于雷

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗154100）

多級(jí)離心泵軸向力平衡技術(shù)

于雷

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗154100）

多級(jí)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(xué)分析和計(jì)算論證，給出利用液體靜壓支承技術(shù)的解決方法。

液體靜壓支承技術(shù)；多級(jí)離心泵；軸向力平衡

1 多級(jí)離心泵軸向力的產(chǎn)生及影響平衡的原因和計(jì)算方法

（1）葉輪前后蓋板表面壓力分布不均勻產(chǎn)生的作用力，記為F1。離心泵運(yùn)行初期，因泵體密封條件較好，泄漏量可以忽略。泵葉輪兩側(cè)的腔液按葉輪角速度有序旋轉(zhuǎn)，壓力分布變化可圖示成拋物線狀（f（x）=x2）。同時(shí)葉輪密封環(huán)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(huán)半徑r1之間的流體作用在葉輪兩側(cè)的壓力相同，方向相反，可以相互抵消。在這種理想狀態(tài)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(nèi)任意半徑的壓力，r1葉輪扣環(huán)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(yáng)程。在這個(gè)過程中軸向力的具體方向?yàn)楹笊w板作用向前蓋板。

（2）離心泵流液流經(jīng)葉輪，流動(dòng)方向發(fā)生改變，其產(chǎn)生的動(dòng)壓力表示為F2。多級(jí)離心泵運(yùn)行時(shí)，流體在流動(dòng)中會(huì)受到葉輪的作用，流動(dòng)方向產(chǎn)生變化，因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ?，葉輪也會(huì)受到反作用力，表示為公式（3）。

公式（3）中，負(fù)號(hào)表示向里的方向，Q為流量，c0為葉輪入口處流體產(chǎn)生的軸向速度。

（3）當(dāng)葉輪葉片壓力分布不均勻時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力F3。當(dāng)葉片工作面的壓力大于背面的壓力時(shí)，兩者的壓力乘以面積后得到的差即為產(chǎn)生的軸向力，力的方向?yàn)楹笊w板指向前蓋板，現(xiàn)階段這個(gè)力的計(jì)算還沒有具體的方法。

（4）當(dāng)葉輪流道內(nèi)部壓力分布不對(duì)稱時(shí)也會(huì)產(chǎn)生軸向力F4。造成葉輪流道內(nèi)部在同一直徑上，流體在前后蓋板的壓力的不均勻，從而產(chǎn)生軸向力，這個(gè)力因本身的多變性，很難用一個(gè)具體的計(jì)算公式表示。

2 液體靜壓支承技術(shù)在多級(jí)離心泵軸向力平衡的應(yīng)用

（1）多級(jí)離心泵軸向平衡調(diào)節(jié)。單級(jí)離心泵一般采取在葉輪上開平衡孔、設(shè)置徑向筋板、止推軸承、雙吸葉輪等方法進(jìn)行平衡調(diào)整。多級(jí)離心泵可采取在泵體上裝平衡管、葉輪的對(duì)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(diào)節(jié)。實(shí)際工況中，各級(jí)水泵產(chǎn)生的壓力差，會(huì)形成巨大的軸向推力，破壞多級(jí)離心泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成多級(jí)離心泵運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)，局部溫度升高，進(jìn)而影響生產(chǎn)的正常進(jìn)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(dāng)工作環(huán)境相對(duì)惡劣，水中含有大量泥沙時(shí)，平衡效果并不理想，利用液體靜壓支承技術(shù)來保障多級(jí)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(shù)。靜壓支承是依靠外部的液壓系統(tǒng)直接把一定壓力的油液引入兩個(gè)相對(duì)滑動(dòng)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(duì)速度無關(guān)，只要液壓系統(tǒng)正常王作，支承部分尺寸設(shè)計(jì)合理，則不論是否運(yùn)動(dòng)，兩摩擦面間都有承載油膜存在，從而實(shí)現(xiàn)液體摩擦。因此在具體的應(yīng)用中可操作性更強(qiáng)，對(duì)于有效多級(jí)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(shù)在多級(jí)離心泵軸向力平衡中的應(yīng)用研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué),2002.

［2］趙繼寶,王本永.平衡多級(jí)泵軸向力的液體靜壓支承的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù),2003,22（5）:5-6.

〔編輯 李波〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.36