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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
来源:
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:
环节 | 措施 |
设计阶段 | 优化流道对称性,提高水力模型精度 |
制造阶段 | 严格控制叶轮加工精度与装配同心度 |
安装阶段 | 确保进出口管路对中,避免附加应力 |
运行维护 | 定期检查密封环磨损情况,及时更换 |
S型单级双吸中开式离心泵凭借其双吸叶轮的对称结构,天然具备优异的轴向力自平衡能力,是大流量、低汽蚀泵型的理想选择。然而,面对实际工况的复杂性,仍需结合平衡孔、平衡管、推力轴承等辅助手段,实现全工况下的稳定运行。
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