屏蔽泵轴向力平衡新方法_李伟

泵的静平衡g6.3标准一、转子直径和重量的限制1.转子的最大直径限制为D=2×(3.5√n)，其中n为转子的转速（单位：转/分）。

2.转子的最大重量限制为W=100n，其中n为转子的转速（单位：转/分）。

二、支撑和安装要求1.支撑结构应符合机械设计规范，确保支撑刚度、稳定性和精度。

2.安装时应保证转子的中心轴线与支撑面平行度在规定范围内，以减少因不平行而产生的附加动压力。

三、轴向力和平衡的要求1.轴向力应尽可能平衡，若不平衡，应采取措施进行平衡。

2.平衡装置应设计合理，安装准确，确保在最高转速下平衡效果达到G6.3级。

四、旋转速度的限制1.泵的旋转速度应符合设计要求，不得超过规定值。

2.在使用过程中，应定期检查旋转速度，确保其在规定范围内。

五、静平衡试验方法1.将转子放置在专用平衡试验台上，调整转子位置使其达到静平衡状态。

2.采用静平衡装置进行平衡试验，记录静平衡数据。

3.根据静平衡数据对转子进行修正，再次进行平衡试验，直至达到G6.3级平衡标准。

六、静平衡修正方法1.对于静不平衡的转子，可以采用在转子端面或支撑点增加或减少重量的方法进行修正。

2.对于动不平衡的转子，可以采用改变转子质量分布的方法进行修正，如加装平衡环、平衡叶片等。

七、静平衡检验规则1.对所有新制和修理后的泵转子，均应进行静平衡检验。

2.若转子不平衡量超过规定值，应进行修正并重新检验，直至达到G6.3级平衡标准。

3.对使用中的泵转子，应定期进行静平衡检验，确保其性能正常。

4.静平衡检验数据应记录并存档，以便追踪和管理。

离心泵轴向力的产生及平衡措施许华峰【摘要】分析离心泵轴向力产生的原因,根据具体实际情况采用平衡措施,有效减少泵的故障,为装置平稳运行创造有利条件,同时也降低了维修成本.【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P61-63)【关键词】轴向力;平衡措施;轴向力计算【作者】许华峰【作者单位】山东天弘化学有限公司,山东东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TH311离心泵在运转时产生轴向力，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，此轴向力在工况稳定的情况下是一定值，即静态轴向力，设计时一般采用平衡装置将其平衡掉，剩余部分由止推轴承承担；而实际上，作用在止推轴承上的轴向力并不是固定不变的，运行工况、密封间隙、制造及装配误差等因素均会引起轴向力的变化，轴向力的变化部分称之为动态轴向力，而它是平衡装置无法平衡的。

加上各种轴向力计算公式理论上都存在着误差，静态轴向力的平衡也是不准确的。

这两方面是引起泵本身及电动机损坏的主要原因，极易造成作用在止推轴承上的轴向力过大或过小，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泵壳发生摩擦，电动机负载加大；如果轴向力过小，则会引起转子的前后窜动。

1.轴向力的产生在离心泵中液体是在低压力P1下进入叶轮，而在高压力P2下流出叶轮。

由于出口压力大于进口压力及叶轮前后盖板的不对称，使得叶轮两侧所受的液体压力不相等，因而产生了轴向推力，如图1所示。

从图1可以看出，作用在叶轮右边的压力为:P右=πr22P2;作用在叶轮左边的压力为：P左=πr12P1+π（r22-r12）P2。

式中r1、r2为叶轮的内、外圆半径，ΔP=P右+P左=πr12（P1-P2）。

因P2＞P1，故ΔP是正值。

因此当离心泵运转时总有一个沿轴并指向吸入口的力作用在转子上。

叶轮入口部位是低压，而出口及叶轮背部是高压，在叶轮的前轮盖和后轮盖之间形成压差，这个压差就形成了轴向力。

离心泵轴向力的平衡措施
多级泵轴向力的平衡 （2）采用平衡盘 平衡盘装置装在未级叶轮之后，和轴一起旋转， 在平衡盘前的壳体上装有平衡圈。平衡盘后的腔室 称为平衡室它与泵的吸入室相连。

离心泵轴向力的平衡措施

平衡盘可以自动平衡轴向力，平衡效果好，可以平 衡全部轴向力，并可以避免泵的动静部分的碰撞和 摩损，结构紧凑，故在多级离心泵中广泛采用。但 是泵在启动时，由于未级叶轮出口处的压强尚未达 到正常值，平衡盘的平衡力严重不足，泵轴将向泵 吸入口窜动，平衡盘与平衡座之间会产生摩擦造成 磨损，停泵时也存在平衡力不足现象，因此一般都 配有推力轴承。

离心泵轴向力的平衡措施
单级泵轴向力的平衡 （2）双吸叶轮 叶轮形状对称，两侧压力基本平衡，多用于大流量

离心泵轴向力的平衡措施
单级泵轴向力的平衡 （3）采用背叶片 在叶轮的后盖板上加铸几个径向肋筋，称为背叶片。 能减少轴端密封处的液体的压力，防止杂质进入轴 封。

离心泵轴向力的平衡措施
多级泵轴向力的平衡 （1）采用叶轮对称排列 多级离心泵各叶轮产生的扬程基本相等，当叶轮 为偶数时，只要将其对称布置即可。当叶轮为奇数 时，首级可以采用双吸叶轮，此方法平衡多级泵的 轴向推力效果较好，但泵壳结构较为复杂。
离心泵轴向力的平衡

离心泵产生的轴向力会使转子产生轴向位移，造成 叶轮和泵壳等动、静部件发生碰撞、摩擦和磨损； 还会增加轴承的负荷，导致机组振动、发热甚至损 坏，对离心泵的正常运行十分不利。所以必须重视 离心泵轴向力的平衡。
离心泵轴向力的平衡措施
单级泵轴向力的平衡 （1）采用平衡孔或平衡管 平衡孔法是在叶轮上开洞；会使流动损失增加，泵 效率下降。 平衡管法是将排出端漏入叶轮后密封环内的液体用 平衡管引回叶轮吸入口；会增加泄漏损失。 两者都简单可靠，但只能平衡70%-90%的轴向力， 其余的要用止推轴承承担，并且降低了泵效率，故 只用在小型泵上。

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比例关系 ， 所以用同一台泵输送不同的介质 ， 产生 的轴 向力相 差很 多 。可 见在 轴 向力 很 大 的泵 中 ， 用 同一种 型号 的轴 承平衡 不 同介 质产 生 的轴 向力
是 不可行 的。唯 一 的解 决方 法 就是 用水力 自动平 衡 轴 向力 。按 平衡 部 位 划 分 有 两 种 方 法 ， 一种 是 在 电机部分 平 衡 ， 另一种 是 在泵水 力部 分平衡 。
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１ 轴 向力 的产 生
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为 了计算 作 用在 叶轮 的排 出 端和 吸人端上 的 力， 必须 知道 压力 分 布 。在 排 出端 上 的 压力 由下
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２０ ０２年第 ３ 第 ５ ０卷 期
造成轴 向力 的主要部件是叶轮 （ 多级泵是叶
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图２
如图 ２ 示 ， 号 １ 所 位 处为 双 口环 ， 口环 的 内 双 圈 和外 圈是 通 向压 力 平 衡 室 的节 流 装 置 ． 号 ２ 位
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（） ｈ＝０时 ， ｌ ．ｍ ５ ＝０６ ｍ， 时 １Ｓ ｓ ＝１４ ｍ，２ ．ｍ 此 指 向 电机端 的力达 到最 大 ； 此时达 到 平衡 状态 ； （） ＝１４ ｍ时 ， １ ， ２ ｎ ａ此 时 指 ３ ．ｍ ｓ ＝０ ｓ ＝２ｍ ， 向人 口端 的力 达到 最大 。

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]。