多级离心泵常见的轴向力平衡装置_王胜坤
多级泵平衡轴向力的方法
多级泵平衡轴向力的方法
多级泵平衡轴向力的方法
多级泵是一种常见的液压传动元件，其工作原理是利用多个叶轮将液体逐级压缩，以达到提高液体压力的目的。
然而，在多级泵中，由于叶轮之间存在一定的间隙，会产生一定的轴向力，影响泵的稳定性和寿命。
因此，为了保证多级泵的正常工作和延长使用寿命，需要采取措施平衡其轴向力。
下面介绍几种常见的多级泵平衡轴向力的方法：
1. 双吸入口设计
双吸入口设计是一种常见的平衡多级泵轴向力的方法。
该方法通过在进口处设置两个吸入口，并将它们分别连接到两个叶轮之间，使得进入两个叶轮之间的液体流量相等，从而平衡了两个叶轮之间产生的轴向力。
2. 对称式设计
对称式设计是一种将每个叶轮都设置在同一个位置上，并且每个叶片
都有相同数量和角度的方法。
这种设计可以使得每个叶片所产生的力相互抵消，从而达到平衡轴向力的目的。
3. 反向旋转设计
反向旋转设计是一种将相邻两个叶轮的旋转方向相反的方法。
这样可以使得相邻两个叶轮所产生的轴向力相互抵消，从而达到平衡轴向力的目的。
4. 调整叶轮间隙
调整叶轮间隙是一种通过调整叶轮之间的间隙来平衡轴向力的方法。
该方法需要根据实际情况来确定叶轮之间的间隙大小和位置，以达到平衡轴向力的目的。
综上所述，多级泵平衡轴向力有多种方法可供选择，具体应根据实际情况进行选择和调整。
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 。
自平衡多级离心泵完全平衡系统[实用新型专利]
![自平衡多级离心泵完全平衡系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/04e23acea5e9856a571260c3.png)
专利名称：自平衡多级离心泵完全平衡系统
专利类型：实用新型专利
发明人：郭学文,周志伟,马江锋,杨宣,鲁鹏举,王全坤申请号：CN201922493776.2
申请日：20191231
公开号：CN211715383U
公开日：
20201020
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种自平衡多级离心泵完全平衡系统，包括左、右平衡板外套、左、右O 型圈、紧固螺钉、平键、左、右平衡板套、左、右平衡板外套、左平衡套、压力平衡座、水润滑衬套、水润滑轴套、右平衡套，左一次平衡面设置在左平衡板外套和正流道叶轮之间，右一次平衡面设置在右平衡板外套与反流道叶轮之间，左、右平衡板外套分别用紧固螺钉固定在左、右平衡板套上，左O型圈设置在左平衡板套和左平衡板外套之间，右O型圈设置在右平衡板套和右平衡板外套之间，左平衡套、压力平衡座和右平衡套分别安装在出水段上，水润滑衬套设置在压力平衡座上，左、右平衡板套之间装有水润滑轴套，左、右平衡板套和水润滑轴套均通过平键固定在主轴上。
申请人：长沙奥凯泵业制造有限公司
地址：410135 湖南省长沙市长沙县江背镇楠木村
国籍：CN
代理机构：北京力量专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：姚远方
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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。
多级离心泵平衡盘装置系统
多级离心泵平衡盘装置系统
由于离心力的作用,被输送的介质会从运转着的离心泵得到压力,但亦会给泵本身固定的和旋转的零件上产生作用力。
这些力由零件的结构平衡了一部分但仍有一部分力需要用另外的方法来平衡,例如轴向推力。
轴向推力为多级离心泵在运转过程中沿轴向作用在叶轮上的不平衡力之和。
鉴于目前已容易得到可靠的大容量的推力轴承,所以在单级泵中的轴向推力,只有在较大的机组中才成为问题。
但多级离心泵由于有较大的轴向推力,故靠推力轴承来平衡是不行的,这就产生了一种水力平衡装置一一平衡鼓和平衡盘装置,或者是两者的结合。
这些装置的形式较多,这里以图5-5为例介绍常用的多级离心泵平衡盘装置。
图5-5 平衡盘装置
用平衡盘来平衡轴向力是一个动态平衡方法,即泵转子在某一平衡位置时,其转子是作前后轴向脉动(或窜动)。
当工况点改变时,转子会自动地移到另一平衡位置上去作轴向脉动。
多级离心泵在运转过程中往往会造成平衡盘与平衡板之间,平衡盘轮鼓与均衡套之间的磨损。
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。
启动给水泵平衡盘磨损原因分析及改进措施
平衡 盘结 构如 图 １所示 ， 平 衡盘 尺 寸如 下 ：
Ｒｏ＝０． ０５ ５ ８ｍ ， Ｒｌ＝０． １ ０ ２５ｍ ， Ｒ２＝０． １ ３ ００ｍ ，
ｚ ａ ｐ ２＝ ｋ Ａ ｐ＝ ０ ． ４ １ １ ８ Ｘ ７ ． ４ ６＝３ ． Ｏ ７（ ｋ Ｐ ａ ） ，
２ ． １ ． １ 作用在叶轮上的轴 向力 Ｆ
单级叶轮前 、 后盖板压力差产生的轴向力 Ｆ
多级离 心 泵运 行 过 程 中 ， 因作 用 在 各 叶轮 吸人 端（ 驱 动端 ） 和 吐 出端 （ 自由端 ） 的压 力不 相 等 ， 从 而
Ｆ １
） 丢 （ 譬 ） 卜
１ ２ ５ １ ９ ． ２（ Ｎ ），
Ｈ， ｍ０
与／ Ｚ ３ 的夹角 。
平 衡装 置 的设 计是 多 级 离 心泵 设 计 中 的重 点 ，
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ３—２ ９
所以， 单级叶轮总的轴向力
Ｆｉ＝ Ｆ１＋ Ｆ２ ＝ １ ２５１ ９ ． ２ —４５ ６ ． ４ ＝
１ ２０ ６ ２ ． ８（ Ｎ） 。
２种 。
２ ． １ 设计 原 因
为可整体从外筒体 内抽 出的芯包 ， 筒体 内所有 受高 速水 流 冲击 的区域 为堆 焊不锈 钢 ， 以防止 冲蚀 。
表 １ 启 动 给 水 泵 性 能 参 数
因平衡 装 置 产生 的平衡 力 不 足 以抵 消轴 向力 ， 导 致平衡 盘 出现偏 磨 ， 该 泵平 衡盘 尺寸校 核如 下 。
第 ７期
总轴 向力 为
王 胜坤 ， 等： 启动 给 水泵 平衡盘 磨损 原 因分 析及 改进措 施
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1 轴向力的产生
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
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 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
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 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～
越好。
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
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％～ 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
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 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
些无人值守岗位的需求，可是实现其远程控制。 参考文献
[1]王昊.集成运放应用电路设计 360 例[M].北京：电子工业出版社，2007. [2]姚福安.电子电路设计与实践[M].山东科技出版社，2001. [3]陈新建.PIC 单片机开发应用与实验工具制作.北京：北京航空大学出 版社，2006. [4]Microchip Technology Inc.PIC16f87xA 数据手册.DS39582B，2003 [5]P.L.Jones P.J.Spreadbury:Analogue electronic circuits and systems， Campridge University Press，New York，1991.
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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
图 2 平衡盘鼓示意图
（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
2.5 双平衡鼓法
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
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
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 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
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。
减少大鼓的平衡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
图 1 平衡盘示意图
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（1986，8-），男，北京，研究生学历，助理工程师，研 究方向：采购管理。
6 结束语 智能电话远程控制系统设计采用了 28 个引脚的 PIC16F73 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
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
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 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
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 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，
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 平衡盘轴向间隙长度 b0＝（0.2～0.4）Rn。
科技创新
2013 年第 20 期 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 （中国核电工程有限公司，北京 100840）
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。 关 键 词：多级泵；轴向力；平衡装置
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 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
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 的 4～10％，但高扬程小流量泵可能高达 20％。
时泵转子与各静部件咬死而导致泵损坏。
2.4 平衡盘鼓法
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。
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
2.1 叶轮对称布置法
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=
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 120～160mm，大鼓的径向间隙长度 LW=40～80mm，大鼓的轴向间隙 b0=
引言
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
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 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
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 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