转子轴向推力计算新思路
轴向推力平衡方法
轴向推力平衡是在飞机设计和运行中的一个重要考虑因素，旨在使飞机在飞行过程中保持稳定和平衡。
以下是一种常见的轴向推力平衡方法：
推力调整：轴向推力平衡的关键是通过调整引擎的推力来实现。
在传统的喷气式飞机中，使用两台或多台发动机。
通过调整每台发动机的推力大小，使得整个飞机在纵向（轴向）方向上保持平衡。
这可以通过改变每台发动机的推力控制手段来实现，如推力手柄、油门杆等。
负荷分配：除了调整推力，负荷分配也是实现轴向推力平衡的重要因素。
飞机在不同飞行阶段（起飞、巡航、下降等）和飞行状态（空重、满载等）下的重心位置会发生变化。
通过合理分配货物、乘客和燃料等负荷的位置和重量，可以对飞机的轴向平衡进行调整。
水平安定面调整：水平安定面（Horizontal Stabilizer）的角度和位置也会对轴向推力平衡起重要作用。
通过调整水平安定面的剖面形状、尺寸和角度，可以产生上升力，帮助平衡飞机在纵向方向上的力和力矩分布。
操纵系统调整：操纵系统对于轴向推力平衡也是至关重要的。
通过调整副翼、升降舵和方向舵等控制面的位置和角度，可以对飞机的姿态和力的分布进行调整，从而实现轴向推力的平衡。
需要注意的是，轴向推力平衡方法是一个复杂的系统工程问题，涉及飞机的结构设计、气动性能、控制系统等多个方面。
不同类型的飞机可能采用不同的平衡方法和技术。
在实际设计和运行中，飞机制造商和运营商会根据飞机的性能要求和安全标准来确定适当的轴向推力平衡方案。
汽轮机原理-3-3多级汽轮机的轴向推力及平衡方法
p2
从而可以减少作用在叶轮上的轴向力。 通常在叶轮上开5~7个平衡孔。
pd
8
第四节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
4.汽缸对称布置法 是大型多缸汽轮机平衡轴向推力最有效的办法
采用多缸反向（两个缸对称布置）布置，使汽流在不同的汽缸中作反向流动, 其轴向力方向相反，达到了平衡的目的。 下图为多缸反向布置的示意图。国产125MW、200MW、300MW 汽轮机都采 用多缸反向布置的办法来平衡轴向力。
在一般情况下，作用在一个冲动级上的轴向推力 由 3 部分所组成：
1、作用在动叶片上的轴向力 Fz1 2、作用在叶轮面上的轴向力 Fz2
3、作用在主轴凸肩上的轴向力 Fz3
2
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
一. 多级汽轮机的轴向推力
1、作用在动叶片上的轴向力：Fz1
轴向分速产生的轴向推力
Fz1 G(c1 sin1 c2 sin2 ) dblb ( p1 p2 )
Fz Fz'
d1
d2
5
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
二. 轴向推力的平衡方法
在多级汽轮机中，总的轴向推力很大。特别是反动式汽轮机，其总的轴向推力可达 200~300T，冲动式汽轮机，其总的轴向推力可达40~80T。这样大的轴向推力是推力轴 承所不能承受的。因此，必须设法减少总的轴向推力，使之符合推力轴承的能承载能力。 也就是说，对汽轮机总的轴向推力应加以平衡。
动叶前后压差产生的轴向推力
c1 sin1
c2 sin2
1
c1
u
p1
1 w1 c2 2
2
w2
u p2
lb
定义一个压力反动度
p:
转子轴向力平衡方法
转子轴向力平衡方法嘿，咱今儿就来唠唠转子轴向力平衡方法这档子事儿！你说这转子啊，就跟咱人似的，要是身上的力不平衡了，那可不得别扭嘛！先来说说这第一种方法，嘿，就跟咱走路得左右脚交替使力一样，这叫叶轮对称布置。
你想想，两边对称着来，力量不就均衡啦？就好比挑担子，两边重量差不多，咱挑起来就轻松多啦，这道理多浅显呐！这样一来，转子就能稳稳当当的转啦，多棒呀！还有呢，开平衡孔！这就好比给转子开了个小通道，让多余的力有地方跑出去，就像咱人要是心里憋闷了，找个方式发泄一下，是不是就舒服多啦？这平衡孔就是让转子能把那些不平衡的力给疏散疏散，让它也能顺顺畅畅地工作。
再讲讲设置平衡盘。
哎呀呀，这就像是给转子找了个小助手，专门来帮忙平衡那些力。
它就稳稳地在那，帮着转子把力给调整好，让一切都有条不紊地进行着。
你说神奇不神奇？咱再说说利用止推轴承。
这止推轴承啊，就像是转子的坚强后盾，有了它，转子就有了依靠，不用担心轴向力把自己给弄歪啦。
它能稳稳地撑住，给转子提供足够的支持呢。
这些方法各有各的妙处，就像咱生活中解决问题有各种各样的办法一样。
有时候得综合使用，就跟咱治病似的，单一的药可能效果不那么好，几种药一起用，说不定就能药到病除啦！你可别小瞧了这些平衡方法，它们可是让机器能好好运转的关键呢。
要是没了它们，那转子不得乱了套呀，就像咱人要是失去了平衡，那还不得摔跟头呀！所以说呀，这些方法可重要着呢！咱在实际应用中可得好好琢磨琢磨，看看哪种方法最适合，就跟咱挑衣服似的，得挑适合自己的呀。
而且还得精心维护，不能让它们出啥岔子，不然可就麻烦啦。
总之呢，转子轴向力平衡方法就是让转子能好好工作的法宝，咱得重视起来，让它们发挥出最大的作用！这样咱的机器才能稳稳当当、顺顺利利地运行，为我们创造更大的价值呀！你说是不是这个理儿呀？。
课题二 离心泵的径向推力、轴向推力及其平衡方法
流量小于设计流量
流量大于设计流量
2、径向推力的平衡 泵在启动或非设计工况下运行时会产生径向推力，且是 交变应力，会使轴产生较大的挠度，甚至使密封环、 级间套、轴套、轴承发生摩擦而损坏。对转轴而言，径 向推力是交变载荷，容易使轴产生疲劳破坏，故必须设 法消除径向推力。 一般采用对称原理法。 （1）采用双层压出室或双压出室 （2）大型单级泵在蜗壳内加装导叶 （3）多级蜗壳泵可以采用相邻两级蜗壳倒置的布置。
2、多级泵轴向推力的平衡 （1）采用叶轮对称排列
多级离心泵各叶轮产生的扬程基本相等， 当叶轮为偶数时，只要将其对称布置即 可，当叶轮为奇数时，首级可以采用双 吸叶轮，此法平衡多级泵的轴向推力效 果较好，但泵壳结构较复杂。
多用于涡壳式多级泵，有时也在节段式多级泵 和潜水泵使用
（2）采用平衡盘 平衡盘装置装在未级叶轮之后，和轴一起旋转， 在平衡盘前的壳体上装有平衡圈。平衡盘后的腔室 称为平衡室它与泵的吸入室相连。
• 平衡盘可以自动平衡轴向力，平衡效果好，可 以平衡全部轴向力，并可以避免泵的动静部分 的碰撞和摩损，结构紧凑等优点，故在多级离 心泵中广泛采用。但是泵在启动时，由于未级 叶轮出口处的压强尚未达到正常值，平衡盘的 平衡力严重不足，故泵轴将向泵吸入口窜动， 平衡盘与平衡座之间会产生摩擦造成磨损，停 泵时也存在平衡力不足现象，因此给水泵都配 有推力轴承。
二、轴向推力及其平衡方法
（一）轴向推力的产生 离心泵在运行时，泵内液体作用在叶轮盖板两侧上轴向不平衡 的合力，称为轴向推力。 泵的轴向推力主要是 1）叶轮两侧压强不对称产生的轴向力F1
2）在离心泵叶轮中，液体通常是轴向流入，径向 流出，流动方向的改变会对叶轮产生一个轴向动 反力F2.
故作用在单级卧式离心泵上的总轴向推为 F=F1-F2 若是多级卧式离心泵，级数z，则F=Z(F1-F2) 3）若是立式，叶轮吸入口向下，则加上转子重量F3。 F=Z(F1-F2)+F3 轴向推力F1在总的轴向推力中起重要作用。泵与Biblioteka 机第二章 叶片式泵与风机的构造
车用涡轮增压器转子轴向力数值计算与分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ｏ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅｔ ｍ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｔ ｈ ｒ ｕ ｓ ｔ ｏ Ｊ ’ ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｓｓ ｕ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｓ ￣ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ｂ ａ ｃ ｋ ｆ ａ ｃ ｅ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｃ ｔ ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ Ｊ Ｐ ５ ０ Ｑ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ Ｗ Ｏ ￥ｉ ｎ ｓ ｔ ｌｌ ａ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｅ． ｎ Ｔ ｈ ｅ ａ ｘ ｉ ｌ ａ ｔ ｈ ｒ ｕ ｓ ｔ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ，ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ
002_关于汽轮机转子的轴向定位问题
关于汽轮机转子的轴向定位问题张国旺2015年11月29日一、关于“规范”中对转子轴向定位的要求：在《DL/T5210.3-2009 电力建设施工质量验收及评价规程第3部分：汽轮发电机组》的“表4.4.7通流部分间隙测量调整”中讲到了“转子定位尺寸K值”“用塞尺或楔形塞尺检查”，“最小轴向通流间隙”在“转子按K值定位后，分别在半实缸及全实缸状态下顶推转子进行测量”。
在《DL 5190.3-2012 电力建设施工技术规范第3部分：汽轮发电机组》中也明确规定：“4.7.11 通流部分间隙的测量应符合下列规定：1）通流部分间隙应符合图纸要求，测量后的记录应比对制造厂的出厂记录；2）测量通流间隙前应先按制造厂提供的第一级喷嘴与转子叶轮间的间隙值对转子进行定位，定位时，转子推力盘应紧贴工作面；3）第一次测定时应使车头侧危急遮断器的飞锤向上；第二次测量时，顺转子运行方向旋转90°，每次应测量左右两侧的间隙；4）转子最终定位后应测取汽缸外部上汽封端面与该转子上外露的精密加工面的距离尺寸作为汽缸轴向位置定位的依据，测量部位应作出标记。
4.7.12 速度级与转向导叶环上半部的最小轴向间隙，可采用前后顶动汽轮机转子的方法进行。
测量时应拆除可能阻挡转子前后位移的部件，并防止顶坏设备。
4.7.13 转子轴向窜动的最终记录，在完成汽机扣盖工作后，以热工整定轴向位移指示时测定的数据为准。
4.7.14 通流部分间隙及汽封轴向间隙不合格时，应由制造厂确定处理方案。
”二、关于转子定位尺寸K值的定义：一般地讲，对单汽缸结构的小汽轮机来说，转子定位尺寸K值就是制造厂提供的第一级静叶（喷嘴）与动叶之间的轴向间隙；对多汽缸结构的汽轮机来说，在制造厂提供的安装说明书中，对每一个汽轮机的转子都提供了一个确定的K值，即是各汽缸第一级静叶（喷嘴）与动叶之间的轴向间隙，对于对分双流结构的汽缸（如对分双流结构的低压缸）其转子的K 值，通常是指汽缸调阀端的第一级静叶与动叶之间的轴向间隙。
轴向推力计算
700HLB-17型立式斜流泵设计计算说明书编制：校对：审核：2010年5月目录一、水力计算 (1)1、水力模型换算 (1)2、轴向推力计算 (3)二、零件强度计算 (5)1、轴的强度计算 (5)2、筒体壁厚计算 (7)3、调整盘的强度计算 (8)4、联接卡环的强度计算 (8)5、叶轮螺母的强度计算 (9)6、键的强度计算 (10)7、基础载荷计算 (11)8、刚性联轴器联接螺栓计算 (11)9、泵轴临界转速计算 (12)一、水力计算1、水力模型换算 1.1确定性能参数根据要求， 700HLB-17型循环水泵设计参数为：rpm n m H s m Q 980,17,95.03===转速扬程流量。
1.2选择水力模型432.4161795.098065.365.34343=⨯==H Q n n s 根据432.416=s n ，选择ns420型泵为模型泵，rpm n m 1480=，％54.78max =m η，最高效率点处的102.386=s n 。
1.3相似工况点的确定3232343/23448.30432.416148065.365.3m m m s mm Q Q Q nn H =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 作等比转数曲线，其与ns420模型泵的Q H -曲线交于点M ，M 即为所求工况点。
M 点的参数为：s l Q m /39.292=，m H m 427.13=，%0.78=m η。
1.4计算放大系数6993.1980148029239.095.033=⨯=⋅=n n Q Q m m Q λ 6993.1427.13179801480===m mH H H nn λ 实取7.1=λ。
1.5确定性能换算关系（6993.1按λ）m m m m Q Q Q n n Q 2492.314809806993.133=⨯==λ m m m m H H H nnH 2661.114809806993.122=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=λ()()m m ηληη--=⎪⎭⎫⎝⎛--=18994.011112.01.6列表计算ηρQH Pa 81.9=2、轴向推力计算水泵的轴向推力由两部分组成：转子部件总重量r W 和作用在叶轮上的轴向水推力1F 。
轴向推力
1什么是轴向位移？轴向位移变化有什么危害？答：气压机与汽轮机在运转中，转子沿着主轴方向的串动称为轴向位移。
机组的轴向位移应保持在允许范围内，一般为0.8～1.0mm，超过这个数值就会引起动静部分发生摩擦碰撞，发生严重损坏事故，如轴弯曲，隔板和叶轮碎裂，汽轮机大批叶片折断等。
转子轴向位移（也被成为窜轴）这一指标主要是用以监督推力承轴的工作状况。
汽轮机运行中，汽流在其通道中流动时所产生的轴向推力是由推力承轴来承担的，并由它来保持转子和汽缸的相对轴向位置。
不同负荷下轴向推力的大小是不同的，推力承轴在受压时产生的弹性变形也相应变化，所以运行中应该将位移数值和准值作比较，借以查明机组运行是否正常。
作用在汽轮机转子的轴向推力，是由推力承轴来承受的，推力承轴承受转子的轴向推力并维持汽轮机通流部分正常的动静轴向间隙。
如果显然，轴向推力的变化将影响推力承轴工况的变化，进而会影响到汽轮机动静轴向间隙。
从汽轮机安全运行的角度看来，动静轴向间隙是不允许由过大的变化的，所以通常均在推力承轴部位装设汽轮机转子轴向位移监测装置，以保证汽轮机组的安全工作。
推力承轴，包括承轴座架、瓦架、油膜，并非绝对刚性，也就是说在轴向推力用下会产生一定程度的弹性位移。
如果汽轮机轴向推力过大，超过了推力承轴允许的负载限度，则会导致推力承轴的损坏，较常见到的就是推力瓦磨损和烧毁，此时推力承轴将不能保持机组动静之间的正常轴向间隙，从而将导致动静碰磨，严重时还会造成更大的设备损坏事故。
而在机组运行中，轴向推力增大的因素常常有：（1）负载增加，则主蒸汽流量增大，各级整齐压差随之增大，使机组轴向推力增大。
抽气供热式或背压式机组的最大轴向推力可能发生在某一中间负荷，因为机组除了电负荷增加外，还有供热负荷增加的影响因素。
（2）主蒸汽参数降低，各级的反动度都将增大，使机组轴向推力增大。
（3）隔板气封磨损，漏气量增加，使级间压差增大。
（4）机组通流部分因蒸汽品质不佳而结垢时，相应级的叶片和叶轮前后压差将增大，使机组的轴向推力增加。
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卢傅安 博士 西安交通大学 动力工程及工程热物理 研究院气动一室副主任 三级专家 主要从事气体动力学相关的分析研发工作。 邮箱：lufuan@ 电话： 25801991 18624085848
1 专业技术培训
转子轴向推力计算新思路
2013年10月17日星期四
专业技术培训 2
12 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法
Nuovo Pignone Holding S.P.A.的Baldassarre 申请的专利： EP1418341A3（2004）和US7004719B2（2006）
13 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法 三、叶轮的背面加筋。对于高压离心式压缩机，还可以考虑在叶轮 的背面加筋，该筋相当于一个半开式叶轮，在叶轮旋转时，它可以 大大减小轮盘带筋部分的压力，因此，合理选择筋的长度，可将叶 轮的部分轴向力平衡掉。这种方法在介质密度较大时，效果更为明 显。
p dr ) dA r
整理得：
dp 2 gas r C 2 2 dr
其中 C gas / 为核心旋转因子
26 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
我们已知叶轮出口盖侧压力Pf及密度ρf 时，可得
2 r 2 2 C2 1 Ps ( r ) Pf f r2 2 r2
16 专业技术培训
4. 转子轴向推力的研究现状
离心压缩机轴向推力问题主要涉及离心压缩机叶轮外侧间 隙内的流动问题。而叶轮外侧间隙内的流动问题则属于旋 转圆盘周围的流动问题。
17 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1951年 Batcholor 1921年 Von Karman
1960年 Daily和Nece
22 专业技术培训
5. 现有转子轴向推力的计算方法
（1）叶轮进口气体对叶轮的作用力F1 。 （2）叶轮进出口气体轴向动量变化对 叶轮产生的作用力F2。 （3）轮盖外侧间隙气体对叶轮产生的 作用力F3。 （4）轮盘外侧间隙气体对叶轮产生的 作用力F4。
23 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
叶轮进口气体对叶轮的作用力P1 由于存在离心力的作用和级间的影响，叶轮进口处的静压P0 沿径向不是一个恒定值，此时，叶轮进口气体静压对叶轮产 生的轴向推力P1为
18 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1921年，Von Karman采用相似变化的方法对静止流体中单个旋 转圆盘附近湍流边界层产生的力矩问题的研究。Von Karman对 该问题的研究采用的是理论近似的方法。 1951年，Batcholor将单个旋转圆盘问题扩展为研究两个旋转盘 之间的诱导流动问题。 1960年，Daily和Nece对封闭腔体内旋转圆盘周围间隙流场进行 了实验结果，他将间隙流动分为层流边界层分开型流动。层流 边界混合型流动、紊流边界层分开型流动、紊流边界混合型流 动四种类型。 1988年，Chew和Vaughan应用各向同性的混合长度模型预测了旋 转圆盘系统中的流动。 1991年，Morse提出了低 Re 数 紊流修正模型用于计算旋转腔体 和封闭间隙内没有过流的诱导流动问题。
5 专业技术培训
转子轴向推力产生的原因
转子轴向推力还包括平衡盘两侧压力差产生 的轴向推力以及非气动因素引起的轴向力, 如齿 式联轴器产生的轴向力等。转子的残余轴向推力 一般由轴向推力轴承来平衡。
6 专业技术培训
2. 转子轴向推力过大引起的危害
7 专业技术培训
转子轴向推力过大引起的危害
8 专业技术培训
现有计算方法中一般简化为
F1 Qmu1z
由于进口速度无法直接求得，该力经常被直接忽略。
25 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
轮盖外侧间隙气体对叶轮产生的作用力P3 由于轮盘外侧气体受摩擦力的作用，间隙中 的气体以 角速度旋转，对图中所示的微 流体单元，根据力的平衡，得
2 pdA gas rdAdr ( p
f 2
28 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
不考虑叶轮出口盘侧盖侧压力及密度的差别时，叶轮轴向推力
F F4 - F1 F2 F3
4 D14 Dm 2 2 F ( D D ) Pf ( D D ) Q u ( D D 1 0 m 1z j )P 2 4 32 2 D2 4
核心旋转因子
静压
40 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
LH12 Ma=0.4 转速 5800 rpm 高效点
核心旋转因子
静压
41 专业技术培训
叶轮形式 介质种类
31 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
32 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
T3 Ma=0.9 转速 13036 rpm 高效点
有泄漏
无泄漏
静压
33 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
T3 Ma=0.9 转速 13036 rpm 高效点
有泄漏
无泄漏
核心旋转因子
34 专业技术培训
1 2 2 2 2 F 4% ( P6 P0 ) D D D D ( ) ( m j ) 1 1 2 4
30 专业技术培训
6. 转子轴向推力计算的新思路
离心力
叶轮出口轮盘 轮盖压力差
泄露量向宽度 叶轮出口 安装角
19 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1981年，黄钟岳认为离心叶轮外侧间隙内泄漏气体流动情况属 于紊流边界层不分开类型，并给出了泄漏气体沿整个间隙宽度 的速度分布，利用边界层动量积分方程求解而获得压力分布。 1998年开始，闻苏平等采用低Re数 紊流修正模型应用于离心压 缩机叶轮外侧间隙的流动模拟中，他们将叶轮外侧间隙内的流 动简化成下图的流动模型并研究了不同间隙比及不同泄露流量 下轮盘侧间隙内的压力沿径向的分布情况。他们认为在计算轴 向力的过程中，必须考虑离心叶轮外侧间隙内泄漏气体的流动， 同时要考虑泄漏气体流量的大小和流动方向、间隙轴向宽度、 旋转雷诺数等因素的影响。
将该压力分布对半径积分，即
F3
2 2
D2 / 2
D1 / 2
Ps (r )2 rdr
2 1
可得
F3
4
( D D ) Pf
2 2 2 1
f 2C 2
32
D24 D14 D (D D ) 2
2 2
27 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
气体通过叶轮做功而压力升高，此时，叶轮受到四个方面力的 作用： （1）叶轮进口气体对叶轮的作用力F1； （2）叶轮进出口气体轴向动量变化对叶轮产生的作用力F2； （3）轮盖外侧间隙气体对叶轮产生的作用力F3； （4）轮盘外侧间隙气体对叶轮产生的作用力F4。 一般来说，轮盘外侧间隙气体对叶轮产生的作用力大于其他三个部 分对叶轮产生的作用力。因而，叶轮一般受到和叶轮进口来流方向 相反的轴向力。
21 专业技术培训
转子轴向推力的研究现状
1999年，针对某CO2压缩机高压缸转子，西安交通大学的席光和 王尚锦根据该转子各级叶轮的实验曲线，详细计算分析了不同 转速、不同流量工况下高压缸转子气动轴向推力，揭示了轴向 推力的变化规律。两位学者根据计算结果，分开车和稳定生产 两个不同阶段，提出了防止轴向推力过大的控制指标和措施， 即高压缸叶轮转速小于某个临界值同时高压缸前后两级叶轮压 升之差大于某值。
假设核心旋转因子C=0.5
4 D2 D14 F3 ( D D ) Pf D (D D ) 4 128 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1
f 2
类似的，可得轮盘外侧间隙气体对叶轮产生的作用力
4 4 D2 Dm F4 ( D D ) Pf D (D D ) 4 128 2 2 2 2 m 2 2 2 2 2 m
叶轮轴向推力产生的原因
速度分布
轮盖外侧 轮盘外侧
密封齿 35 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
U3 Ma=0.9 转速 13036 rpm 高效点
核心旋转因子
静压
36 专业技术培训
转子轴向推力计算的新思路
V7 Ma=0.9 转速 13036 rpm 高效点
核心旋转因子
静压
37 专业技术培训
14 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法 四、轴向推力自平衡。对于多级高压离心式压缩机，还可以考虑下 图所示的轴向推力自平衡技术，采用该技术的离心压缩机可以不用 轴向推力轴承及级间密封。
Donald J.Holscher, US5358378(1994)
15 专业技术培训
转子轴向推力的几种平衡方法
F1
D1 / 2
Dj /2
P0 ( r ) 2 rdr
现有算法假设叶轮进口气流静压均匀分布，此时
F1
4
( D12 D 2 j )P 0
24 专业技术培训
现有转子轴向推力的计算方法
叶轮进出口气体轴向动量变化对叶轮产生的作用力P2 根据牛顿动量定理，
F2 Qm (u2 z u1z )
提 纲
1. 转子轴向推力产生的原因 2. 转子轴向推力过大引起的危害 3. 转子轴向推力的几种平衡方法 4. 转子轴向推力的研究现状 5. 现有转子轴向推力的计算方法 6. 转子轴向推力计算新思路 7. 结语
3 专业技术培训
1. 转子轴向推力产生的原因
4 专业技术培训
转子轴向推力产生的原因
叶轮轴向推力
转子磨 损
其它
10 专业技术培训
3. 转子轴向推力的几种平衡方法 一、叶轮对排（背靠背）。单级叶轮产生的轴向力，其方向 是指向叶轮入口的，如将多级叶轮采取对排，则入口方向相 反的叶轮，会产生相反的轴向力，可抵消大部分的推力，因 此，它是多级离心式压缩机最常用的轴向力平衡方法。