离心泵轴向力的平衡措施
离心泵轴向力计算式应用与平衡
离心泵轴向力计算式应用与平衡作者：于锡平来源：《科学与财富》2014年第02期摘要：离心泵在工作过程中，可靠运行的一个重要方面就是平衡部件（平衡盘或平衡鼓）和推力轴承的设计，一般在多级离心泵的叶轮上不考虑平衡轴向力的结构，因此，泵轴向力计算的准确程度影响到平衡部件、推力轴承的设计和使用寿命，本文经多年的设计实践，提出较理想的轴向力计算式，基本在设计卧式多级泵或立式多级泵的平衡盘或平衡鼓的部件时没有失误，可以借鉴。
关键词：离心泵；轴向力；计算式应用；平衡1. 轴向力产生的原因由于叶轮前后盖板因液体压力分布情况不同引起很大的轴向力，叶轮后盖板所受压强大于前盖板所受的压强，形成的压力差，方向自叶轮背面指向叶轮入口，这个力是泵轴向力的主要组成部分。
泵在正常运行时，叶轮吸入口的压力P1，叶轮背面的压力为P2，且P2>P1，因此沿着泵的轴向方向就会产生一个推力。
液体流经叶轮后，由于流动方向变化所产生的动压力F2，在多级离心泵中，流体通常由轴向流入叶轮，由径向流出，流动方向的变化是由于流体受到叶轮的作用力，因此流体也给叶轮一个大小相等、方向相反的反作用力。
扭曲叶片工作面和背面压力不同产生的轴向力。
对于立式泵，转子的重量也是轴向力的组成部分。
其它因素产生的轴向力。
2. 轴向力计算式探讨假定叶轮两侧间隙液体压力分布规律相同，则有轴向力F1=π/4（D21-dh2）ρg[HP-U22/8zg{1-（D21-d2h）/2D22}]，实际上，由于存在泄漏，轮盖两侧会有液体从外径处经轮盖密封流向吸入口，轮盘测则由于级间泄漏，有液体自高压级漏失到低压级，从叶轮内径处流向外经处，在轮盖测，液体做向心的径向流动，所以压力要减小，而在轮盘测，液体作离心的径向流动，所以，压力要增大，这样一来，轴向力F1的实际值比上式要大一些，所以，一般使用经验公式F1=（π/4）（D21-d2h）ρgkHi，其中，k为实验系数，与比转数有关，当nS=60-150时，k=0.6；当nS=150-250时，k=0.8；i为叶轮级数。
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
离心泵振动超标原因分析与对策
离心泵振动超标原因分析与对策摘要：针对离心泵振动故障问题，结合设备结构特点，从轴承状态、联轴器对中、零部件检查及轴向力平衡等方面对离心泵振动故障进行排查分析，确定离心泵振动超标原因，并通过各项优化，使泵振动从不允许运行状态转至良好状态，消除了设备运行设备隐患。
关键词：:离心泵；振动；原因分析；对策引言机泵作为化工行业中的主体设备，其良好运行状态是装置长周期运行的重要保障，但在实际运行过程中，机泵故障时有发生，其中振动就是常见的故障之一，且具有复杂性、多样性。
在日常维护中，离心泵轴向、径向振动值超标情况时有发生，如不及时处理，进一步引发轴承损坏、密封泄漏等故障，一方面影响设备自身安全运行，另一方面对企业稳定生产造成造成一定的影响。
因此，消除设备运行隐患，才能保障装置的长周期运行。
1 离心泵振动超标存在的危害按照离心泵振动热烈度评定等级划分，通常将离心泵划分为4个区域，分别是A区域、B区域、C区域和D区域，其中A区域属于优秀状态，B区域属于合格状态，C区域属于不合格状态，D区域属于不允许状态。
当离心泵在C区域或者D区域时，将会出现振动超标问题。
离心泵振动超标的危害主要表现在以下几个方面：（1）离心泵无法正常运作；（2）发生管路振动或者电机振动影响离心泵使用寿命；（3）带来机封损害问题、轴承损害问题以及油封损害问题等；（4）出现地脚螺栓松动情况、滤器损坏情况等；（5）带来一定噪声污染，影响工作人员身心健康；（6）严重情况下会对设备造成损伤问题或者损害问题。
因此，要有效控制离心泵振动问题，采取相应的预防措施，将振动控制在合理范围内，确保离心泵安全稳定运行。
2振动原因分析引起离心泵振动的原因通常伴随多重因素、多种原因的叠加共同作用而发生。
为确定离心泵的振动原因，结合离心泵结构，按照从外到内、从易到难的故障处理原则，对泵的运行工况、轴承状态、轴向力平衡、联轴器对中等8个方面进行全面排查分析［3］。
2.1泵轴原因轴泵是造成离心泵超标振动的一个重要原因，主要表现在以下两个方面。
多级离心泵轴向力平衡方法有哪几种？
(1)平衡鼓法这是一种径向间隙液压平衡装置，它装在最后一级叶轮和平衡室之间，和泵轴一起旋转的称为平衡鼓轮，静止部分称为平衡鼓轮头。
用一根管线平衡室与泵进口连通，这样平衡室内的压力就等于进口连通管线中损失压力之和。
平衡鼓法平衡原理：平衡鼓轮前面是最后一级叶轮的后泵腔，其压力接近于泵的排出压力，因而平衡鼓两个端面之间有一个很大的压力差，能够把平衡鼓轮向后推，从而带动整个转子向后移动。
如果我们设法使这个推力和离心泵的轴向力相等，就能够达到平衡轴向力的目的。
(2)平衡盘法(下图)：平衡盘是一种轴向间隙液压平衡装置。
装在最后一级叶轮与平衡室之间，和轴一起转动的称为平衡盘，静止不动的称为平衡环(套)。
平衡原理：从叶轮出来的一部分液体经过平衡盘与平衡环之间的轴向间隙漏入平衡室，再用管路把平衡室与泵吸入口连通，这时平衡盘背面所受的压力是平衡室压力。
平衡盘正面最小直径上受到的压力是泵的吐出压力，而在周界上是平衡室压力。
只要选择好平衡盘的内、外直径尺寸，就可以使平衡盘正面与背面的压力差和泵的轴向力相等，从而达到平衡的目的。
平衡盘法假如泵的轴向力增加，这额外的压力就会把泵的转子推向吸入口侧，从而使平衡盘和平衡环之间的端面间隙减小。
此时通过这个间隙的漏失量将减少，平衡室压力下降，这时平衡盘前后的压力差增加，将转子向吐出口方向推，直到与轴向力平衡为止。
反之，如果泵的轴向力减小，就会造成平衡盘与平衡环之间的轴向间隙增大，漏失量增加，平衡压力增高，直到又获得新的平衡为止。
(3)平衡盘与平衡鼓组合法(下图)：平衡盘与平衡鼓组合实际上是一种径向、轴向液压平衡装置。
高压多级离心泵普遍采用此法，平衡效果好，组合法的平衡原理与上述两法相同。
平衡盘与平衡鼓组合法(4)叶轮对称布置平衡法：在多级水平中开式离心泵中通常采用叶轮对称布置平衡法来平衡轴向力，使成组叶轮的吸人口方向正好相反，从而起到平衡轴向力的作用。
在泵上也要安装止推轴承。
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。
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。
离心泵轴向力分析和平衡方法探讨 曹昆朋
离心泵轴向力分析和平衡方法探讨曹昆朋摘要：在离心泵工作的过程中，转子会受到一个轴向推力，其和轴心线相互平行。
如果该力得不到有效的控制，在其作用下转子可能会出现一种轴向窜动的情况，这时就会引发转动部件以及固定部件之间直接接触，当这种情况发生就会引发泵零部件非正常运行。
对离心泵的轴向力产生和平衡方法作了详细的叙述，希望可以起到一定的作用。
关键词：离心泵；轴向力分析；平衡方法前言：高速离心泵的轴向力平衡方法有平衡孔、平衡管、背叶片、平衡鼓及平衡盘等方式。
背叶片通过降低叶轮盘侧流体压力，从而来减少叶轮盘侧的方向指向进口的轴向力，但会增加轴功，致使效率降低，不是高速泵轴向力平衡的首选方法。
叶轮对称分布是多级高速泵较有效的轴向力平衡方法，但结构较复杂，因此也不是理想的轴向力平衡方法。
在本文中对平衡方法进行了相关的探讨。
1.离心泵工作原理及基本性能1.1工作原理离心泵起到主要作用的是叶轮，液体能量主要是依靠叶轮旋转来获得的，其减速液体动能在蜗壳中被收集起来，将液体所具有的动能转变成压力能，而起到压送液体的作用。
当离心泵内充满液体的情况下，叶轮旋转产生离心力，在离心力作用下叶道内部的液体借助于叶片的作用甩向外围流进泵壳，通过排出管排出；另外液体还会受到离心力的作用从中心高速向四周流动，于是叶轮的中心部位压力降低，形成真空状态，且低于大气压力；因此，液体在这个压力差的作用下，由吸液池进入泵内，使离心泵能连续不断地进而进行一系列液体的吸入和流出。
1.2离心泵基本性能（1）离心泵的特点是具有大流量，而且相对稳定，但是需要注意的是可能会随着扬程发生变化。
（2）扬程在这一原理中的主要作用就是决定了离心泵当中的叶轮外径，以及叶轮自身的转速大小。
（3）扬程不仅仅与叶轮的外径与转速有关系，还与轴功率与流量之间存在一种对应关系。
（4）离心泵的吸入高度通常比较小，在实际操作当中可能会出现汽蚀现象。
（5）具有很高的转速，而且如果相对流量比较低，那么就会降低效率，如果相对流量比较高，效率也就会提高。
机械专业技术人员试题库(附答案)
机械专业技术人员试题库（附答案）一、填空题1、离心压缩机按气体运动方式可分为：离心式、轴流式、（离心轴流组合式）。
2、机械密封按运动方式分为旋转式和（静止式）。
3、压力容器的设计压力不得低于最高工作压力，装有安全泄放装置的压力容器，其设计压力不得低于安全阀的（开起）压力或爆破片的爆破压力。
4、压力容器上安全阀应垂直安装，并应装设在压力容器液面以上（气相）空间部分，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。
5、压力容器是指盛装（气体）、液化气体或最高工作温度高于等于标准的液体，承载一定压力，其范围规定为最高工作压力大于或等于（0∙1）Mpa,内直径大于等于（0.15）m,容积大于等于（0.025）m3的密闭设备。
6、汽轮机按作用原理分类，分为（冲动式）汽轮机和（反动式）汽轮机两种。
7、滚动轴承基本结构包括内圈、外圈、滚动体、保持架四个部分。
8、常用的三种管壳式换热器有固定管板式换热器、U型管式换热器、浮头式换热器。
9、压力容器的定期检验分为外部检查、内外部检查和耐压试验。
10、离心泵串联可以提高（扬程），并联可以提高流量。
11、设备润滑管理要求作到“三滤五定"。
三滤是指：从领料大桶到岗位储油桶、从岗位储油桶到油壶、（从油壶到加油点）；五定是指：定人、定点、（定质）、定量、（定时）。
12、压力管道的定义为：利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或等于S1Mpa的气体、液化气体、蒸汽介质或可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或等于标准沸点的介质，且工程直径大于（25mm）的管道。
13、液化气及瓦斯设施与管线在安装或检修完成后，必须按规定做（水压试验）和（气密试验），并要有一定的（保压时间），达到无渗漏，无显著变形与有均匀膨胀。
14、滚动轴承失效的基本形式有：（磨损失效）、疲劳失效、腐蚀失效等。
15、特种设备的使用单位，在特种设备投入使用前或投用后30日内必须到技术监督部门进行注册登记办理（使用证）。
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离心泵轴向力的产生
离心泵在运行过程中由于进出口压力的不同，以及 流体在泵的进出口的运动状态发生变化等因素，在 离心泵转子上产生不同方向和大小的轴向力，这些 轴向力的合力，会使离心泵的转子在其轴向窜动。 这种窜动的后果是严重的，会使泵的转子与固定零 件接触产生摩擦，造成泵零件的损坏以至不能工作。 因此必须消除或平衡掉这些轴向力，使泵可以正常 稳定的工作，保证离心泵的工作寿命。
离心泵轴向力的平衡措施
多级泵轴向力的平衡 （3）采用平衡鼓 平衡鼓是装在未级叶轮后的一个圆柱，跟随泵轴 一起旋转。
离心泵轴向力的平衡措施
平衡鼓装置，只能平衡轴向力，不能限制转子的位 置，且在工况变动时，转子会无规律的窜动，造成 残余不平衡力。因此装有平衡鼓产生的轴向力会使转子产生轴向位移，造成 叶轮和泵壳等动、静部件发生碰撞、摩擦和磨损； 还会增加轴承的负荷，导致机组振动、发热甚至损 坏，对离心泵的正常运行十分不利。所以必须重视 离心泵轴向力的平衡。
离心泵轴向力的平衡措施
单级泵轴向力的平衡 （1）采用平衡孔或平衡管 平衡孔法是在叶轮上开洞；会使流动损失增加，泵 效率下降。 平衡管法是将排出端漏入叶轮后密封环内的液体用 平衡管引回叶轮吸入口；会增加泄漏损失。 两者都简单可靠，但只能平衡70%-90%的轴向力， 其余的要用止推轴承承担，并且降低了泵效率，故 只用在小型泵上。
离心泵轴向力的平衡措施
单级泵轴向力的平衡 （2）双吸叶轮 叶轮形状对称，两侧压力基本平衡，多用于大流量
离心泵轴向力的平衡措施
单级泵轴向力的平衡 （3）采用背叶片 在叶轮的后盖板上加铸几个径向肋筋，称为背叶片。 能减少轴端密封处的液体的压力，防止杂质进入轴 封。
离心泵轴向力的平衡措施
多级泵轴向力的平衡 （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，此方法平衡多级泵的 轴向推力效果较好，但泵壳结构较为复杂。
离心泵轴向力的平衡措施
多级泵轴向力的平衡 （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。
离心泵轴向力的平衡措施
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，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，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，因此一般都 配有推力轴承。