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多级离心泵平衡盘间隙计算方法

作者:化工707  来源:www.kjpump.cn  更新时间:2020-06-22 13:23:46  点击次数:

  多级离心泵平衡盘间隙计算方法

  答:多级离心泵平衡盘间隙是0.01mm

  1、平衡盘所在的高压室内的高压液体总要使平衡盘远离平衡套运动,即使在启动泵时泵内的压力没有建立,由于液体的反冲力所造成的轴向力作用,也会产生这个效果。

  2、平衡装置是允许磨损的,通过它的磨损才保证叶轮不被磨损,实际上由于高压液体的作用,泵在正常工作时平衡盘和平衡套最小间隙也会保证在0.01mm左右,直接研磨的机会并不多。

  平衡盘和平衡套的研磨严重往往是由于安装和制造不良,使平衡盘歪斜造成的。事实已经证明了这一点。所以在原部颁标准中规定,要求平衡盘密封面和轴线的垂直度﹤0.03mm,也就是我们所说的平衡盘晃度。

  平衡盘的原理

  平衡盘多用于多级离心泵轴向力的平衡,工作流体为液态。平衡盘的特点是本身具有自动平衡能力;多用于中型的多级泵、离心压缩机、鼓风机、整体齿式压缩机上。

  从末级出来的带有压力的液体,经过调整套径向间隙流入平衡盘前的空腔中,空腔处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵入口相连,其压力近似为入口压力。这样平衡盘两侧压力不相等,因而也就产生了向后的轴向推力,即平衡力。平衡力与轴向力相反,因而自动地平衡了叶轮的轴向推力。

  当叶轮的轴向推力大于平衡盘的平衡力时,泵转子就会向入口侧移动,并由于惯性的作用,这种移动并不会立即停止在平衡位置上,而是要超出限度,引起平衡盘轴向间隙过量减小,使泄漏量减少,平衡盘前空腔的压力升高,于是平衡盘上平衡力增加,并超过叶轮的轴向推力,把转子又拉向出口侧。

  同样这个过程是有惯性的,使平衡盘的轴向间隙增大,引起平衡力小于轴向推力,转子又向入口侧移动,重复上述过程。这个过程是自动的,在泵工作时,转子始终是在某一平衡位置上这样轴向窜动着,不过窜动量极小,从外观上很难看出来。

  平衡鼓的原理

  平衡鼓多用于离心压缩机轴向力的平衡,工作流体为气态。但这也不是绝对,例如压缩机、鼓风机中它是气体介质但是也叫平衡盘。

  平衡鼓不存在轴向间隙,迷宫密封/梳齿密封与平衡鼓径向的凹凸槽构成径向间隙,可起到更好的减压作用,高压气体流经平衡鼓的径向间隙后进入平衡腔,随后进入与入口相连的平衡管,使腔内压力始终等于或者略高于入口压力,以达到平衡轴向力的目的。

  平衡鼓是在多级分段式泵的末级叶轮背后,装一圆柱形活塞,称平衡鼓。平衡鼓的后面为平衡室,通过平衡管将平衡室与入口管连通。因此,平衡室中的压力P0等于吸入室中液体压力与平衡管中阻力损失之和。

  平衡鼓的前面末级叶轮泵腔,也就是该泵的最高压力P,平衡鼓与泵壳密封环之间有极小的间隙,所以平衡鼓两侧有很大压力差(P-P0),就是利用这个压力差来平衡指向入口方向的轴向推力的。为了减少从平衡鼓前的高压区漏向平衡室,平衡鼓套之间隙应尽量小,有时也将其制成迷宫形式。

  采用这种装置,一方面可平衡轴向力,另一方面可减小密封腔内压力,使两端密封腔内压力基本相同。平衡鼓装置,只能平衡轴向推力,不能限制转子的位置,且在工况变动时,转子会无规律的串动,造成残余不平衡力,因此装有平衡鼓的泵,必须加装止推轴承。

  离心式压缩机安置在末级叶轮的后面(高压端)的盘,利用它两侧气体的压差产生的轴向推力来部分抵消转子轴向力。它的一侧压力,差不多就是末级叶轮轮盘间隙中的气体压力(高压),它的另一侧常是与机器的吸气室连通,压力是大气压或进气压力(低压)。上述两侧压力差就使转子受到一个与轴向力反向的力,其大小决定于平衡盘的受力面积。平衡盘的外圆装有密封装置,以使盘维持压差。为了避免工作时转子的来回窜动,它只平衡一部分轴向力,剩余轴向力由止推轴承承受。

  平衡盘和平衡鼓的区别

  平衡鼓通常位于末级叶轮后面,用键或螺纹固定在轴上,平衡室和进口用管线相连。平衡鼓的漏量取决于压差和平衡鼓的敬香间隙,一班漏量较大。通过平衡鼓直径的选择,可平衡90-95%的轴向力,但不能自动平衡轴向力。

  平衡盘有轴向间隙,平衡室和进口用管线相连,平衡盘的直径应选择成使两面的压差足以平衡轴向力。轴向推力大使间隙变小降低了背压,达到自动平衡。为防止过大的平衡流量,可在平衡管线上加孔板。平衡盘的缺点是平衡室压力的变化会引起填料箱压力的变化。平衡盘结构的漏量小,但平衡盘容易磨损。

  泵轴向力平衡采用的常见方法除了平衡鼓和平衡盘外,还有

  一、推力轴承

  对轴向力不大的小型泵,我们常采用推力球轴承来平衡轴向力,这里特别要提醒的是,安装向心推力轴承有方向要求,如果装反,不但不起平衡轴向力的作用,而且使轴失去定位而使转子窜动,轻则烧毁电机,重则酿成重大事故,绝对不能掉以轻心。

  二、平衡孔

  这种结构就是在叶轮后盖板靠近轮义处轴对称地开几个小孔,使后盖板处得高压液体返到叶轮进口处,从而降低叶轮后盖处的压力,达到平衡轴向力的作用。这种结构要求叶轮后盖板处有密封环,就是说对后盖板处无密封环结构的泵不宜采用,因为这时泵的泄露量较大,扬程损失严重。

  这种结构平衡能力与平衡孔的数量和大小有关。因为我们无法精确计算,所以这种方法也不能完全平衡轴向力,仍有10%-20%的轴向力无法平衡。平衡孔的总截面积为口环间隙环形截面积的3~6倍。

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