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研究双箭潜水泵轴向力平衡的新方法

来源:http://www.tjsjqsb.com/news/84.html    发布时间:2017-02-07    点击:996

  潜水泵属多级离心泵,其轴向力是客观存在的,轴向力不仅影响水泵向高扬程发展,而且还影响泵的使用寿命和效率。叶轮、导流器是潜水泵的两个重要水力元件。通过调查表明,潜水泵的事故停车很多事由于水泵轴向力太大,造成了潜水电机石墨推力轴承很快磨损,甚至将石墨推力轴承压裂,多以寻找简单而有效的轴向力平衡的新方法,尽可能减少或者消除轴向力,是潜水泵的研究课题之一,常用的轴向力平衡的方法有:叶轮开平衡孔、叶轮对称布置、采用平衡盘。

  潜水泵受井径的限制,其特点是径向短、轴向长。因此在潜水泵设计中,一般采用在叶轮开平衡孔的方法来减少轴向力,剩余轴向力由电机推力轴承承受。由于剩余轴向力的存在,又因为电机承受轴向力是有限的,这就影响了潜水泵的使用寿命和向高扬程的发展。

双箭潜水泵

  对潜水泵而言,轴向力的形成是由液体作用在叶轮后盖板压力分布不同而产生作用在叶轮上的轴向力,液体从叶轮进口到出口液流方向发生变化引起的作用在叶轮上的动反力,轴头的水压力及转子体的重力的合力。假设轴向力指向叶轮吸入口方向为正,反之为负。

  对分轴向力的计算,目前还没有一种有效的方法,传统方法是假设叶轮盖板与泵体之间的间隙为定值,一种情况认为密封环泄露量小到可以忽略不计,潜水泵腔内液体以等角速度旋转,分析得出液体压力沿半径的分布律;另一种情况认为密封环严重磨损的情况下,泄漏量达到非常大的数值,潜水泵腔内的液体不受任何外力按动量矩守衡规律运动。得出液体压力沿半径分布规律,而实际压力分布应介于两极限之间,这就是分轴向力无法精确计算的原因。

  研究潜水泵轴向力平衡新方法,一是用加大叶轮后密封环平衡轴向力,为了分析方便,我们先在叶轮前后密封环外径相同时液体坐在叶轮上的轴向力;二是潜水泵轴向力平衡装置平衡轴向力,其径向间隙由叶轮后密封环、壳体、平衡装置构成,轴向间隙由石墨盘、不锈钢盘构成,平衡装置的腔体与大气想通。当潜水泵工作时,泵产生压力经径向间隙和轴向间隙减压后达到平衡装置的腔体,在间隙内形成了一定的泄漏量。根据文献,间歇内的流动式由沿圆周方向的剪切流和沿间歇长度方向的压差流合成,并且剪切流不影响间歇的泄漏量,有根据液体的连续性定理可知,径向间隙和轴向间隙的泄漏量应相等,而泄漏量又与间隙几何寸有关,按照比原理,在保持一定的泄漏量下,可以设计轴向力平衡装置。

  综上所述表明,由于平衡装置的作用,产生了与叶轮吸入口方向相反的轴向力,设计好的平衡装置可以完全平衡轴向力。


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