【WO2019206580A1】平衡环、平衡装置、离心泵和平衡离心泵的轴向推力的方法【专利】
多级离心泵常见的轴向力平衡装置
多级离心泵常见的轴向力平衡装置軸向力平衡装置的选取是多级离心泵设计中的关键问题，其目的是平衡轴向力，防止转子的轴向窜动。
文章分析了多级离心泵轴向力产生原因，并介绍了常用的平衡装置。
标签：多级泵；轴向力；平衡装置引言多级离心泵在电力、石油化工等行业被广泛应用。
轴向力平衡装置的选取是泵组设计的关键问题，检查平衡装置是否需要更换或优化也是多级离心泵维修中的一项重要工作。
泵组运转过程中，若平衡装置不能中和泵组产生的轴向力，则会造成泵动静部件摩擦而降低效率，严重时泵转子与各静部件咬死而导致泵损坏。
1 轴向力的产生多级离心泵运行过程中产生的轴向力包括以下几种：因作用在各叶轮吸入端（驱动端）和吐出端（自由端）的压力不相等，从而产生指向泵驱动端的轴向力；液体从吸入口到排出口改变方向时作用在叶片上的力，指向叶轮背面，称为动反力；由于泵内叶轮进口压力与外部大气压不同，在轴端和轴台阶上产生的轴向力；立式泵转子重量引起的向下的轴向力；其他轴向力。
2 轴向力的平衡装置总轴向力会使转子轴向窜动，造成泵动静部件摩擦，而平衡装置的两端有一个压力差，其中的液体形成一个与总轴向力方向相反的平衡力，平衡力大小随平衡盘的移动而变化，直到与轴向力抵消，但由于惯性的作用转子不会立即停止窜动，而是在平衡位置左右窜动且幅度不断减小，最终停留在平衡位置，故随着运行工况的变化，泵转子始终处于动态平衡状态。
平衡装置的设计为多级离心泵设计中的重点，包括叶轮对称布置（适用于偶数级泵）与平衡盘（鼓）法两大类，平衡盘（鼓）法又包括平衡鼓、平衡盘、平衡盘鼓、双平衡鼓形式，随着结构的逐渐复杂，平衡效果也越好。
平衡盘（鼓）法多与推力轴承配合使用，推力轴承一般只承受5%～10%的轴向力，在设计平衡盘（鼓）时，一般不考虑推力轴承平衡的轴向力，保证泵在推力轴承损坏的情况下，平衡盘（鼓）仍能正常工作。
2.1 叶轮对称布置法叶轮级数为偶数时可采用叶轮对称布置法平衡轴向力，设计上要注意反向叶轮入口前的密封节流衬套尺寸要与叶轮轮毂尺寸一致。
离心泵常见的平衡装置
2012年1月内蒙古科技与经济Januar y2012 第1期总第251期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.1T o tal N o.251离心泵常见的平衡装置X李 健,张津波,张 莉,黄 艺(大港油田第三采油厂,河北沧县 061723) 摘 要:从离心泵为了平衡掉轴向力,选用的一些常用平衡装置出发,论述了单级离心泵及多级离心泵在现场中最常用的几种平衡方法,对于了解离心泵如何实现平衡具有一定的参考价值。
关键词:离心泵;轴向力;平衡装置 中图分类号:T H311 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)01—0094—01 离心泵在石油化工行业中被广泛应用,其轴向力的形成轻者会导致泵体振动,重者有可能会造成机件摩擦、机器损坏。
因此,轴向力的有效平衡是保证离心泵运行可靠性和使用寿命的重要前提。
如何平衡轴向力一直是离心泵设计的关键问题之一,下面我们就来分析一下离心泵常见的平衡装置。
1 单级离心泵常见的平衡装置1.1 平衡孔法单级离心泵中最常用的方法之一便是平衡孔法。
平衡孔法即在叶轮的后盖板上开几个孔,让其进口压力和出口压力联通,以此达到平衡轴向力的目的。
为了使叶轮受力均匀,平衡孔应处于同一直径上均布。
平衡孔的大小通常3mm～5m m。
1.2 双吸叶轮法单级泵还有一种常用的平衡方法,即采用双吸叶轮的方式。
这种泵型的叶轮虽然只是一级,但是我们可以把它想象成是由两个背靠背的叶轮组合而成,液体由进口管线进入后,由于其进口管线中间有隔板,将一个进口分成两个进口,从叶轮的两侧同时进入,产生两个轴向力,由于其大小相等,方向相反,所以达到平衡的目的。
双吸泵的特点是扬程低、排量大,广泛应用于液体提升及消防泵。
2 多级离心泵常见的平衡装置2.1 平衡盘法分段式多级离心泵由多个叶轮串联组成,液体由吸入口进入第一级叶轮后,产生高压的液体由第一级的叶轮出口流向第二级叶轮入口,如此逐级加压,到最后一级叶轮时,其承受的轴向力是前几个叶轮承受轴向力之和,为了平衡掉这么大的轴向力,我们选择使用平衡盘法。
水泵的常见平衡装置结构探讨
水泵的常见平衡装置结构探讨摘要：在工业生产过程中，水泵是一种非常重要的机械，轴向力平衡装置是离心泵运行过程中必不可少的装置之一，它能够保证其运行过程的可靠性和使用寿命。
本文就水泵的轴向力平衡装置原理和结构进行了比较和探讨，以便做好水泵平衡装置的维护工作，提高水泵运行的稳定性。
关键词：离心泵轴向力平衡装置平衡盘单侧进水的离心泵在工作时水泵内吸入端的压力一定小于压出端，这样压力高的一端压出端的压力作用在叶轮上，使转子受到一个从压出端指向吸入端的一个力，这个力叫轴向推力。
轴向力必须采用不同的方法平衡，否则将使动、静部件发生摩擦或碰撞。
平衡离心泵轴向推力的方法很多，下面就一些常用方法加以介绍。
一、平衡孔平衡法平衡孔的结构如图1所示，在叶轮前都装有卡圈（密封环），在叶轮吸入口相对的叶轮后盖板上加工有平衡孔，使叶轮进口前后两侧的压力相等，作用在叶轮上的轴向椎力得到平衡。
这种平衡方法简单可靠，缺点是部分流体经平衡孔漏回叶轮的吸入侧时，将使叶轮流道中流体受到干扰，造成涡流损失，使泵的效率降低1。
图1 平衡孔的结构图-2 平衡管平衡结构________________________________________________________二、平衡管平衡法平衡管结构如图-2所示，平衡管是将叶轮后侧靠近轮的空穴与水泵吸水侧用管子连接起来，以使叶轮卡圈（密封环）以下两侧的力相平衡，从而消除了轴向推力。
采用平衡管平衡轴向推力的效果比较可靠、简单，但是效率比较低，泵内的损失比较大。
所以在一些小型离心泵中常采用平衡孔和平衡管综合使用方法效果更好。
三、对称进水平衡法在单级大流量离心泵中常采用双吸叶轮自动平衡轴向推力，多级大容量离心泵把叶轮设计为偶数，使其一半叶轮从左侧进水，另一半叶轮从右侧进水，这样两侧的轴向推力基本相等，自动平衡了轴向推力。
为了安全可靠可以采用推力轴承平衡剩余的轴向推力。
四、平衡鼓平衡鼓是个圆柱体，装在末级叶轮之后，随转子一起旋转。
多级离心泵轴向力平衡装置设计探讨
多级离心泵轴向力平衡装置设计探讨改革开放以来，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。
标签：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。
课题二 离心泵的径向推力、轴向推力及其平衡方法共27页文档
课题二 离心泵的径向推力、轴向推力及 其平衡方法
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、பைடு நூலகம்民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
离心泵轴向力产生原因及平衡方法
离心泵轴向力产生原因及平衡方法
离心泵轴向力是指泵转轴非对称运动时侧向受力产生的向力，主要有它的重力和压力及其流体动作、离心力及它所伴随的中间体及相关共振引起的振动负责。
离心泵的轴向力会引起机械设备的振动，受力部位的设计和动态特性容易导致系统发生故障，影响机械设备的安全运行。
要解决离心泵轴的力的问题，可以采取几种方法来平衡轴向力。
首先，应注重设备运行的稳定性和安全性，平衡轴向力的设计方法平衡前驱和滞后力已经成为离心泵轴向力平衡的主要方法。
使用特制的前驱和滞后比例和补偿调整环可以控制转子位移，使转子在设定点位置得到控制，这样可以最大限度地降低轴向力。
其次，采用改变泵头形状的方法平衡轴向力，不仅减小了轴向力，还提高了泵的效率。
再次，改变离心泵的安装方式和改变叶轮的支撑结构，也可以减小轴向力。
最后，应注意定期检查离心泵的中间体的物理和化学特性，防止出现可能引起振动的化学或物理性变化，同时增加阻尼器的频率也能减小轴向力产生的振动。
总之，要想有效地平衡离心泵轴向力，需要主要综合采取以上几种措施。
一方面，针对轴向力分析，检测设备的稳定性和安全性，利用特制的前驱和滞后力方法控制轴的位移；另一方面，要注重改变离心泵的安装方法和支撑形状，使泵头变化成矩形，以提高泵的效率。
还要定期检查离心泵中间体，并增加阻尼器的频率，控制泵轴的动态平衡。
了解离心泵的平衡装置 选择离心泵控制柜
了解离心泵的平衡装置选择离心泵控制柜离心泵平衡装置的作用是用来承受离心泵叶轮上的全部或一部分轴向推力。
离心泵平衡装置在设计结构上采取结构简单的平衡鼓或双平衡鼓（两端上作用着不同的液体压力）来平衡轴向推力时，需要采用坚固耐用的推力轴承来承受剩余的不平衡轴向推力。
离心泵平衡装置也可以由平衡盘组成通常可使作用于叶轮上的轴向推力得到全部平衡。
这样就不需要再设置一个推力轴承来承受轴向推力。
在泵运行过程中．离心泵平衡装置还需要一个平衡流体，该平衡流体可穿过平衡装置旋转和固定部件之间的间隙变化在这个过程中被大大地节流（请参见间隙损失Druckverlust）。
在这个压力损失的作用下，会在离心泵平衡装置上产生与叶轮轴向推力方向相反的轴向推力，从而使作用于叶轮土的轴向力得到平衡。
多采用平衡装置来平衡．例如各种多级泵叶轮上的较大的轴向推力。
平衡鼓足一种用来平衡作用在叶轮上的轴向推力的平衡装置，由推力轴承来承受较小的剩余轴向力。
平衡盘同样可用来平衡轴向推力，通常可承受全部的轴向推力。
平衡流体是运行离心泵平衡装置所需的体积流量（QE）。
它虽然会增加问隙损失，但却是种高效的、成本较低的平衡轴向推力的方法。
离心泵所采用的笼式电动机在配置离心泵控制柜中起动时具有较高的起动电流。
电动机功率小于4kW时，离心泵控制柜起动方式采用直接合闸接通电路和软起动器。
电动机功率大于4kW时，离心泵控制柜优先采用星三角连接法、起动变压器、软起动器和用变频器等起动运行方式。
离心泵控制柜在直接合闸接通电路时，将电动机绕组端部错接成三角形接法，以便电动机在起动瞬间就获得保证机械转动要求的起动转矩。
整套机组将很快达到正常的运行转速。
对于电机来说．即使当起动电流升高至额定电流的8倍时，这种接通方法也是最有利的。
因为对于大容量的电机来说，这种合闸方法会使电网负荷大幅攀升，导致周围设备出现干扰胜电压扰动现象，所以在利用公用低压电力网（400V）时．应严格遵守供电行业关于功率大于5.5kW时的直接运转规定．在实践中．也会直接将小于7JkW的电机接通。
离心泵平衡装置
离心泵平衡装置
离心泵平衡装置是一种用于减少或消除离心泵运行时的振动和不平衡的设备。
离心泵在运行时会产生旋转力，并且由于制造或安装不准确、介质变化或其它因素，可能导致泵的转子不平衡，从而引起振动和噪音。
为了降低振动和噪音，并保护泵的运行和寿命，离心泵通常都配备了平衡装置。
离心泵平衡装置的主要功能是通过添加或调整配重来平衡泵转子的质量分布，使转子运行时的离心力相互抵消，从而实现平衡。
这样可以减少不平衡带来的振动和噪音，保持泵运行的稳定性和可靠性。
常见的离心泵平衡装置包括：
1. 离心泵轴向平衡鼓：位于泵轴两端，用于调整泵转子的轴向不平衡和离心力。
2. 离心泵径向平衡鼓：位于泵转子的径向位置，用于调整泵转子的径向不平衡和离心力。
3. 半平衡盘：位于泵转子的一侧，用于调整泵转子的一侧不平衡和离心力。
4. 调质量块：位于泵转子的关键位置，用于调整泵转子的质量分布和离心力。
离心泵平衡装置的选择和安装需要根据泵的工作条件、转子结构和运行要求进行合理设计和调整。
只有在正确使用和维护的情况下，离心泵平衡装置才能发挥其良好的平衡效果，并确保离心泵的正常运行。
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) ((51)International Patent Classification:CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,F04D29/041(2006.01)F04D1/06(2006.01)DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN, F04D29/22(2006.01)F04D29/047(2006.01)HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME, (21)International Application Number:MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,PCT/EP2019/058239OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA, (22)International Filing Date:SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,02April2019(02.04.2019)TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW. (25)Filing Language:English(84)Designated States(unless otherwise indicated,for everykind o f regional protection available).ARIPO(BW,GH, (26)Publication Language:English GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ, (30)Priority Data:UG,ZM,ZW),Eurasian(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,18169375.525April2018(25.04.2018)EP TM),European(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV, (71)Applicant:SULZER MANAGEMENT AG[CH/CH];MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,Neuwiesenstrasse15,8401Winterthur(CH).TR),OAPI(BF,BJ,CF,CG,Cl,CM,GA,GN,GQ,GW, (72)Inventors:KOIVIKKO,Matti;Kalliorinne10,48310KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG).Kotka(FI).HEISKANEN,Hannu;Muuratsuonpolku12,48720Kotka(FI).Published:—with international search report(Art.21(3))(74)Agent:JALINK,Cornells et al.;Intellectual Property Ser¬vices GmbFl,Langfeldstrasse88,8500Frauenfeld(CH).(81)Designated States(unless otherwise indicated,for everykind o f national protection available):AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,(54)Title:A BALANCE RING,A BALANCING DEVICE,A CENTRIFUGAL PUMP AND A METHOD OF BALANCING AN AXIAL THRUST OF THE CENTRIFUGAL PUMP(57)Abstract:The present invention relates to single-or multi-stage centrifugal pumps having novel disc-type balancing device for balancing the axial forces of the pump.The disc-type balancing device is provided with at least one annular groove(58)in at least one of the non-axial counter surfaces(52)of the balancing disc and the counter member,and a flow passage(60)in at least one of the non-axial counter surfaces(52),the flow passage(60)leading from radially inside the balancing gap to the annular groove(58).A BALANCE RING,A BALANCING DEVICE,A CENTRIFUGAL PUMP AND AMETHOD OF BALANCING A N AXIAL THRUST OF THE CENTRIFUGAL PUMPTechnical field(001)The present invention relates to a balance ring in accordance with the preamble of claim1,to a balancing device in accordance with the preamble of claim4,to a centrifugal pump and to a method of balancing an axial thrust of the centrifugal pump. More specifically the present invention relates to single-or multi-stage centrifugal pumps having a novel disc-type balancing device for balancing the axial forces of the pump.Background art(002)The balancing devices for balancing axial forces of centrifugal pumps are normally in use in multistage pumps,which have a high pressure head,and are provided with several subsequent centrifugal impellers on the same shaft.An axial force is generated while an impeller,or a plurality of impellers,draws liquid axially in the pump and discharges the liquid radially from the pump.The axial force tends to draw the impeller/s towards the pump inlet,whereby the bearings of the pump are subjected to a considerable axial force,when keeping the impellers and shaft in place.In order to reduce the axial force subjected to the bearings,and,thus,to make it possible to use smaller or lighter bearings or different types of bearings balancing devices for balancing the axial force have been developed.(003)Prior art knows two basic types of balancing devices for balancing the axial force. One is a so-called drum-type balancing device,and the other a disc-type balancing device.Also hybrid balancing devices are known,i.e.one comprising both a balancing drum and a balancing disc.In most cases the balancing device is positioned on the pump shaft behind the last impeller,when viewed from the pump inlet towards the pump outlet. However,it is possible,if desired,to construct a centrifugal pump such that the balancing device is between the stages of a multi-stage centrifugal pump or in front of the impeller/s thereof.The disc-type balancing device may be considered as the preferred choice of the two basic balancing devices as it adjusts its operation automatically,i.e.slight wear does not affect the operation of the balancing device at all,whereas even the slightest wear in the drum-type balancing device results in a change in the balancing capability of the balancing device.。