自平衡多级泵运行时的转子平衡原理
在泵启动后,当电机带动轴上的叶轮高速旋转时,充满在叶轮内的液体在叶片带动的离心力作用下,从叶轮中心沿着叶片间的流道甩向叶轮的四周,使压力和速度同时增加,经过导壳的流道而被引向次一级的叶轮,这样,逐次地流过所有的叶轮和导壳,进一步使液体的压力能量增加。将每个叶轮逐级叠加之后,就获得一定扬程,将井下液体举升到地面,这就是多级离心泵的工作原理。
普通的多级泵在运行时,逐级所形成的压力叫轴向力,会将转子推向进水端一侧,为了平衡这个轴向力,普通多级离心泵都设置了平衡装置,使转子整体保持在腔体的中间位置工作,不与泵体摩擦。
一般多级泵都采用平衡盘方法平衡轴向力。工作原理是:安装在转子上的平衡盘与安装在泵体上的平衡板相互作用,将转子(叶轮)定位在腔体的中间位置工作,为了减少平衡盘与平衡板之间的摩擦,利用自身的水压推开平衡盘形成间隙;多级泵运转时,叶轮逐级向上增压,轴向力逐渐增大,当压力推到最末级时,水压会推动平衡带动转子向压力小的方向平衡室P方向移动,移到某一位置,平衡力F与轴向力AA=Q1+Q2+Q3+Q4Q5…)相等时,转子就停止移动,使平衡盘与平衡板之间不直接摩擦,形成水面摩擦,从而保证平衡装置的正常运行,平衡了轴向力,这个间隙也就在0.05~0.2mm之间。
这种平衡装置中有两个间隙,一个是平衡盘端面与平衡板之间有一个轴向间隙b1;另一个是平衡盘套和平衡套之间有一个径向间隙b2.多级泵的轴向力是否平衡,对于这台水泵是否正常稳定运行起决定性的作用。泵在运转中,频繁启动,水中泥沙都会造成平衡盘与平衡板之间的磨损,长期使用,会使泵的轴向间隙变大,过大的轴向移动是不允许的,这是各制造厂家都有要求的,否则,会使平衡盘研磨,叶轮与腔体摩擦,转子发生振动,严重会损坏设备。
但是自平衡泵就是采用的转子之间自我内部平衡轴向力,取消了平衡装置,这样有几个好处:
1、取消了平衡装置也就不需要平衡水泄漏,提高了水泵运行的效率,减少了能量损失。
2、平衡装置在启动的时候处于不稳定的状态,会与泵体碰撞摩擦,导致泵体以及平衡盘等的磨损,需要频繁更换零件。
3、平衡装置还需要安装平衡管路等额外零件,增加了损坏风险,也增加了装置的检修复杂程度。