多级离心泵平衡盘装置系统

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。

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。

多级离心泵平衡盘
多级离心泵平衡盘是多级离心泵的一个重要组成部分，用于实现流体的平衡和调节。

离心泵平衡盘通常由两个或多个平衡盘组成，每个平衡盘之间都有一定的间隙，通过这些间隙的流体通道，实现不同级别流道之间的压力平衡和流量调节。

平衡盘的作用是在每个泵级之间分隔流体，使得每个泵级所承受的压力相对均衡，从而减小泵叶轮受到的径向力和轴向力，提高泵的运行稳定性和寿命。

同时，通过调整平衡盘之间的间隙和通道面积，可以实现对流量的调节，满足不同工况下的需求。

离心泵平衡盘通常采用金属材料制作，如不锈钢、铜合金等，以确保其具有足够的强度和耐腐蚀性能。

在泵的设计和制造过程中，需要根据实际工况和要求进行合理的平衡盘设计，并考虑到流体的压力、温度、粘度等因素，以确保泵的运行效果和安全性能。

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。

(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。

多级离心泵的主要四大部分组成
多级离心泵是把有两个同样功能的多个的泵集合在一起，流体通道的结构来说，它的表现在前一级的介质泄压口与后一级的入口是可以互相通道的，这样层层级数的入口处，泄压口和入口都是想通的，这样串联的构成方式，就形成了多级离心泵。

设置的作用就是要提高设定压力。

多级离心泵主要由定子、转子、轴承和轴封四大部分组成：
1、多级泵定子部分主要由吸入段、中段、吐出段和导叶等组成，有拉紧螺栓将各段夹紧，构成工作室。

一般水平吸入，垂直向上吐出;用于是油田注水时，泵进出口均垂直向上。

多级泵出、入口均垂直向上。

2、转子部分主要由轴、叶轮、平衡盘和轴套等组成。

轴向力由平衡盘平衡。

3、轴承主要由轴承体、轴承和轴承压盖等组成，轴承用油脂或稀油润滑。

4、轴封采用软填料密封，主要由进水段和尾盖上的密封函体、填料、挡水圈等组成。

水封水来源于泵内的压力水。

水封水来源于外部供水。

5、多级泵转动泵通过弹性联轴器由原动机直接驱动。

从原动机端看泵，泵为顺时针方向旋转多级泵是卧式单吸多级节段式离心泵。

供输送清水(含杂质量小于1% ，颗粒度小于0.1mm )或物理化学性质类似于水的其它液体。

输送介质温度小于80℃，适用于矿山排水、油田注水、工厂和城市给、排水等场合。

油田注水泵根据介质的腐蚀性，泵采用不同的材质。

输送介质温度小于105℃，适用于各种锅炉给水。

泵友圈·技术一文搞懂多级泵的推力平衡装置多级泵的平衡装置由装在轴上的平衡盘和固定在泵体上的平衡环组成，如图2-61所示。

平衡盘1随泵轴一起旋转，平衡环2镶嵌在泵体上，平衡盘和平衡环之间保留0.01～0.25 mm的轴向间隙。

平衡盘后面的空腔与泵的末级叶轮人口用管子连通，压力较低；平衡盘与平衡环间隙内液体的压力接近于末级叶轮出口的压力，压力较高，这样，就形成了平衡盘两侧的压力差。

这个压力差通过平衡盘作用在泵轴上，形成的拉力称为平衡力，方向与作用在叶轮上的轴向力相反。

离心泵工作时，当叶轮上的轴向力大于平衡盘上的平衡力时，泵的转子就会向吸人方向窜动，使平衡盘的轴向间隙减小，增加液体的流体阻力，因而减少了泄漏量。

泄漏量减少后，液体流过径向间隙的压力降减小，从而提高了平衡盘前面的压力，即增加了平衡盘上的平衡力。

随着平衡盘向左移动，平衡力逐渐增加，当平衡盘移动到某一个位置时，平衡力与轴向力相等，达到平衡。

同样，当轴向力小于平衡力时，转子将向右移动，移动一定距离后轴向力与平衡力将达到新的平衡。

由于惯性，运动着的转子不会立刻停止在新的平衡位置上，而是继续移动促使平衡破坏，造成转子向相反方向移动的条件。

泵在工作时，转子永远也不会停止在某一位置，而是在某一平衡位置左右轴向窜动，当泵的工作点改变时，转子会自动地移到另一平衡位置做轴向窜动。

由于平衡盘有自动平衡轴向力的特点，因而得到广泛应用。

推力平衡装置的关键部位是平衡盘和平衡环的工作面，如果两工作面之间有歪斜或凹凸不平的现象，泵在运转时就会产生大量的泄漏，平衡室内就不能保持平衡轴向推力所应有的压力，因而失去了平衡轴向力的作用。

平衡盘安装在泵轴上，可能会与泵轴形成偏心，造成转子在运转中的振动，这个振动将影响到轴承及泵轴的正常运转，严重时可能会造成泵轴及轴承的损坏，因而应当严格地控制这个偏心量。

通过测量平衡盘工作面的端面圆跳动得到平衡盘与泵轴的垂直度。

通过测量平衡盘轮毂的径向圆跳动得到平衡盘与泵轴的偏心量。