多級離心泵軸向浮動支撐結構的研究與設計

戴曉春，趙德清

1 前言

多級離心泵轉子運行時會產生很大的向進水端方向的軸向力，一般采用平衡盤平衡該軸向力。水泵工作時根據軸向力的大小自動改變平衡盤與平衡環之間的軸向間隙，從而改變平衡盤前后兩側的壓差，產生一個相反的軸向作用力來平衡轉子產生的軸向力。但在水泵啟動和停止時，由于平衡盤與平衡環之間沒有形成或已經失去高壓流體，平衡盤與平衡環直接接觸發生研磨，通常半年甚至幾個月就要更換一次摩擦環。近年來許多學者提出了一些新的軸向力平衡方案和平衡裝置［1~4］，其中平衡盤與配對浮動軸承支撐聯合承擔軸向力的組合結構，通過改變平衡盤動態間隙為靜間隙，克服了平衡盤與平衡環接觸發生研磨［5~7］，但該結構使用中經常出現浮動軸承支撐過熱甚至燒損現象。研究認為配對浮動軸承支撐的游隙匹配不合適造成軸承溫度升高導致軸承的“脹死”；同時，水泵運行中，配對的浮動軸承支撐要同時承擔水泵轉子的徑向載荷和軸向推力，工況條件惡化，軸承容易發熱和損壞［7~9］。針對以上問題，設計了單個無檔邊N系列軸承與配對的浮動軸承支撐相結合的軸承支撐結構，利用無擋邊的N系列軸承承擔全部的轉子徑向載荷，浮動軸承支撐只承擔泵工況波動的非穩態過程中轉子產生的軸向推力，不承擔徑向載荷。實際應用表明該結構平衡盤與平衡環不發生接觸摩擦損壞，軸承未出現發熱損壞，水泵運行可靠性。……