大型离心泵的结构与运行.pdf

筑龙网 w w w . z h u l o n g . c o m 1 大型离心泵的结构与运行赵万勇( 甘肃工业大学流体机械及流体动力系,甘肃兰州 730050) 摘要: 针对提灌和城市供水泵站使用的大型离心泵出现的泵轴和密封环损坏以及电机窜轴等问题,理论分析是由于单蜗室泵在偏离设计工况下运行形成径向力所致,故建议实际运行时应使泵在设计工况下运行,并且在制造大型离心泵时可采用双蜗室结构以尽可能消除径向力,以使泵运行平稳。关键词: 离心泵;径向力;蜗室中图分类号: 文献标识码: C 文章编号: 1000-4602(2001)07-0058-04 我国北方地区由于地形特点所需提灌泵站扬程都较高,一般都超过 1 MPa , 有些还是多级泵站,大多选用双吸离心泵。一些大城市因供水量大、管路长,也都选用大型双吸离心泵供水。这种泵耐汽蚀与受力性能都较好,运行平稳,维修方便。但在运行中也常出现一些问题,如泵轴与轴套接触的表面,以及轴套端面等处易发生疲劳破坏,对轴需进行喷涂合金粉末修复才能继续使用,否则就要报废。另外,有的泵站为了抗磨蚀的需要,将材质为铸铁的密封环换成了低碳钢板制成的密封环,从泵启动到打开,出口阀门之间常发生抱轴现象,泵体密封环和叶轮密封环之间粘接,必须加大密封环间隙才能正常启动,而密封环间隙加大就会降低容积效率,影响泵站的经济运行。上述问题在大型泵站时有发生,困扰着安全正常运行,需要从根本上加以解决。 1 原因分析了解发现,国产的大型双吸离心泵几乎都是单蜗室泵,即采用螺旋形压水室。造成使用螺旋形压水室的原因有两方面,其一是设计方法,一般对于大型泵可靠的设计方法是相似换算,即选取一个各方面性能优良、泵型和比转数相同的筑龙网 w w w . z h u l o n g . c o m 2 小泵作为模型泵,相似放大流道尺寸,通常小泵是单蜗室也就造成了大泵也是单蜗室;其二是追求泵的高效率,因担心使用双蜗室等其他结构会增加过流表面, 增大水力损失而降低效率。当然单蜗室泵具有制造比较方便、泵性能曲线高效区域比较宽、车削叶轮后泵效率降低比较小等优点,所以多数大型离心泵仍采用单蜗室结构。单蜗室泵在偏离设计工况运行时,水力上会产生与泵轴垂直方向的径向力。特别是大型泵在启动( 零流量) 时,将产生很大的径向推力作用于叶轮上,造成过度增加轴的挠度,这能引起密封环的快速磨损,或者对于使用粘性材料的密封环将发生咬合粘接,造成事故。挠度过大会造成泵轴与电机轴偏心,使电机窜轴。同时,径向力对于转动轴是一个交变载荷,在轴承跨度较大的双吸泵内,由于金属材料的疲劳,常常发生泵轴的损坏。根据以上分析可知,目前大型离心泵所发生泵轴和密封环损坏的原因,是单蜗室泵在偏离设计工况或零流量下运行时形成的径向力所致。 2 径向力的产生和计算 径向力的产生原因在设计螺旋形压水室时,设计思想是在设计流量下液体从叶轮中均匀流出, 并在蜗室中作等速运动,即蜗室只起收集液体的作用,在扩散管中才将液体的一部分动能变为压能,因此,螺旋形压水室是在一定的设计流量(Qd) 下为配合一定的叶轮而设计的。设计的蜗室断面面积为线性变化,在设计流量下蜗室可以基本上保证液体在叶轮周围做均匀的等速运动,此时叶轮周围压力大体是均匀分布的,在叶轮上面也就不会产生径向力,叶轮和蜗室是协调一