多级离心泵轴向力平衡装置设计探讨

路明　何铭

摘 要：改革开放以来，随着我国工业发展的不断提升和进步，在工农业生产过程中逐步引进了新的设备和理念，为提升我国工农业生产效率提供了重要的保障。以现代高压多级离心泵为例，可靠稳定、高质量的轴向力平衡装置是确保高压多级离心泵能够得以正常稳定运行的重要保证，因此相关部门在使用多级离心泵设备时，应该根据生产需要和要求，对其轴向力平衡装置进行合理的设计，在保证离心泵正常运行的同时，全面提升多级离心泵的运行稳定性和可靠性。文章就目前我国多级离心泵的发展使用现状，简要分析轴向力平衡装置的设计工作。

关键词：多级离心泵；轴向力；平衡装置；设计；分析；探讨

在现代工业生产中，多级离心泵已经广泛被应用到石油开采、水利发电等领域，其能否在工业生产中稳定运行是保证工业生产效率的重要前提，而轴向力平衡装置是确保多级离心泵正常运行必不可少的一部分。因此，相关部门应该做好轴向力平衡装置的设计工作，并对其进行定期的维护和检修工作，提升整个设备的运行稳定性。下面就简要分析在现代工业生产中多级离心泵轴向力平衡装置的设计工作，并从多角度出发，提出相关的设计方法和理念。

1 多级离心泵轴向力的产生

现代多级离心泵在正常工作运行的过程中，一般都会产生多种性质的轴向力，这些轴向力按照其形成方式的不同可以分为以下几类。其一，由于多级离心泵在进行工作时，其叶轮会根据设定发生不同程度的旋转，这就导致其驱动端口和自由端口的压力不相等，因此相应的就会产生一种指向离心泵驱动端的力，这个力就被划为轴向力的范畴内；其二，当液体从离心泵的吸入口到排出口需要改变运行方向时，也会产生一个作用在叶片上的作用力；其三，离心泵内的转子本身也具有一定的重力势能，因此也会产生一个向下的轴向力；其四，由于多级离心泵在运行的过程中，其内在的压强与外界大气压强相比，会存在很大的差异，这就使得其内部轴端上会产生一定的压力，这也是离心泵轴向力的一种表现形式。

由于现代多级离心泵在正常工作运行的过程中，会存在多种形式的轴向力，这就需要相关操作工作者需要为离心泵配置一定的轴向力平衡装置，将相关轴向力进行平衡处理，以减少轴向力对离心泵设备的损耗，增加设备的使用周期和寿命。对于轴向力平衡装置的使用，需要相关部门在安装前进行充分的设计工作，将实际运行和工作过程中的一切影响因素考虑全面，并根据生产使用者的使用要求，做好相关轴向力平衡装置的设计工作，在确保多级离心泵能够正常稳定运行的同时，将企业的经济效益保持在最高的状态。

2 多级离心泵轴向力平衡装置的设计理念

离心泵在运行的过程中产生的轴向力会造成转子轴的上下窜动，造成离心泵内零件之间的摩擦作用，长期下去势必会对离心泵的零件造成损耗，影响多级离心泵设备的正常运行，影响生产效率。然而，轴向力平衡装置的配置，会在两端产生一定的压力差，其中的液体会在流动的过程中产生一个与轴向力相反的平衡力，而平衡力的大小会随平衡盘移动而发生一定的变化，直到与离心泵的轴向力相互抵消，但是由于惯性的存在，离心泵的转子不会立即停止窜动，因此离心泵的转子始终处于一种动态平衡状态下，保证多级离心泵的正常运行。

轴向力平衡装置的设计工作是整个多级离心泵配置和设计工作中的重要组成部分，因此相关设计工作人员在确保多级离心泵正常运行的前提下，应该充分考虑到工业生产的实际运行环境，结合多种设计方法和理念，将设备在运行过程中的使用状态保持在一个较为稳定、安全的状态下。下面就简要介绍几种多级离心泵轴向力平衡装置在设计工作过程中的设计理念和方法。

2.1 叶轮对称分布法

在现代离心泵轴向力平衡装置的设计工作中，一般都将叶轮级数选择为偶数，因为当叶轮级数为偶数时，可以使用叶轮对称分布法来平衡设备轴向力，对称分布的叶轮在运行过程中产生的轴向力大小相等，方向相反，在宏观上则会表现出一种平衡状态。在进行设计的过程中，应该注意反向叶轮入口前的密封节流尺寸与叶轮的直径大小相一致，保证良好的密封性。

2.2 平衡盘法

平衡盘法作为现代多级离心泵轴向力平衡装置设计过程中比较常见的设计方法，其结构可以根据生产需求进行适度的调整，其平衡力一部分主要是由盘径向间隙与轴向间隙之间的截面产生，另一部分主要是由平衡盘轴向间隙与外半径截面产生，这两种平衡力起着平衡轴向力的作用。与其他方式相比，平衡盘法的优势在于其平衡盘的直径较大，灵敏度较高，有效地提升了设备装置的运行稳定性。

2.3 平衡盘鼓法

与平衡盘法相比，平衡盘鼓法的不同之处在于其节流轴套部分的尺寸要比叶轮轮毂尺寸大，而平衡盘要求节流轴套的尺寸与叶轮轮毂的尺寸相对应。一般来讲，在平衡盘鼓的设计方法中，由平衡盘产生的平衡力占到总轴向力的一半以上，最大可以达到总轴向力的90%，其他部分主要是由平衡鼓来提供。与此同时，适度增加平衡鼓的平衡力，会相应减低平衡盘的平衡力，相应地会使平衡盘的尺寸减低，从而减小平衡盘的磨损程度，提高设备零件的使用周期，保证多级离心泵的正常运行。

2.4 双平衡鼓法

双平衡鼓法其实就是在平衡盘鼓法的基础上进行强化生成的，与平衡盘鼓法相比，這种方法是在平衡盘的外径上多增加了一道径向间隙，这样就使得平衡盘发挥的作用与平衡鼓相当，不仅使得轴向间隙进一步增加，而且也会减少平衡盘与设备之间的磨损程度，同时也会使平衡室的压力相对降低，减少大鼓的平衡力大小，提高设备运行的稳定性，保证多级离心泵轴向力平衡装置能够发挥出应有的作用。

3 结束语

设备运行的安全性和稳定性离不开相关辅助设备的共同作用，就多级离心泵而言，轴向力的平衡处理工作是设备正常运行工作过程中必不可少的一部分，只有选择正确的轴向力平衡装置，才是确保多级离心力正常运行的重要前提。做好多级离心泵轴向力平衡装置的设计工作，不仅能够使其在运行过程中产生很好的平衡轴向力，而且还能够在一定程度上增强设备的稳定性和相关零件设备的使用周期，为企业生产创造更好的经济效益，大大增加设备的使用率，保证工业生产的正常运行。

参考文献

[1]赵从菊.自平衡型多级离心泵的结构设计[J].湖南工业职业技术学院学报，2011，11（3）：1-2+6.

[2]赵洪文.多级离心泵平衡系统设计原理[J].科技信息，2011（32）：174+176.

[3]李伟，施卫东，蒋小平，等.多级离心泵轴向力的数值计算与试验研究[J].农业工程学报，2012（23）：52-59.