离心泵的轴向力产生及解决方法
泵与阀门第12节轴向力及平衡措施
叶片数量调整
增加或减少叶片的数量，可以改变 叶轮流道内的流体动力学特性，进 一步影响轴向力的大小和分布。
扭曲叶片设计
采用扭曲叶片设计，能够更好地适 应流体在叶轮流道内的流动特性， 减小流动分离和涡流产生的可能性 ，从而降低轴向力。
轴向力补偿装置
推力轴承
在泵的轴端设置推力轴承，能够承受并平衡轴向力，保证泵的稳定运行。推力 轴承通常采用滑动轴承或滚动轴承结构，根据具体应用场景选择合适的类型。
液压平衡装置
采用液压平衡装置，通过引入高压油液来平衡轴向力，确保阀门在高压差下的 稳定工作。液压平衡装置具有响应快、平衡精度高等优点。
操作参数调整
流量调整
通过调整泵的流量，可以改变流体在叶轮流道内的速度和压 力分布，从而影响轴向力的大小。在实际操作中，可以根据 泵的性能曲线和运行需求，合理选择流量参数。
这些新型平衡技术的研发与应用，将 有助于提高泵与阀门在高压、高温、 高速等极端条件下的工作稳定性和寿 命。
数值模拟与实验验证在轴向力研究中的应用
高精度数值模拟：利用先进的CFD（计算流体动 力学）技术和FEM（有限元法）技术，进行高精 度的数值模拟，以更准确地预测和评估轴向力及 其平衡效果。
实验验证与数值模拟的结合：通过设计精巧的实 验，验证数值模拟结果的准确性和可靠性，为轴 向力平衡技术的研发提供有力支持。
轴向力对泵与阀门性能的影响
影响泵的效率
轴向力的存在会使得泵转子偏离设计位置，导致泵的效率下降。
影响阀门的密封性能
轴向力会使得阀芯与阀座之间的接触不均匀，从而影响阀门的密封 性能。
加速磨损
长期的轴向力作用会加速泵与阀门零部件的磨损，缩短使用寿命。
轴向力的分类及计算方法
离心泵轴向力增大的原因
离心泵轴向力增大的原因全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：离心泵是一种常用的流体输送设备，它通过离心力将液体从进口吸入到出口，实现输送目的。
离心泵轴向力的大小直接影响着泵的运行性能和稳定性。
当离心泵轴向力增大时，会对泵的运行产生一系列不良影响，甚至造成泵的故障。
那么，离心泵轴向力增大的原因是什么呢？离心泵轴向力增大的原因之一是泵设计不合理。
泵的设计失误或不当会导致泵的轴向受力不均匀，从而引起轴向力增大。
泵的叶轮设计不良、轴承安装不准确等都会导致轴向力的不平衡，进而增大轴向力。
在设计离心泵时，必须考虑到轴向力的平衡和分布，避免因设计不当而导致轴向力增大的问题。
离心泵运行时，叶轮受到介质的作用力，产生反作用力，使得叶轮出现了轴向力。
当介质与泵叶轮的作用不平衡时，就会导致轴向力增大。
介质的流动速度过快或过慢、介质的粘性较大、介质温度过高等都会影响介质与泵叶轮的作用平衡，使得叶轮受到的轴向作用力增大。
要减小轴向力的增大，就需要调整泵的运行参数，使得介质的作用平衡，避免轴向力的增大。
离心泵使用过程中还存在着一些外部因素的影响，也可能会导致轴向力增大。
泵的外部支撑不稳定、泵的连接螺栓松动、泵的基础不牢固、泵的振动较大等外部因素都可能会影响泵的运行平稳性，从而使得轴向力增大。
在使用离心泵时，必须注意泵的安装、维护与保养，保证泵的正常运行，减小轴向力的增大。
离心泵轴向力增大的原因主要包括泵设计不合理、泵运行参数不当以及外部因素的影响。
要减小轴向力的增大，就需要在设计、运行和维护中综合考虑各种因素，确保泵的运行平稳、稳定。
只有这样，才能有效减小轴向力的增大，延长离心泵的使用寿命，提高泵的工作效率。
希望以上内容对大家有所帮助！第二篇示例：离心泵轴向力增大的原因离心泵是一种广泛应用于工业领域的泵类设备，它通过旋转叶轮产生离心力来输送液体。
在离心泵的工作过程中，轴向力的大小会直接影响其运行效率和稳定性，了解离心泵轴向力增大的原因对其正常运行至关重要。
轴向力径向力及其平衡
二.平衡孔或者平衡管
在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直径 一般与前密封环相等，同时在后盖板下部开 孔，或设专用连通管与吸入侧连通。由于液 体流经密封环间隙的阻力损失，使密封下部的 液体的压力下降，从而减小作用在后盖板上 的轴向力。
F2
1 2
H p g(R2
Rm )2[Rm
2 3
(
R2
Rm )]
总的轴向力
A1 F1 F2
混流泵叶轮轴向力 的计算
当原动机带动叶轮旋转后，对液体 的作用既有离心力又有轴向推力， 是离心泵和轴流泵的综合，液体斜向流出叶轮。
A1 F3 F1 F2
F3 ( R220 R22h )gH p
F1 (R22h Rh2 )gH p
2 8g
Rh2 )
1 2
(
Rm2
Rh2 )g
2 8g
( Rm2
Rh2 )
( Rm2
Rh2 )g[H
p
3 8g
( R22
Rm2
2
Rh2
)]
半开式叶轮轴向力 的计算
作用于后盖板的轴向力(抛物体的重量) 为
F1
(R22
Rh2 )gH
p
1 2
(R22
Rh2
) gh
h
2 8g
(R22
Rh2
)
作用在前侧的轴向力(三角形压力体重量)为
(
Ae
Ah
)
1 2g
(ue 2
uh2 )g
上面的计算是基于叶片端部和壳体的间隙很小时，但间隙大时 液体转速应该为
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。
轴向力及其平衡
6.另一种平衡装置 它是把一对动、静摩擦副装在末级叶轮之后，端 面摩擦副前是末级叶轮出口的高压液体,端面摩擦副 之后与某一低压级连通,由此密封端面把高压液体与 低压区隔开。作用于末级叶轮进口处的高压（等于n 一1级泵的压力)和作用于末级叶轮后面的低压(如等 于大气压力)之差,构成指向叶轮后方的总压力,用来平 衡作用在各级叶轮上指向叶轮前方的总平衡力。
4.平衡鼓
平衡鼓是个圆柱体，装在末级叶轮之后，转子一 起旋转。平衡鼓外圆表面与泵体间形成径向间隙 。平衡鼓前面是末级叶轮的后泵腔，后面是与吸 入口相连通的平衡室。这样作 用 在平衡鼓上的压差，形成指 向背向吸入口的平衡力，该力 用于平衡作用在转子上的轴 向力。
5.双吸叶轮或叶轮对称布置
单级离心泵可以将叶轮做成双吸叶轮，对于多级泵， 可以将其叶轮半数对半数，面对面或背靠背按一定次 序排列起来，可以使轴向力相互平衡，这种方法主要 用于蜗壳式多级泵。 节段式泵对称布置可以平衡轴向力，但级间泄漏增加。
离心泵轴向力平衡
班级： 体（卓越）1102
目录
1.产生轴向力的原因 2.轴向力的平衡
泵在运转中，转子上作用着轴向力，该力将拉动转 子轴向移动。轴向力产生原因可分为以下几类： 1.叶轮前后盖板不对称压力产生的轴向力，这是所 有轴向力中最重要的一个因素。又由于叶轮盖板的形 状是不规则的，所以其轴向力大小比较复杂，此力指 向压力小的盖板方向，用F1表示； 2.液体流过叶轮由于方向改变产生的冲力（动反力） ，此力指向叶轮后面，用F2表示； 3.轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，用F3表示； 4 .转子重量产生的轴向力，其方向与转子的布置方 式有关，用F4表示； 5.其他；
缺点：1.不能完全平衡轴向力； 2. 容积损失增加； 3.经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流相冲 击，破坏了正常的流动状态，会使泵的抗汽蚀性 能下 降。
浅谈离心泵的轴向力产生及解决方法
延长设备使 用寿命 ，从而提高设备 的经济运行能力十分有 必要。 关 键 词 ： 离心 泵
一
引 言 离 心泵在 运转 时 ，在其 转子 上产 生一个 很 大的作 用力 ，由于此作
、
用力 的方 向与离 心泵转 轴 的轴 心线相 平行 ，故 称为轴 向力 。流 体作 用 在转 子上 的轴 向力主要 是 由于 其作用 在 叶轮两 侧的 压力分 布不 对 称而 引起 的 ，分 为静 态轴 向力 和动态 轴 向力两 部分 ，采 用平衡 装置 无 法完 全平 衡 ，易 引起 机器本 身 及原 动机 （ 尤其 是 电动机 ）损坏 ，例 如 轴向 力 过大 则造 成烧 瓦 、断 轴 、密 封隔 板 的损坏 或 增大 止推 轴承 的摩 擦 ， 主 轴 、叶轮 向进 口方 向移 动致 使 叶轮 与机 壳摩 擦 ，原动 机 负载 加大 ； 如果 轴 向力 过小 ，则会 引起 转子 的前后窜 动 。
四、轴 向力平衡 方法
在大 多数情况下 ， 泵 内的轴 向力值是 比较大 的。因此 ， 必须 设法 平衡 或消 除作用在 叶轮上 的轴向力 ， 否则 ， 它将使转 子 串动 甚至 与固定零 件接 触， 造 成零部 件损坏 。平衡轴 向力的方 法有 ： １ ． 用止推 轴承平衡 离心泵轴 向力 如 果止 推轴 承能可 靠 的承 受轴 向推 力， 这将 是最 有 效 的解决 方 法 。 但 由于轴 向力通常 较大 ， 用止 推轴承 来平衡 轴 向力就 会使泵 的结 构非常 复 杂。所 以， 最好 用水 力方法 来平衡 轴 向力 。但 是这 样就 只有在 降低离 心 泵效率 的情况下才 能做 到这一点 。 ２ ． 用 背（ 副） 叶片方 法平衡 轴向力 在 叶轮后 盖板 上作几 个径 向肋 筋——背 （ 副） 叶片 ， 当叶轮 旋转 时 由 于背叶 片的作用 ， 使作用 与叶轮 后盖板上 的液体压 力值下 降， 从而 使作 用
离心泵轴向力的产生及平衡措施
离心泵轴向力的产生及平衡措施许华峰【摘要】分析离心泵轴向力产生的原因,根据具体实际情况采用平衡措施,有效减少泵的故障,为装置平稳运行创造有利条件,同时也降低了维修成本.【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P61-63)【关键词】轴向力;平衡措施;轴向力计算【作者】许华峰【作者单位】山东天弘化学有限公司,山东东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TH311离心泵在运转时产生轴向力，流体作用在转子上的轴向力主要是由于其作用在叶轮两侧的压力分布不对称而引起的，此轴向力在工况稳定的情况下是一定值，即静态轴向力，设计时一般采用平衡装置将其平衡掉，剩余部分由止推轴承承担；而实际上，作用在止推轴承上的轴向力并不是固定不变的，运行工况、密封间隙、制造及装配误差等因素均会引起轴向力的变化，轴向力的变化部分称之为动态轴向力，而它是平衡装置无法平衡的。
加上各种轴向力计算公式理论上都存在着误差，静态轴向力的平衡也是不准确的。
这两方面是引起泵本身及电动机损坏的主要原因，极易造成作用在止推轴承上的轴向力过大或过小，轴向力过大则造成烧瓦、断轴、密封隔板的损坏或增大止推轴承的摩擦，主轴、叶轮向进口方向移动致使叶轮与泵壳发生摩擦，电动机负载加大；如果轴向力过小，则会引起转子的前后窜动。
1.轴向力的产生在离心泵中液体是在低压力P1下进入叶轮，而在高压力P2下流出叶轮。
由于出口压力大于进口压力及叶轮前后盖板的不对称，使得叶轮两侧所受的液体压力不相等，因而产生了轴向推力，如图1所示。
从图1可以看出，作用在叶轮右边的压力为:P右=πr22P2;作用在叶轮左边的压力为：P左=πr12P1+π（r22-r12）P2。
式中r1、r2为叶轮的内、外圆半径，ΔP=P右+P左=πr12（P1-P2）。
因P2＞P1，故ΔP是正值。
因此当离心泵运转时总有一个沿轴并指向吸入口的力作用在转子上。
叶轮入口部位是低压，而出口及叶轮背部是高压，在叶轮的前轮盖和后轮盖之间形成压差，这个压差就形成了轴向力。
1离心泵轴向力产生和计算
离心泵的轴向力的产生和计算摘要：分析几种型式的离心泵轴向力的形成及其影响的各种因素。
对应不同结构形式的离心泵，列出其轴向力的相关计算。
关键词：离心泵 原理 轴向力 计算离心泵作为一种通用机械，在我国国民经济各部门中应用极广，农田排灌、石油化工、动力工业、城市给排水、采矿和船舶工业等等。
其在高速、高温、高压环境下，对泵机组的可靠性要求很高，特别是在一些连续性生产的企业，离心泵是流体物料介质的重要输送动力机构，其能否长周期稳定运行直接影响企业的产量和效益。
本文简单介绍离心泵的工作原理，轴向力的产生原因及其计算，希望能给用户单位在离心泵使用维护和技术改造方面提供帮助。
一、离心泵轴向力的形成及其影响的诸因素1 离心泵的工作原理离心泵是依靠高速旋转的叶轮使液体在离心力的作用下，从叶轮的外缘进入蜗壳，在蜗壳中，由于流道的逐渐扩大，液体的流速逐渐减小，从而将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排除管道。
液体由叶轮中心流向外缘使叶轮中心的压力下降，进口管的液体在其本身压力或大气压的作用下，被压入叶轮中。
这样只要叶轮不停地旋转，进口管内的液体就会被连续的吸入和排除。
2 轴向力产生的原因2.1叶轮前后盖板不对称压力产生的轴向力，这是所有轴向力中最重要的一个因素。
又由于叶轮盖板的形状是不规则的，所以其轴向力大小比较复杂，此力指向压力小的盖板方向，用1F 或1F 表示；2.2 液体流过叶轮由于方向改变产生的冲力（动反力），此力指向叶轮后面，用2F 表示；2.3 轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，其方向视具体情况而定，用3F 表示； 2.4 转子重量产生的轴向力，其方向与转子的布置方式有关，用4F 表示；2.5 当有径向流时会改变压力分布，因而影响轴向力的数值。
在叶轮前盖板泵腔，存在向内径向流动，后泵腔中存在向外的径向流动，轮毂处的压力大于无径向流动时的压力。
多级泵因级间泄漏而存在外向的径向流。
对于不同的泵，按内向流动压力减小，外向流动压力增加来分析对轴向力的影响；2.6 叶轮两侧密封环不同，当两侧密封环间隙长度不同，磨损不同时，会产生指向泄漏大的一侧的附加轴向力；2.7 影响轴向力的其他因素：如制造、装配、泵轴叶轮机械性能等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅谈离心泵的轴向力产生及解决方法
摘要：泵的轴向力尤其是多级离心式泵的轴向力不平衡在日常生产中常常遇到，较好的了解泵的轴向力的产生对于生产中有效缓解轴向力，延长设备使用寿命，从而提高设备的经济运行能力十分有必要。
关键词：离心泵叶轮轴向力平衡
一、引言
离心泵在运转时，在其转子上产生一个很大的作用力，由于此作用力的方向与离心泵转轴的轴心线相平行，故称为轴向力。
流体作用在转子上的轴向力主要是由于其作用在叶轮两侧的压力分布不
对称而引起的，分为静态轴向力和动态轴向力两部分，采用平衡装置无法完全平衡，易引起机器本身及原动机（尤其是电动机）损坏，例如轴向力过大则造成烧瓦、断轴、密封隔板的损坏或增大止推轴承的摩擦，主轴、叶轮向进口方向移动致使叶轮与机壳摩擦，原动机负载加大；如果轴向力过小，则会引起转子的前后窜动。
二、转子产生轴向力分析[1]
三、离心泵产生的轴向力产生的原因
1.水泵叶轮的前后盖板上液体压力作用的面积大小不相等，前后泵腔中液体压强的分布也不对称。
因此，作用于叶轮前盖板上的液体压力和作用于吸入口的压力在轴向上不能与作用在后盖板上的
液体压力相平衡，从而造成一个轴向的力，这个力是轴向力的主要组成部分。
2.液体从叶轮吸入口流入又从叶轮出口流出，其速度大小和方向均不相同，液体动量的轴向分量发生了变化。
因此，根据动量定理，在轴向方向作用了一个冲力，或称动反力，此力指向叶轮后面。
3.轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，其方向视具体情况而定。
4.转子重量引起的轴向力，与转子的布置方式有关。
5.影响轴向力的其它因素。
简单的说轴向力的分力可分为以下四种：
①叶轮进出口流体的压力差差生的轴向力；②转子对流体做功而受到流体的反作用力的轴向分力；③转子安装后重心与几何中心的偏差产生的轴向分力；④轴承以及电机不平衡传递至转子的轴向力；
四、轴向力平衡方法
在大多数情况下，泵内的轴向力值是比较大的。
因此，必须设法平衡或消除作用在叶轮上的轴向力，否则，它将使转子串动甚至与固定零件接触，造成零部件损坏。
平衡轴向力的方法有：
1.用止推轴承平衡离心泵轴向力
如果止推轴承能可靠的承受轴向推力，这将是最有效的解决方法。
但由于轴向力通常较大，用止推轴承来平衡轴向力就会使泵的结构非常复杂。
所以，最好用水力方法来平衡轴向力。
但是这样就只有在降低离心泵效率的情况下才能做到这一点。
2.用背（副）叶片方法平衡轴向力
在叶轮后盖板上作几个径向肋筋——背（副）叶片，当叶轮旋转
时由于背叶片的作用，使作用与叶轮后盖板上的液体压力值下降，从而使作用于叶轮上的轴向力的到部分平衡。
3.用双吸叶轮平衡轴向力
双吸叶轮由于结构对称，能平衡轴向力。
但由于制造误差，或两侧密封环磨损不同，亦会存在一定的残余的轴向力。
4.用叶轮对称布置平衡轴向力
多级泵的叶轮半数对半数，面对面或者背靠背地按一定次序排列起来，可使轴向力相互平衡。
这种方法主要用于蜗壳式多级泵，有时也在节段式多级泵和潜水泵中使用。
5.用平衡鼓平衡轴向力，平衡鼓是个圆柱体，装在末级叶轮之后，随转子一起旋转
平衡鼓外圆表面与泵体间形成径向间隙。
平衡鼓前面是末级叶轮的后泵腔，后面是与吸入口相连通的平衡室。
这样作用在平衡鼓上的压差，形成指向背向吸入口的平衡力，该力用力平衡作用在转子上的轴向力a。
6.用平衡盘方法平衡轴向力
平衡盘平衡轴向力多用于多级节段式水泵，装在末级叶轮之后，随转子一起旋转。
7.用平衡孔或平衡管方法平衡轴向力
平衡孔这种平衡方式可以减少轴封的压力，也即减小轴向力，但不能完全平衡轴向力，其缺点是容积损失增加，另外，经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流相冲击，破坏了正常的流动状态，会使
泵的抗汽蚀性能下降，用平衡管，则结构变复杂。
参考文献
[1] 史维良，魏志刚，李成植. 浅析离心式转动机械轴向力的产生与平衡[j]. 化学工程与装备. 2008（12） .。