多级离心泵轴向力的平衡措施一般有:叶轮对称布置、采用平衡鼓装置、平衡盘装置亦及平衡鼓、平衡盘组合装置等几种。也有采用双平衡鼓平衡机构的,如有的高压锅炉给水泵。叶轮对称布置或采用平衡鼓装置,轴向力不能*平衡,仍需安装止推轴承来承受残余轴向力,多级离心泵更多的是采用具有自动调整轴向力作用的平衡盘来平衡轴向力。 在设计多级泵的平衡盘、平衡鼓等装置时,必须配置合适的平衡管路,才能使轴向力平衡装置满足设计要求。在多级泵的轴承温升过高、轴承烧毁事故中,很多都是因为平衡管过流面积偏小、管路阻力损失过大、平衡能力达不到要求造成的。文献[1]亦平衡鼓装置为例,提出了平衡管管径的计算方法。 针对多级离心泵易出现平衡盘与平衡盘座贴合而引起平衡盘及泵损坏的现象,设计出了多级离心泵动力楔防磨平衡盘。该结构与离心式压缩机的干气密封的原理相似:当平衡盘向平衡盘座靠近时,动力楔可产生巨大的开启力,从而起到防止平衡盘与平衡盘座贴合的作用。经运行试验,平衡盘工作正常,工作面无磨损和划痕,可见这种新型动力楔防磨平衡盘可有效防止平衡盘与平衡盘座的贴合。该动力楔平衡盘不仅能延长平衡盘使用寿命,而且能减小平衡盘间隙泄漏量,节能降耗。 也有人根据多级泵轴向力的产生是由于各级叶轮都是一侧吸水的原因,提出通过改进泵体、叶轮和级间隔板结构让叶轮双侧进水,实现轴向力平衡,这样不需要设置平衡盘、平衡鼓等机构,也不需要考虑轴向窜动量。 1.2.2 平衡盘、平衡鼓机构的局限性 a) 变工况:泵启停时,瞬间的轴向力靠平衡盘与平衡盘座的直接接触来承受,摩擦可能会造成平衡盘、座咬死、干烧,甚至发生泵轴被扭断的事故;负荷突变时,轴向力随之变化,转子也轴向窜动,导致平衡盘、座之间间隙突变,易发生汽蚀和振动现象。 b) 液-固两相流介质:进入平衡盘、平衡鼓等平衡机构的介质压力为泵的输出压力,通过节流后的压力为泵的进口压力,介质从高压区向低压区流动时形成喷射冲刷,液-固两相流介质中的固体颗粒会很快磨蚀坏平衡机构的平衡盘、座等动、静零件,zui终泵不能正常运行。 1.3 轴挠度 多级离心泵泵轴挠度过大,容易引起异常振动、抱轴、机械密封密封面受力不均亦致失效等故障,应该从设计上控制径向力的产生,尽量减少泵轴在运行中的挠度值。在设计方面考虑的措施一般有: a) 采用蜗壳结构进行导流和能量转换的多级泵,蜗壳形状的不对称在运行中容易使轴弯曲,应将相邻两级蜗壳错开180°布置来减少径向力。 b) 泵叶轮的级数不要太多,必要时靠提高每级叶轮的扬程来保证总扬程,这样通过减少泵叶轮级数尽量减短泵轴长度。 c) 选择多级离心泵泵轴材料时,在考虑适合于介质种类、温度等需要的同时,优先选择强度、刚度综合机械性能好的材料。 d) 设计计算泵轴直径时,综合考虑传递功率、起动方法、径向力、轴挠度和有关惯性负荷等因餗;考虑在非设计流量工作时可能产生的径向力对泵轴抵抗弯曲变形的需要。 e) 合理选择泵轴的支撑点。