多，设计人员在对平衡装置进行设计时一定要多方考虑，设置多方面抵消方式，达到各处轴向力都不对零件造成影响，使离心泵能够安全使用直到使用年限为止。
多级离心泵的相关设计研发工作应该由相关部门牵头，充分重视设计工作，设计人员在设计中要注意理论的探讨和实践的结合，确保设计的多级离心泵在现实中具有较高的可实用性和可操作性，且要注意设备的经济性，既保证多级离心泵良好运行，提高工农业的生产效率，也降低设备的运行成本。
离心泵轴向力平衡方法全解
离心泵轴向力平衡方法全解 1 / 4
离心泵轴向力平衡方法汇总
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种方法来平衡泵的轴向力。
1. 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。
2. 平衡孔或平衡管
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。
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。
1-1推力轴承 1-1平稳孔
2-2平衡管。
离心泵叶轮轴向力自动平衡新方法
离心泵叶轮轴向力自动平衡新方法摘要：离心泵的作用是抽吸输送液体，原动机可提供机械能，而离心泵能够将机械能转变为液体动能以及压力能，为液体提供一定的压力，使得液体在流动过程中能够克服阻力。
在离心泵运行过程中可产生轴向推力，可对离心泵产生较大冲击，使得离心泵振幅增加，要求采用适宜的平衡方式进行调节。
对此，本文首先对轴向推动力的产生原因进行介绍，然后对离心泵叶轮轴向力自动平衡方法进行探究。
关键词：离心泵；叶轮；轴向力；平衡在流体机械中，离心泵的应用比较常见，在离心泵运行过程中，叶轮会形成轴向力，与离心泵转轴的轴心保持平行，可对离心泵运行稳定性以及使用年限造成不良影响。
另外，如果轴向力比较大，还会导致轴承被烧毁，密封性能受到严重破坏，因此，需对离心泵轴向力进行有效控制，保证离心泵处于稳定运行状态。
一、轴向推力的产生（一）作用在叶轮前、后盘上的压力不平衡。
单机叶轮轴向力作用形式如图1所示，在叶轮入口位置，压强比较低，为低压P1，而出口位置压强比较高，为高压P2，在离心泵运行中，叶轮持续旋转，并流出高压水，部分高压水通过间隙回流至叶轮前后盘外侧。
在叶轮半径R2至缝隙R1之间，前后轮盘压强分布为对称分布形式，并且可相互抵消，而在缝隙R1与轮毂半径Rg之间，叶轮左侧为入口低压，而右侧为出口高压，因此，在叶轮两侧压强并不平衡，此时即可产生轴向推力。
图1 单级叶轮轴向推力（二）叶轮内水流动量发生变化。
当水在叶轮内流动时，速度方向可沿轴向逐渐转变为径向，随着速度不断发生变化，动量也会随之变化，进而对叶轮产生较大冲击力。
通常情况下，这一冲击力比较小，如果与叶轮前后轮盘所受到的压力处于不平衡状态，则会产生轴向力。
（三）大小口环磨损严重。
随着离心泵使用年限的不断增加，大小扣环磨损越来越严重，泄漏量持续增加，与此同时，叶轮前后轮盘压强分布也随之调整，导致轴向力增加。
通常情况下，这一轴向力比较小，但是，如果离心泵处于非正常运行状态，则轴向力比较大[1]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
多级离心泵常见的轴向力平衡装置
軸向力平衡装置的选取是多级离心泵设计中的关键问题，其目的是平衡轴向力，防止转子的轴向窜动。
文章分析了多级离心泵轴向力产生原因，并介绍了常用的平衡装置。
标签：多级泵；轴向力；平衡装置
引言
多级离心泵在电力、石油化工等行业被广泛应用。
轴向力平衡装置的选取是泵组设计的关键问题，检查平衡装置是否需要更换或优化也是多级离心泵维修中的一项重要工作。
泵组运转过程中，若平衡装置不能中和泵组产生的轴向力，则会造成泵动静部件摩擦而降低效率，严重时泵转子与各静部件咬死而导致泵损坏。
1 轴向力的产生
多级离心泵运行过程中产生的轴向力包括以下几种：因作用在各叶轮吸入端（驱动端）和吐出端（自由端）的压力不相等，从而产生指向泵驱动端的轴向力；液体从吸入口到排出口改变方向时作用在叶片上的力，指向叶轮背面，称为动反力；由于泵内叶轮进口压力与外部大气压不同，在轴端和轴台阶上产生的轴向力；立式泵转子重量引起的向下的轴向力；其他轴向力。
2 轴向力的平衡装置
总轴向力会使转子轴向窜动，造成泵动静部件摩擦，而平衡装置的两端有一个压力差，其中的液体形成一个与总轴向力方向相反的平衡力，平衡力大小随平衡盘的移动而变化，直到与轴向力抵消，但由于惯性的作用转子不会立即停止窜动，而是在平衡位置左右窜动且幅度不断减小，最终停留在平衡位置，故随着运行工况的变化，泵转子始终处于动态平衡状态。
平衡装置的设计为多级离心泵设计中的重点，包括叶轮对称布置（适用于偶数级泵）与平衡盘（鼓）法两大类，平衡盘（鼓）法又包括平衡鼓、平衡盘、平衡盘鼓、双平衡鼓形式，随着结构的逐渐复杂，平衡效果也越好。
平衡盘（鼓）法多与推力轴承配合使用，推力轴承一般只承受5%～10%的轴向力，在设计平衡盘（鼓）时，一般不考虑推力轴承平衡的轴向力，保证泵在推力轴承损坏的情况下，平衡盘（鼓）仍能正常工作。
2.1 叶轮对称布置法
叶轮级数为偶数时可采用叶轮对称布置法平衡轴向力，设计上要注意反向叶
轮入口前的密封节流衬套尺寸要与叶轮轮毂尺寸一致。
此方法多用于蜗壳式多级泵，用于节段式泵时会增加级间泄露。
2.2 平衡鼓法
英国WEIR公司确定平衡鼓直径为首级叶轮密封环直径的93%。
平衡鼓法承受平衡力过大，在大流量工况下容易引起轴向力反向，引起转子振动。
2.3 平衡盘法
平衡盘结构与各部分承担轴向力如图1所示，平衡力一部分由径向间隙直径R0至平衡盘轴向间隙内半径R1截面上产生，另一部分由平衡盘轴向间隙内半径R1到外半径R2截面上产生。
平衡盘的灵敏度越高，平衡盘的径向尺寸越大，通常取k=0.3～0.5，泄漏量一般为额定流量的4～10%，但高扬程小流量泵可能高达20%。
2.4 平衡盘鼓法
平衡盘鼓联合装置与平衡盘的区别是：平衡盘鼓的节流轴套部分尺寸比轮毂尺寸大，而平衡盘节流轴套部分与轮毂同尺寸。
平衡盘鼓结构与各部分承担轴向力如图2所示，通常由平衡鼓平衡总轴向力的50～80%，最大可到90%，增加平衡鼓的平衡力，有利于减小平衡盘的尺寸和增加轴向间隙，减少平衡盘的磨损。
通常平衡盘外半径RW=（1.2～1.4）Rn，平衡盘轴向间隙长度b0=（0.2～0.4）Rn。
2.5 双平衡鼓法
双平衡鼓实质上就是在平衡盘鼓联合装置基础上，在平衡盘外径上增加一道径向间隙，使平衡盘起到部分平衡鼓的作用，这样可以使轴向间隙进一步加大，进而减少平衡盘的磨损和降低轴向间隙对装配的要求，同时也增加了阻力损失，减少平衡水的泄露量。
双平衡鼓结构与各部分承担轴向力如图3所示，一般由平衡鼓（小鼓）平衡50%～70%的轴向力，平衡盘（大鼓）平衡剩余的轴向力。
一般选小鼓的径向间隙长度L1=120～160mm，大鼓的径向间隙长度LW=40～80mm，大鼓的轴向间隙b0=0.15～0.25mm，轴向间隙大，平衡盘不易产生摩擦，但平衡室压力下降，会减少大鼓的平衡力。
3 结束语
平衡装置的设计是多级泵设计中的关键问题之一，选择合适的平衡装置对泵组平稳运行、节省维护费用意义重大。
作者简介：王胜坤（1986，8-），男，北京，研究生学历，助理工程师，研究方向：采购管理。