多级离心泵

多级离心泵工作原理及平衡盘的动态平衡孟国栋首先问大家一个问题，我们为什么选择使用多级泵？1、单级泵是指只有一只叶轮的泵，最高扬程只有125米；2、多级泵是指有两只或两只以上叶轮的泵，最高扬程可以达到1000米；3、在泵实际需要扬程小于125米时，可根据泵房面积、泵价格（多级泵一般比单级泵价格偏高）、等因素综合考虑该选用单级泵还是多级泵。单级泵和多级泵区别：1、单级泵一个叶轮工作，没有其他的兄弟姐妹帮忙；而多级泵有多个叶轮工作，有兄弟姐妹为它帮忙，所以说他的工作能力就高。就像一个人单独干活和多个人一起干活一样，做的功是不一样的。）一、组成二、泵的工作原理（附视频）三、轴向力的平衡四、平衡装置的动态平衡五、径向间隙、串量的测量及调整一、组成多级泵主要由定子，转子，轴承，轴封四大部分组成。转子部分主要由轴，叶轮，平衡盘，轴套等组成。泵的转子部件是由两个径向轴承和推力轴承部件完成径向支撑和轴向固定、推力轴承部件承受泵的水力平衡装置没有完全平衡的残余的轴向力。叶轮是按顺序装在轴上，所有叶轮都用卡环轴向固定在轴上，叶轮的吸入口都朝向泵的吸入端，泵轴的两端密封是用机械密封。泵的定子主要由轴承、首盖、进水段、导叶、出水段、尾盖等零件用拉紧螺栓连接而成，泵的进口段、中段、出口段的静止密封面是靠金属面加“o”形密封圈进行密封，在拆装泵时，对其密封面必须仔细保护。1、转子转子部分主要由轴，叶轮，平衡盘，轴套等组成。转子的结构对泵的整体结构，运行稳定性及产品性能都有密切联系，而主要的又表现为叶轮装配于轴上的方式。给泵叶轮滑配合于轴上，一个用来承受推向力的平衡盘和考虑热膨胀的齿形垫及压紧环，轴端套、密封环、挡套、轴套、锁紧螺母等件组成。叶轮一般采用闭式、后弯型叶轮。叶轮与轴之间有过盈，并热装在轴上。2、推力轴承径向轴承3、叶轮和导叶导叶是离心泵的转能装置，它的作用是把叶轮甩出来的液体收集起来，使液体的流速降低，把部分速度能头转变为压力能头后，再均匀地引入下一级或者经过扩散管排出。4、密封轴端密封已成为泵长期连续运行的最大威胁，为了克服这一薄弱环节，采用机械密封，冷却水为常温的工业水水温不超过33℃，进出水温差不超过10℃。二、多级泵的工作原理被输送的液体，在给定的压力下进入泵的吸入口，由于叶轮的作用，使液体的动能和势能都增加，液体进入导叶后，一部分动能转换为势能（每一级叶轮都配有一个导叶），导叶的反叶片在有利的水力特性下把液体输送下一级叶轮的入口。由于一级到另一级的这种过程的重复进行，每一级都增加了同样的压力，在通过末级导叶后，流体进入到筒形体的环形室，最后通过吐出口进入到吐出管路。（观看视频）三、产生轴向力的原因及如何平衡产生轴向力的原因：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。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；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；轴向力的平衡平衡措施：1、平衡孔2、平衡盘3、平衡管4、平衡鼓和平衡盘联合装置5、平衡鼓加止推轴承6、止推轴承7、采用双吸叶轮8、叶轮对称分布注：以上平衡装置只有平衡盘可以单独使用，其它都是配合使用。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、平衡盘装置以及平衡鼓、平衡盘组合等几种装置。也有采用双平衡鼓机构的（高压的水泵）。叶轮对称布置或采用平衡鼓装置，轴向力不能完全平衡，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的。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，一端是末级叶轮的高压区，另一端是与吸入口相连通的低压区。这样作用在平衡鼓的压差，形成了与叶轮上的轴向力相反的平衡力，其大小由平衡鼓直径决定。作用只是减小轴向力，但是不能完全平衡轴向力。平衡盘带平衡孔的叶轮叶轮对称分布双吸式叶轮四、平衡装置的工作原理是：叶轮的吸入口朝向泵的驱动端，每一级叶轮的后盖板所承受的液体压力都大于前盖板处的液体压力，而且的这个轴向力非常大，一般有几十吨到几百吨的力，所以泵就必须有一个轴向力的平衡装置，借以平衡泵转子指向吸入端的轴向力。从末级叶轮出来的带有压力的液体，经平衡座与调整套间的径向间隙流入平衡盘与平衡座间的水室中，使水室处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵的入口相连，其压力近似为泵的入口压力。这样在平衡盘两侧压力不相等，就产生了向后的轴向平衡力。轴向平衡力的大小随轴向位移的变化、调整平衡盘与平衡座间的轴向间隙(即改变平衡盘与平衡座间水室压力)而变化，从而达到平衡的目的。但这种平衡经常是动态平衡。平衡力平衡室，通过平衡管与入口连接PP1入口压力p2平衡盘多用于卧式多级泵，装在末级叶轮之后，随转子一起旋转。平衡装置中有两个间隙，一个是由轴套外圆形成的径向间隙b1，另一个是平衡盘内端面形成的轴向间隙b2，平衡盘外端面通过平衡室与泵吸入口相通。径向间隙前的压力是末级叶轮后泵腔的压力P3，通过径向间隙b1下降为P4，又经过轴向间隙b2下降为P5，即平衡盘后面的压力。平衡盘前面的压力P4大于平衡盘后面的压力P5，其压差在平衡盘上产生平衡力F，用以平衡作用在转子上的轴向力A。值得说明的是，平衡盘是靠泄漏产生压差来变化平衡力的，没有泄漏就不能达到轴向力的完全平衡，但可以设法在小的泄漏下产生大的平衡力变化。一般多级泵平衡盘的泄漏量为额定流量的3％～8％。平衡盘和平衡鼓不同，它能自动平衡轴向力，这是因为平衡盘两个间隙相辅相成的结果。平衡装置总压差Δp与两个间隙压差Δp1和Δp2之间的关系及各处压力的关系如下：Δp＝Δp1+Δp2，Δp＝P3-P5，Δp1＝P3-P4，Δp2＝P4-P5，在稳定的工况下，P3和P5一般是不变的，即Δp不变。这样，如果转子上的轴向力A大于平衡盘上的平衡力F，转子向左移动，轴向间隙b2减小，相应的Δp2增大，所以Δp1减小，P4增大，平衡力F增大，待增加到等于轴向力A，即达到平衡时，转子停止向左移动。反之，如果转子上的轴向力A小于平衡盘上的平衡力F，转子向右移动，轴向间隙b2增大，相应的Δp2减小，所以Δp1增大，P4减小，平衡力F减小，待减小到等于轴向力A，即达到平衡时，转子停止向右移动。泵在工作中，由于工况点的变化和密封环磨损等原因，轴向力也相应变化，转子作相应移动以达到新的平衡。但是由于惯性，移动的转子会超过平衡位置，到达另一方向的不平衡位置，于是平衡力再使转子往回走。所以平衡盘的工作工程是一个运动平衡的过程。泵在运转中，过大的轴向移动是不允许的，否则会使平衡盘研磨，转子发生振动，使转子失去稳定性。为了限制过大的轴向脉动，必须使轴向间隙变化不大的情况下，能使平衡力发生显著的变化，这就是平衡盘的灵敏度问题。轴瓦的拆卸1、在拆卸多级泵时，首先应对其两端的轴承(一般为滑动轴承)进行检查，并测量泵在长期运行(一个大修间隔)后轴瓦的磨损情况。轴瓦的径向间隙一般为1‰～1.5‰D(D为泵轴直径)，若测出的间隙超过标准，则应重新浇注轴瓦合金并研刮合格。此外，还应检查轴瓦合金层是否有剥离、龟裂等现象，若严重影响使用，则应重新浇注合金。在轴瓦检测完毕后，即可按顺序拆卸，并注意做好顺序、位置标记。泵径向间隙的调整1）泵体装完后，将两端的端盖、瓦架装好，即可调整转子与静子的同心度(抬轴)。2）对于转子与静子的同心度要求是：半抬等于总抬量的一半或者稍小一点，瓦口间隙两侧相等且四角均匀。3）抬轴的测量：未装轴瓦前，在两端轴承架上各装1只百分表，表的测杆中心线要垂直于轴中心线并接触到轴颈上。用撬棍在轴的两端同时平稳地将轴抬起，其在上下位置时百分表的读数差，就是转子的总抬量。4）将转子撬起，放入下瓦，此时百分表的读数应为转子半抬量，并且应该是总抬量的一半，否则就需进行调整。调整时如果轴承架下有调整螺栓，则只需松、紧螺栓即可。若无调整螺栓，则可调整轴瓦下面的垫片厚度。5）对于转子与静子两侧的同心度，一般借助轴瓦两侧瓦口间隙是否均匀来认定。放入下瓦后用塞尺测量轴瓦4个瓦口间隙，调整均匀且瓦口单侧间隙应为轴瓦顶部间隙的一半。转子总窜量的测量泵总窜量关系到叶轮出口中心线与导叶入口中心线的对中，直接影响水泵的效率及水泵的运行周期。此时不装轴承及密封，也不装平衡盘，而用专用套代替平衡盘套装在轴上，并上好轴套螺母，在轴端装一百分表，然后拨动转子，转子在前后终端位置的百分表读数差即是水泵的总窜量。测出的窜量数值与分级窜量进行比较，如有出入要分析原因并消除。水泵总窜量如果发生变化，则说明水泵各中段紧固螺栓有松动或水泵动静部分轴向发生磨损。转子半窜量的测量完成转子总窜量的测量调整后，将平衡盘、调整套装好并将锁母紧固到小装位置，架上百分表，前后拨动转子，百分表读数差即为转子半窜量。转子半窜量应为总窜量的一半，如半窜量与总窜量不符，应对调整套进行调整使之符合。在未拆除平衡盘的状态下测量水泵的半窜量，水泵的半窜量应该是水泵总窜量的一半，检查水泵半窜量与原始数据进行比较，可找出平衡盘磨损量及水泵效率降低的原因。窜量与抬量的调整工作窜量的调整泵都装有工作窜量调整装置，有的泵用推力瓦进行调整，有的泵用推力轴承进行调整，测量方法与转子测总半窜量方法一样，在推力轴承(或推力瓦)工作面或非工作面进行加减垫即可对工作窜量进行调整。当泵启动与停止而平衡盘尚未建立压差时，叶轮的轴向推力由推力轴承的工作瓦块承受。平衡盘一旦建立压差，叶轮的轴向推力就完全由平衡盘平衡，而推力盘与工作瓦块脱离接触。要达到这样的要求，将转子推向进口侧，使推力盘紧靠工作瓦块，此时平衡盘与平衡座应有0.1mm的间隙。若间隙过大或无间隙，可调整工作瓦块背部的垫片，也可调整平衡盘在轴上的位置。推力轴承在运行时的油膜厚约为0.2～0.3mm，要使推力轴承在泵正常运行时不工作，平衡盘与平衡座在运行时的间隙应大于0.3～0.45mm，只有这样推力盘才能处于工作瓦块和非工作瓦块不投入工作。如果推力轴承仍然处于工作状态，则应重新调整平衡盘与平衡座的轴向间隙。多级泵机械密封的安装多级泵密封压缩量测量时必须考虑到转子窜量的影响，否则将导密封压缩量数据测量的不准确。具体方法是将安装好平衡盘的转子推向入口侧，使平衡盘间隙保持为0.1mm。此时，测量出密封及密封腔的长度，用密封长度减去密封腔长度即为密封的压缩量。谢谢大家！