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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。
泵结构和工作原理动态图1、活塞泵基本原理借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体。
2、往复泵工作原理利用偏心轴的转动通过连杆装置带动活塞的运动，将轴的圆周转动转化为活塞的往复运动。
活塞不断往复运动，泵的吸水与压水过程就连续不断地交替进行。
特殊结构3、水环式真空泵工作原理水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。
泵内注入一定量的水。
叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与叶轮轮毂相切。
由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气空间4逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进气管进入泵内进气空间。
随后气体进入左半部，由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高了压强，于是气体经排气空间及排气管被排至泵外。
4、罗茨真空泵工作原理罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。
由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。
由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。
但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。
当转子继续转动时，气体排出泵外。
一般来说，罗茨泵具有以下特点：●在较宽的压强范围内有较大的抽速；●起动快，能立即工作；●对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；●转子不必润滑，泵腔内无油；●振动小，转子动平衡条件较好，没有排气阀；●驱动功率小，机械摩擦损失小；●结构紧凑，占地面积小；●运转维护费用低。
因此，罗茨泵在冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业部门得到广泛的应用。
5、旋片式真空泵工作原理旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封式机械真空泵。
其工作压强范围为101325~1.33×10-2（Pa）属于低真空泵。
它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。
它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。
泵结构和工作原理动态图1、活塞泵基本原理借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体。
2、往复泵工作原理利用偏心轴的转动通过连杆装置带动活塞的运动，将轴的圆周转动转化为活塞的往复运动。
活塞不断往复运动，泵的吸水与压水过程就连续不断地交替进行。
特殊结构3、水环式真空泵工作原理水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。
泵内注入一定量的水。
叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与叶轮轮毂相切。
由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气空间4逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进气管进入泵内进气空间。
随后气体进入左半部，由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高了压强，于是气体经排气空间及排气管被排至泵外。
4、罗茨真空泵工作原理罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。
由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。
由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。
但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。
当转子继续转动时，气体排出泵外。
一般来说，罗茨泵具有以下特点：●在较宽的压强范围内有较大的抽速；●起动快，能立即工作；●对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；●转子不必润滑，泵腔内无油；●振动小，转子动平衡条件较好，没有排气阀；●驱动功率小，机械摩擦损失小；●结构紧凑，占地面积小；●运转维护费用低。
因此，罗茨泵在冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业部门得到广泛的应用。
5、旋片式真空泵工作原理旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封式机械真空泵。
其工作压强范围为101325~1.33×10-2（Pa）属于低真空泵。
它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。
它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。
[收稿日期]20041107 [作者简介]汪建华(1964),男,1985年大学毕业,硕士,副教授,现主要从事流体机械和化工过程装备的教学与研究。
多级泵平衡盘间隙流动及刚度分析 汪建华,刘明尧,王本德 (长江大学机械工程学院,湖北荆州434023)[摘要]基于对平衡盘间隙流动的分析,求得了平衡盘泄漏量、压力、平衡力和灵敏度等参数,并提出了平衡盘刚度的概念,探讨了平衡盘刚度与灵敏度的关系,得出了灵敏度的取值范围,为平衡盘设计提供了理论依据和有效的方法。
[关键词]多级泵;平衡盘;间隙;刚度;分析[中图分类号]T H12313[文献标识码]A [文章编号]16731409(2005)04016403节段式多级离心泵常采用平衡盘平衡轴向力,平衡盘是多级泵中的一个重要装置。
传统的平衡盘设计计算方法采用经验数据和半经验公式,缺乏对间隙流动的理论分析,几何参数选取具有一定随意性,导致平衡盘出现研磨和泄漏量大,影响泵可靠工作。
文献[1,2]根据平板间隙流动理论,导出了平衡盘流量和平衡力的近似计算公式,该公式在平衡盘外圆和内圆半径比值较大时误差较大;在传统的平衡盘设计理论中,灵敏度[3]作为反映轴向间隙变化所引起的平衡力变化的能力不够严密。
笔者根据平衡盘径向和轴向间隙流动的分析,建立了径向和轴向间隙几何参数与泄漏量、压力、平衡力和灵敏度之间的函数关系;同时,提出了平衡盘刚度的概念,刚度能准确地反映轴向间隙变化所引起的平衡力变化的能力,通过对平衡盘刚度的分析,得出了灵敏度的取值范围。
1 间隙流动的理论分析及泄漏量计算因平衡盘径向和轴向间隙很小,长度相对较长,假定液体在间隙中的流动属于层流运动。
图1 平衡盘装置结构示意图111 径向间隙流动分析如图1所示,液体在半径为r h 的径向间隙b 1中的流动是同心环隙压差流动,则通过径向间隙b 1的泄漏量q 1为[4]: q 1=πr h (p 3-p 4)b 316μL(1)式中,μ为液体动力粘度;L 为平衡盘轴向间隙长度;b 1为平衡盘径向间隙宽度;r h 为叶轮轮毂半径;p 3为叶轮轮毂处的压力;p 4为平衡腔内的压力。
多级离心泵的结构图及工作原理（文末附详解视频）从总体上看，多级离心泵是若干个叶轮安装在同一泵轴上，叶轮的外侧是液体导流装置及泵壳。
然而，如何将叶轮组安装在泵体内或者从泵体内取出呢？无外乎两个办法，一个是将泵体及导流装置沿泵轴的轴线水平剖分，使其成为上下两部分，这叫水平剖分式多级离心泵；另一个办法是将泵体及液体导流装置沿泵轴方向在叶轮之间以垂直于泵轴的平面剖切成若干个段，这叫分段式多级离心泵。
图1 水平剖分式多级离心泵结构图1泵盏,2泵体,3轴承体；4-轴套；5一叶轮；6泵轴；7一轴头油泵下面分别对水平剖分式和分段式多级离心泵的结构加以介绍。
1、水平剖分式多级离心泵的结构图1所示为水平剖分式多级离心泵结构图。
这种泵采用蜗壳形泵体，每个叶轮的外围都有相应的蜗室，相当于将几个单级蜗壳泵装在同一根轴上串联工作，所以又叫蜗壳式多级泵。
由于泵体是水平剖分式，吸入口和排出口都直接铸在泵体上，检修时很方便，只需把泵盖取下，即可暴露整个转子，在检修转子时，需将整个转子吊出时，不必拆卸连接管路。
这种泵的叶轮通常为偶数对称布置，大部分轴向力得到平衡，因而不需要安装轴向平衡装置。
水平剖分式多级泵流量范围为450～1500m/h，最高扬程可达1800mHz0。
由于叶轮对称布置，泵壳内有交叉流道，如图2所示，所以它比同性能的分段式多级泵体积大，铸造工艺复杂，泵盖和泵体的定位要求高，在压力较高时，泵盖和泵体的结合面密封难度大。
2、分段式多级离心泵的结构在压力较高时，通常采用分段式多级离心泵。
这种泵是一种垂直剖分多级泵，它有一个前段、一个尾段和若干个中段组成，用四个长杆螺栓连接为一个整体。
安装在泵轴上的叶轮的个数就代表离心泵的级数，中段的每个叶轮配一个导轮，导轮的作用基本上同蜗壳相同，主要是将动能转化为静压能。
叶轮一般为单吸的，吸人口都朝向一个方向。
为了平衡轴向力，在末段后面装有平衡盘，并用平衡管和前段进口相连通。
其转子在工作过程中可以沿轴向左右窜动，靠平衡盘的推力平衡叶轮组的轴向力，将转子维持在平衡位置附近。
平衡装置的工作原理分析平衡装置由平衡盘、平衡板、平衡室及平衡管等组成，多用于节段式多级泵，装在末级叶轮之后，平衡盘随转子旋转、平衡板固定在泵体上，平衡装置中有两个间隙，如图1 所示，一个是由平衡盘和平衡板形成的径向间隙b1 ( 一般取0.2 ～0.3 mm) ，另一个是平衡盘内端面与平衡板间的轴向间隙b2 ：( 一般取0.1 ～0.2 mm ) 。
水泵的出口压力要远远高于入口压力，因此产生一个从泵的高压侧指向低压侧的轴向推力A 。
而从末级叶轮出来的带有较高压力的水，经平衡板与平衡盘的径向间隙b1流入平衡板与平衡盘之间的水室中，水室的水处于高压状态（其压力为p4），又经轴向间隙b2后下降为p5，即平衡盘后压力为p5。
而平衡盘后的平衡管与泵的入口( 低压侧)相接，其压力接近泵的入口压力。
这样，平衡盘两侧的压力不等，由此压差作用在平衡盘上产生一个指向高压侧的轴向平衡力F，其大小基本与轴向推力相等，从而起到平衡轴向推力的作用。
平衡装置之所以能自动平衡轴向力是因为两个间隙相辅相成的结果，液流经过平衡装置所产生的总压差Δp等于经径向间隙所产生的压差Δp1和经轴向间隙所产生的压差Δp2之和，Δp＝Δp1＋Δp2 ，Δp1＝p3－p4，Δp2＝p4－p5 ，即Δp＝p3－p5，当作用在叶轮上的轴向力A大于在平衡盘上产生的平衡力F时，泵转子向左移动，使轴向间隙b2减小，相应的间隙阻力增大，泄漏量Q 减小，使平衡盘前的压力P4增大，即：Δp2＝p4－p5增大，这就使平衡力F增大。
随着转子不断左移，b2逐渐减小，平衡力F逐渐增加。
转子在平衡力的作用下发生位移，当转子移动到某一位置时，平衡盘泄水间隙b2发生改变，从而改变了平衡力，平衡力F与轴向力A相等，达到平衡。
同样，当轴向力A小于平衡力F时，转子向右移动，平衡力F减小直到与轴向力A相等达到平衡，由此可见平衡力是动态的，它随着轴向力的变化而变化，平衡盘的工作过程是处于动态的平衡过程。
