S型单级双吸中开式离心泵如何有效平衡轴向力？

发布时间：

2025-12-18 11:41

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在工业供水、城市给排水及大型水利工程中，S型单级双吸中开式离心泵因其高效、稳定、大流量等优点被广泛应用。然而，轴向力的控制是影响其长期安全运行的关键因素。那么，S型单级双吸中开式离心泵如何有效平衡轴向力？

轴向力是指沿泵轴方向作用在转子上的合力。在离心泵运行过程中，若轴向力得不到有效平衡，将导致以下严重后果：

轴承过早磨损，缩短使用寿命；

叶轮与泵体发生摩擦，造成损坏；

振动加剧，影响系统稳定性；

严重时可能导致泵组停机甚至安全事故。

因此，轴向力的平衡是保障S型单级双吸泵可靠运行的核心技术之一。

S型单级双吸泵的轴向力来源

尽管S型泵采用双吸结构，理论上具有自平衡能力，但在实际运行中仍存在多种轴向力来源：

1. 叶轮两侧压力不平衡液体从叶轮中心吸入，经离心作用向四周甩出，出口形成高压区，入口为低压区。由于密封环间隙的存在，高压液体泄漏至叶轮背面，导致前后盖板受力不均，产生轴向推力。

2. 流体动反力液体流动方向由轴向转为径向，动量变化产生反作用力，部分转化为轴向分力。

3. 密封环泄漏差异两侧密封环磨损不均或制造公差，导致泄漏量不同，破坏压力对称性。

4. 转子重力（立式安装时）对于立式S型泵，转子自身重量也会叠加为轴向载荷。

双吸叶轮的自平衡机制对称设计是关键

S型单级双吸泵之所以能有效平衡轴向力，核心在于其双吸式叶轮的对称结构设计，具体体现在以下三个方面：

1.叶片对称布置

双吸叶轮相当于两个单吸叶轮“背靠背”组合而成，液体从两侧同时进入叶轮中心。叶片在圆周上对称分布，通常采用0°交错角度设计，确保两侧受力均衡。

2.流道结构对称

泵体与泵盖构成的叶轮工作室在左右两侧完全对称，使液体在两侧的流动状态一致，压力分布趋于均匀。

3.盖板面积相等

叶轮前后盖板在密封环外径处的投影面积相等，使得高压区产生的轴向力在理论上相互抵消。

在理想工况下，双吸叶轮可消除90%以上的轴向力，极大减轻轴承负荷。

实际运行中的残余轴向力及应对策略

尽管双吸结构具备自平衡能力，但受多种因素影响，仍存在残余轴向力，主要源于：

泵体吸入流道不对称，导致两侧流量不均；

密封环间隙泄漏差异；

制造与装配误差；

非设计工况运行（如小流量或超流量）。

为应对残余轴向力，通常采用以下辅助平衡措施：

1.设置平衡孔

在叶轮后盖板上开设若干小孔，使部分高压液体回流至低压区，调节压力分布，减小轴向力。

2.安装平衡管

通过外部管道将叶轮背面高压区与进口低压区连通，实现压力平衡，适用于大功率泵型。

3.采用平衡鼓或推力轴承

对于高扬程或立式S型泵，可加装平衡鼓结构，或选用能承受双向载荷的推力轴承，进一步提升轴向力承载能力。

要实现S型单级双吸泵轴向力的最优平衡，需从以下环节协同发力：