多級離心泵軸向力平衡技術

于雷

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗154100）

多級離心泵軸向力平衡技術

于雷

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗154100）

多級離心泵軸向力平衡受到各種因的素影響，如油液的黏度和可壓縮性、供油壓力、支撐間隙等，通過科學分析和計算論證，給出利用液體靜壓支承技術的解決方法。

液體靜壓支承技術；多級離心泵；軸向力平衡

1 多級離心泵軸向力的產生及影響平衡的原因和計算方法

（1）葉輪前后蓋板表面壓力分布不均勻產生的作用力，記為F1。離心泵運行初期，因泵體密封條件較好，泄漏量可以忽略。泵葉輪兩側的腔液按葉輪角速度有序旋轉，壓力分布變化可圖示成拋物線狀（f（x）=x2）。同時葉輪密封環以上，葉輪前后蓋板表面壓力均勻，即葉輪外圓半徑r2到密封環半徑r1之間的流體作用在葉輪兩側的壓力相同，方向相反，可以相互抵消。在這種理想狀態下，軸向力可表示為公式（1）。

公式（1）中p1表示葉輪入口壓力，p2表示葉輪出口壓力，p表示泵腔內任意半徑的壓力，r1葉輪扣環半徑,r2葉輪外緣的半徑，rh軸套半徑，u表示葉輪任意半徑處圓周率，u2表示葉輪出口圓周率，ρ是葉輪流液的密度，Hp=（p2-p1）/（ρg）表示揚程。在這個過程中軸向力的具體方向為后蓋板作用向前蓋板。

（2）離心泵流液流經葉輪，流動方向發生改變，其產生的動壓力表示為F2。多級離心泵運行時，流體在流動中會受到葉輪的作用，流動方向產生變化，因為力的作用是相互的，葉輪也會受到反作用力，表示為公式（3）。

公式（3）中，負號表示向里的方向，Q為流量，c0為葉輪入口處流體產生的軸向速度。

（3）當葉輪葉片壓力分布不均勻時會產生軸向力F3。當葉片工作面的壓力大于背面的壓力時，兩者的壓力乘以面積后得到的差即為產生的軸向力，力的方向為后蓋板指向前蓋板，現階段這個力的計算還沒有具體的方法。

（4）當葉輪流道內部壓力分布不對稱時也會產生軸向力F4。造成葉輪流道內部在同一直徑上，流體在前后蓋板的壓力的不均勻，從而產生軸向力，這個力因本身的多變性，很難用一個具體的計算公式表示。

2 液體靜壓支承技術在多級離心泵軸向力平衡的應用

（1）多級離心泵軸向平衡調節。單級離心泵一般采取在葉輪上開平衡孔、設置徑向筋板、止推軸承、雙吸葉輪等方法進行平衡調整。多級離心泵可采取在泵體上裝平衡管、葉輪的對稱、采用平衡鼓和平衡盤裝置等方法。其中平衡鼓可將大部分軸向力平衡掉，剩余的軸向力通過平衡盤消除。

（2）液體靜壓支承軸向平衡調節。實際工況中，各級水泵產生的壓力差，會形成巨大的軸向推力，破壞多級離心泵的內部結構，造成多級離心泵運行時出現振動，局部溫度升高，進而影響生產的正常進行。水泵軸向力的平衡方法主要是利用平衡盤，但這種方法的缺陷是，當工作環境相對惡劣，水中含有大量泥沙時，平衡效果并不理想，利用液體靜壓支承技術來保障多級離心泵的軸向力平衡，可以更加有效的消除軸向力。

（3）液體靜壓支承技術。靜壓支承是依靠外部的液壓系統直接把一定壓力的油液引入兩個相對滑動的摩擦表面之間，形成承載油膜將摩擦面分開。這種方法形成的壓力油膜與摩擦面的相對速度無關，只要液壓系統正常王作，支承部分尺寸設計合理，則不論是否運動，兩摩擦面間都有承載油膜存在，從而實現液體摩擦。因此在具體的應用中可操作性更強，對于有效多級離心泵軸向力平衡有著重要的作用。

［1］王本永.液體靜壓支承技術在多級離心泵軸向力平衡中的應用研究[D].遼寧工程技術大學,2002.

［2］趙繼寶,王本永.平衡多級泵軸向力的液體靜壓支承的結構尺寸設計[J].煤炭技術,2003,22（5）:5-6.

〔編輯 李波〕

TH311

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.36