多级离心泵轴向力平衡技术

于雷

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗154100）

多级离心泵轴向力平衡技术

于雷

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗154100）

多级离心泵轴向力平衡受到各种因的素影响，如油液的黏度和可压缩性、供油压力、支撑间隙等，通过科学分析和计算论证，给出利用液体静压支承技术的解决方法。

液体静压支承技术；多级离心泵；轴向力平衡

1 多级离心泵轴向力的产生及影响平衡的原因和计算方法

（1）叶轮前后盖板表面压力分布不均匀产生的作用力，记为F1。离心泵运行初期，因泵体密封条件较好，泄漏量可以忽略。泵叶轮两侧的腔液按叶轮角速度有序旋转，压力分布变化可图示成抛物线状（f（x）=x2）。同时叶轮密封环以上，叶轮前后盖板表面压力均匀，即叶轮外圆半径r2到密封环半径r1之间的流体作用在叶轮两侧的压力相同，方向相反，可以相互抵消。在这种理想状态下，轴向力可表示为公式（1）。

公式（1）中p1表示叶轮入口压力，p2表示叶轮出口压力，p表示泵腔内任意半径的压力，r1叶轮扣环半径,r2叶轮外缘的半径，rh轴套半径，u表示叶轮任意半径处圆周率，u2表示叶轮出口圆周率，ρ是叶轮流液的密度，Hp=（p2-p1）/（ρg）表示扬程。在这个过程中轴向力的具体方向为后盖板作用向前盖板。

（2）离心泵流液流经叶轮，流动方向发生改变，其产生的动压力表示为F2。多级离心泵运行时，流体在流动中会受到叶轮的作用，流动方向产生变化，因为力的作用是相互的，叶轮也会受到反作用力，表示为公式（3）。

公式（3）中，负号表示向里的方向，Q为流量，c0为叶轮入口处流体产生的轴向速度。

（3）当叶轮叶片压力分布不均匀时会产生轴向力F3。当叶片工作面的压力大于背面的压力时，两者的压力乘以面积后得到的差即为产生的轴向力，力的方向为后盖板指向前盖板，现阶段这个力的计算还没有具体的方法。

（4）当叶轮流道内部压力分布不对称时也会产生轴向力F4。造成叶轮流道内部在同一直径上，流体在前后盖板的压力的不均匀，从而产生轴向力，这个力因本身的多变性，很难用一个具体的计算公式表示。

2 液体静压支承技术在多级离心泵轴向力平衡的应用

（1）多级离心泵轴向平衡调节。单级离心泵一般采取在叶轮上开平衡孔、设置径向筋板、止推轴承、双吸叶轮等方法进行平衡调整。多级离心泵可采取在泵体上装平衡管、叶轮的对称、采用平衡鼓和平衡盘装置等方法。其中平衡鼓可将大部分轴向力平衡掉，剩余的轴向力通过平衡盘消除。

（2）液体静压支承轴向平衡调节。实际工况中，各级水泵产生的压力差，会形成巨大的轴向推力，破坏多级离心泵的内部结构，造成多级离心泵运行时出现振动，局部温度升高，进而影响生产的正常进行。水泵轴向力的平衡方法主要是利用平衡盘，但这种方法的缺陷是，当工作环境相对恶劣，水中含有大量泥沙时，平衡效果并不理想，利用液体静压支承技术来保障多级离心泵的轴向力平衡，可以更加有效的消除轴向力。

（3）液体静压支承技术。静压支承是依靠外部的液压系统直接把一定压力的油液引入两个相对滑动的摩擦表面之间，形成承载油膜将摩擦面分开。这种方法形成的压力油膜与摩擦面的相对速度无关，只要液压系统正常王作，支承部分尺寸设计合理，则不论是否运动，两摩擦面间都有承载油膜存在，从而实现液体摩擦。因此在具体的应用中可操作性更强，对于有效多级离心泵轴向力平衡有着重要的作用。

［1］王本永.液体静压支承技术在多级离心泵轴向力平衡中的应用研究[D].辽宁工程技术大学,2002.

［2］赵继宝,王本永.平衡多级泵轴向力的液体静压支承的结构尺寸设计[J].煤炭技术,2003,22（5）:5-6.

〔编辑 李波〕

TH311

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.36