CN100455823C - 动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法 - Google Patents
动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明主要涉及调控多级离心泵在运行过程中轴向力变化的方法。尤其涉及叶轮全部同方向安装用平衡盘对轴向力进行动态平衡的多级离心泵在运行过程中当轴向力发生变化时对其进行调控的方法。本发明当多级泵在运行过程中由于各种密封间隙的磨损而出现轴向力增量时,通过调整调控装置中的节流机构调节调控装置中的泄漏流量使其平衡室内的压力分阶段性的降低,相应的引起平衡盘的平衡力分阶段的增大,对泵运行过程中因密封间隙磨损而出现轴向力增量进行及时恰当的反方向抵偿,从而延长多级泵的平均无故障工作时间(MTBF),提高泵的平均使用寿命。本发明结构简单,设计合理。适用于蜗壳式或是导叶式,卧式或立式等结构形式的多级离心泵。
Description
技术领域:
本发明主要涉及调控多级离心泵在运行过程中轴向力变化的方法。尤其涉及叶轮全部同方向安装用平衡盘对轴向力进行动态平衡的多级离心泵在运行过程中当轴向力发生变化时对其进行调控的方法。
背景技术:
多级离心泵在运行过程中,轴向力是随工况变化的。为使在各种工况下轴向力都得到平衡,很大一部分多级离心泵使用了平衡盘机构。用平衡盘平衡多级离心泵轴向力时,多级泵的全部叶轮同方向安装在泵轴上,所有叶轮进口方向指向泵的吸水室6-10,运行中各级叶轮承受的轴向力全部指向吸水室6-10且随泵的工况发生变化。在泵转子上末级叶轮6-1后同时装入平衡盘6-5,使平衡盘运转中所承受的轴向力(称平衡力)与泵的总轴向力在任何情况下大小相等而方向相反,达到动态平衡。这种平衡装置中有两个密封间隙,一个是轮毂(轴套)与泵体之间有一个径向间隙6-2,另一个是平衡盘6-5端面与平衡环6-3(固连于泵体上)端面之间有一个轴向间隙6-4。平衡盘6-5后面的平衡室6-6通过其上的开孔用连通管(俗称平衡水管或回水管)与泵的吸入口相连通。这种多级泵运转时,转子是沿轴向来回窜动的,因此在驱动端与非驱动端均装入允许轴向窜动的圆柱滚子轴承。当某一工况各级叶轮承受的轴向力增大时使轴向间隙6-4间隙值减小,引起径向间隙6-2内泄漏量减小导致径向间隙6-2两端压力差降低,这会引起轴向间隙6-4内压力升高,从而使平衡盘的平衡力随之加大,达到自动平衡;相反,当某一工况各级叶轮承受的轴向力减小时使轴向间隙6-4的间隙值增大,从而使平衡盘的平衡力随之减小,亦达到自动平衡。总之,动态平衡时,不同工况轴向间隙6-4的间隙值是不同的,轴向力和平衡力达最大值时,轴向间隙6-4的间隙值取最小值(或称下限值)b1;轴向力和平衡力达最小值时,轴向间隙6-4的间隙值取最大值(或称上限值)b2;一般情况下,轴向间隙的间隙值在b1与b2之间变化。
但是,泵在运行期间,由于多级离心泵往往使用在矿井下或野外农田灌溉中,运行环境条件较差,被泵送的液体中常含有一定量的固体颗粒,泵内磨损的速度随含杂量和颗粒度的加大而急剧加快。随着泵内所有叶轮前密封环密封间隙和所有叶轮之间级间密封间隙的磨损加大,导致泵的轴向力在所有工况下都沿着指向进水口的方向增大,要求平衡盘的平衡力增大,引起b2、b1逐渐减小,以致下限值b1趋于零之后,进而将平衡盘6-5的端面向平衡环6-3的端面压紧,导致平衡盘6-5的端面和平衡环6-3的端面之间发生研磨。这种转子与定子之间的研磨是不允许的,但却或迟或早必然发生,轻则端面迅速磨损后泵转子推紧电机转子使电机转子推坏电机的轴承,重则导致两个端面烧死而发生整个转子抱死甚至断轴的故障。这样使大量的泵远远达不到行业标准规定的首次大修期(8000小时以上)就已损坏,有的泵甚至只能使用数百小时。对此在该行业解决的方法往往是解体检修,甚至另换新泵。非计划性停机现象屡屡发生,严重影响了正常生产。
发明内容:
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法。本发明当多级泵在运行过程中由于各种密封间隙的磨损而出现轴向力增量时,通过调整调控装置中的节流机构调节调控装置中的泄漏流量使其平衡室6-6内的压力从本发明所给定的初始压力开始,分阶段性的降低,相应的引起平衡盘的平衡力分阶段的增大,对泵运行过程中因密封间隙磨损而出现轴向力增量进行及时恰当的反方向抵偿,从而延长多级泵的平均无故障工作时间(MTBF),提高泵的平均使用寿命。
本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现:一种动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法,其主要特点是包括有:
A.在叶轮全部同方向安装用平衡盘对轴向力进行动态平衡的多级离心泵末级叶轮(6-1)的后部设有平衡盘(6-5),轮毂与泵体之间有径向间隙(6-2),平衡盘(6-5)端面与平衡环(6-3)端面之间有轴向间隙(6-4);在平衡室(6-6)的范围内的泵体上设有调控孔(6-8),用调控装置(3)将调控孔(6-8)与吸入段吸入室的回流孔(6-9)相连通,使平衡室(6-6)与吸入室(6-10)相连通。
B.在泵的非驱动端设有泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)。在泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)上设有轴向位移显示表。用于显示轴向间隙(6-4)的间隙值。
C.确定轴向间隙(6-4)下限间隙值b1为0.05-0.20mm。b1随泵的具体规格型号略有差异。
D.在调控装置(3)的连通管(3-3、3-6)上设有辅助监测机构压力表(3-2)或压差计(3-2’),用调控装置(3)中的节流机构(3-1)作为调控的执行机构调节调控装置(3)中的泄漏流量,使泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)所显示的轴向间隙下限间隙值b1在平衡盘的平衡力与多级离心泵的轴向力达到动态平衡时在0.05≤b1≤0.20mm之间,所述的轴向间隙(6-4)下限间隙值b1为0.08-0.15mm。
E.多级泵开始运行。
F.随着多级泵运行过程中泵内各级叶轮前密封环及级间密封环密封间隙的逐渐磨损,引起整台泵轴向力增大,从而引起平衡盘平衡力增大,导致轴向密封间隙下限值b1的取值从正常值开始逐渐减小,当b1的取值从正常值减小到最小允许值时,重复D步骤;多级泵继续运行。
G.当多级离心泵一直运行到用调控装置(3)中的节流机构(3-1)调节调控装置中的泄漏流量无法使得泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)的显示仪表所显示的下限间隙值b1从最小允许值增大到正常值,该多级泵已达到大修期,应对泵进行解体检修,在更换密封件及其它已磨损件后,重复D步骤,多级离心泵恢复运行。
所述的动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法还包括有所述的吸入段吸入室的回流孔(6-9)和调控孔(6-8)的直径为多级离心泵泵口径的1/4-3/4。
本发明所述的泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)包括有在泵轴非驱动端设有安装孔(7-8),其内镶有滚柱(7-9),滚柱(7-9)的端面与挺杆(7-11)之间设有滚珠球(7-10);轴承体端盖(7-13)固连与泵体,挺杆(7-11)上设有突肩,在挺杆(7-11)上设有压紧弹簧(7-12),轴向压紧滚珠球(7-10);挺杆(7-11)从轴承体端盖(7-13)穿出,轴承体端盖(7-13)与压盖(7-15)固连,轴承体端盖(7-13)及压盖(7-15)的内孔组合成为挺杆(7-11)的导向孔,压盖(7-15)的内孔和挺杆(7-11)间设有导向键(7-16);传动块(7-17)与挺杆(7-11)末端以锥孔配合,并由螺帽(7-18)压紧;在传动块(7-17)上设有轴向位移传感器。轴向位移传感器为在轴承体端盖(7-13)的凸台上设有传感器座(7-25),传感器盒(7-24)通过传感器位置调整螺钉(7-23)固连于传感器座(7-25),线位移传感器(7-22)设于传感器盒(7-24)内,在传动块(7-17)上设有传感器测杆臂(7-20),其与线位移传感器(7-22)的测端(7-21)的相连。其上设有轴向位移显示表。用于显示轴向间隙(6-4)的间隙值。此装置另行申请专利。
本发明所述的调控装置(3),包括有连通管(3-3、3-6),其两端设有与泵体相联接的进口端管接头(3-4)和出口端管接头(3-5),在连通管(3-3、3-6)上设有节流机构(3-1);节流机构(3-1)为在连通管(3-3、3-6)上设有法兰盘(3-7、3-8),两法兰盘(3-7、3-8)之间至少设有两个不同中孔孔径的节流环(3-9)。有连通管(3-3、3-6)的管径为多级泵泵口径的1/4-3/4。此装置也另行申请专利。
所述的动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力方法,调控装置(3)还包括所述的节流机构(3-1)为两端设有螺纹,并至少设有两个不同中孔孔径的节流管(3-1’)。
所述的调控装置(3)还包括所述的节流机构(3-1)为节流阀或为电动节流阀门。
本发明的有益效果是,
1.结构简单,设计合理。
2.由泵的用户在泵运行过程中调整调控装置的执行机构来对泵运行中出现的轴向力增量进行及时和恰当的反方向抵偿,由调控装置的监测机构来直接或间接监测执行机构的反向抵偿工作是否恰当合理。省工省时,方便快捷,可防止非计划性停机现象,从而使多级离心泵平均无故障时间(MTBF)及平均使用寿命大为延长,泵的可靠性指标成倍增长,使其远远超出行业标准的规定。同时由于对泵的总级数i、叶轮布置方式及其它过流部件作出比较灵活和适当的调整等,可使多级离心泵的效率有所提高。
3.调控装置的执行机构和调控装置的监测机构均安装在泵体的外部非常明显和方便的位置,便于对多级离心泵轴向力增量进行及时和恰当的抵偿。
4.适用于蜗壳式或是导叶式,卧式或立式等结构形式的多级离心泵。
附图说明:
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述:
图1为本发明的应用实施例1主视图。
图2为本发明的泵用平衡盘轴向位置测定装置实施例1主视示意图。
图3为本发明的泵用平衡盘轴向位置测定装置实施例2主视示意图。
图4为本发明的调控装置实施例1的主视图。
图5为本发明的调控装置实施例2的主视图。
具体实施方式:
应用例:见图1,叶轮全部同方向安装用平衡盘对轴向力进行动态平衡的单吸四级节段式离心泵。
A.在叶轮全部同方向安装用平衡盘对轴向力进行动态平衡的多级离心泵末级叶轮6-1的后部设有平衡盘6-5,轮毂与泵体之间有径向间隙6-2,平衡盘6-5端面与平衡环6-3端面之间有轴向间隙6-4;在平衡室6-6的范围内的泵体上设有调控孔6-8,用调控装置3将调控孔6-8与吸入段吸入室的回流孔6-9相连通,使平衡室6-6与吸入室6-10相连通。吸入段吸入室的回流孔6-9和调控孔的直径为多级离心泵泵口径的1/2。
B.在泵的非驱动端设有泵用平衡盘轴向位置测定装置7,其上设有轴向位移显示表,及时显示轴向间隙6-4的间隙值。
C.确定轴向间隙6-4下限间隙值b1为0.08-0.15mm。
D.在调控装置(3)的连通管(3-3、3-6)上设有辅助监测机构压力表(3-2)或压差计(3-2’),用调控装置3中的节流机构3-1作为调控的执行机构调节调控装置3中的泄漏流量,使泵用平衡盘轴向位置测定装置7所显示的轴向间隙下限间隙值b1在平衡盘的平衡力与多级离心泵的轴向力达到动态平衡时在0.08≤b1≤0.15mm之间。
E.出厂前完成上述步骤。
F.多级泵开始运行。
G.当多级离心泵一直运行到用调控装置3中的节流机构3-1调节调控装置中的泄漏流量无法使得泵用平衡盘轴向位置测定装置7的显示仪表所显示的下限间隙值b1从最小允许值增大到正常值,该多级泵已达到大修期,应对泵进行解体检修,在更换密封件及其它已磨损件后,重复D步骤,多级离心泵恢复运行。
当多级离心泵一直运行到调控装置3中的节流机构3-1调节调控装置中的泄漏流量无法使得泵用平衡盘轴向位置测定装置7的显示仪表的显示值从最小间隙值增大到正常值b或增大到正常值b/2时,该多级泵已达到大修期,应对泵进行解体检修,在更换密封件及其它已磨损件后,重复D步骤,多级离心泵恢复运行。
泵用平衡盘轴向位置测定装置实施例1,见图2,泵用平衡盘轴向位置测定装置7在泵轴非驱动端设有安装孔7-8,其内镶有滚柱7-9,滚柱7-9的端面与挺杆7-11之间设有滚珠球7-10;轴承体端盖7-13固连与泵体,挺杆7-11上设有突肩,在挺杆7-11上设有压紧弹簧7-12,轴向压紧滚珠球7-10;挺杆7-11从轴承体端盖7-13穿出,轴承体端盖7-13与压盖7-15固连,轴承体端盖7-13及压盖7-15的内孔组合成为挺杆7-11的导向孔,压盖7-15的内孔和挺杆7-11间设有导向键7-16;传动块7-17与挺杆7-11末端以锥孔配合,并由螺帽7-18压紧;在传动块7-17上设有轴向位移传感器。在泵用平衡盘轴向位置测定装置7上设有轴向位移显示表。轴向位移传感器为在轴承体端盖7-13的凸台上设有传感器座7-25,传感器盒7-24通过传感器位置调整螺钉7-23固连于传感器座7-25,线位移传感器7-22设于传感器盒7-24内,在传动块7-17上设有传感器测杆臂7-20,其与线位移传感器7-22的测端7-21的相连。
泵用平衡盘轴向位置测定装置实施例2,见图3,泵用平衡盘轴向位置测定装置7,轴向位移传感器还可以有所述轴向位移传感器为在传动块7-17的径向设有凹槽,杠杆臂8-2驱动端a插入槽中,小平面镜8-1设于杠杆臂8-2另一端并与其垂直,可绕位于镜平面的轴线O自由转动,O的轴端为顶尖,顶尖座与防水防尘罩7-19或与轴承体端盖7-13固连,杠杆臂8-2沿着杠杆臂ao方向2-5米远处的A点设有一小型平行光管或小电筒8-3,且在垂直于oa的方向设置钢板尺8-4。其余结构与上例相同。
调控装置实施例1:见图4,有连通管3-3、3-6,其两端设有与泵体相联接的进口端管接头3-4和出口端管接头3-5,在连通管3-3、3-6上设有节流机构3-1。在连通管3-3、3-6上还设有监测机构压力表3-2。连通管3-3、3-6的管径为多级泵泵口径的1/2。节流机构3-1为在连通管3-3、3-6上设有法兰盘3-7、3-8,两法兰盘3-7、3-8之间设有六个不同中孔孔径的节流环3-9。
调控装置实施例2:见图5,节流机构3-1为节流阀或为电动节流阀门。其余结构与上例相同。
Claims (7)
1.一种动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法,其特征是包括有:
A.在叶轮全部同方向安装用平衡盘对轴向力进行动态平衡的多级离心泵末级叶轮(6-1)之后设有平衡盘(6-5),轮毂与泵体之间有径向间隙(6-2),平衡盘(6-5)端面与平衡环(6-3)端面之间有轴向间隙(6-4);在平衡室(6-6)的范围内的泵体上设有调控孔(6-8),用调控装置(3)将调控孔(6-8)与吸入段吸入室的回流孔(6-9)相连通,使平衡室(6-6)与吸入室(6-10)相连通;
B.在泵的非驱动端设有泵用平衡盘轴向位置测定装置(7);
C.确定轴向间隙(6-4)下限间隙值b1为0.05-0.20mm;
D.在调控装置(3)的连通管(3-3、3-6)上设有辅助监测机构压力表(3-2)或压差计(3-2’),用调控装置(3)中的节流机构(3-1)作为调控的执行机构调节调控装置(3)中的泄漏流量,使泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)所显示的轴向间隙下限间隙值b1在平衡盘的平衡力与多级离心泵的轴向力达到动态平衡时在0.05≤b1≤0.20mm之间;
E.多级泵开始运行;
F.随着多级泵运行过程中泵内各级叶轮前密封环及级间密封环密封间隙的逐渐磨损,引起整台泵轴向力增大,从而引起平衡盘平衡力增大,导致轴向密封间隙下限值b1的取值从正常值开始逐渐减小,当b1的取值从正常值减小到最小允许值时,重复D步骤;多级泵继续运行;
G.当多级离心泵一直运行到用调控装置(3)中的节流机构(3-1)调节调控装置中的泄漏流量无法使得泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)的显示仪表所显示的下限间隙值b1从最小允许值增大到正常值,该多级泵已达到大修期,应对泵进行解体检修,在更换密封件及其它已磨损件后,重复D步骤,多级离心泵恢复运行。
2.如权利要求1所述的动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法,其特征是还包括有所述的吸入段吸入室的回流孔(6-9)和调控孔(6-8)的直径为多级离心泵泵口径的1/4-3/4。
3.如权利要求1所述的动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法,其特征所述的泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)包括有在泵轴非驱动端设有安装孔(7-8),其内镶有滚柱(7-9),滚柱(7-9)的端面与挺杆(7-11)之间设有滚珠球(7-10);轴承体端盖(7-13)固连与泵体,挺杆(7-11)上设有突肩,在挺杆(7-11)上设有压紧弹簧(7-12),轴向压紧滚珠球(7-10);挺杆(7-11)从轴承体端盖(7-13)穿出,轴承体端盖(7-13)与压盖(7-15)固连,轴承体端盖(7-13)及压盖(7-15)的内孔组合成为挺杆(7-11)的导向孔,压盖(7-15)的内孔和挺杆(7-11)间设有导向键(7-16);传动块(7-17)与挺杆(7-11)末端以锥孔配合,并由螺帽(7-18)压紧;在传动块(7-17)上设有轴向位移传感器。
4.如权利要求3所述的动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力的方法,其特征所述的泵用平衡盘轴向位置测定装置(7)的轴向位移传感器为在轴承体端盖(7-13)的凸台上设有传感器座(7-25),传感器盒(7-24)通过传感器位置调整螺钉(7-23)固连于传感器座(7-25),线位移传感器(7-22)设于传感器盒(7-24)内,在传动块(7-17)上设有传感器测杆臂(7-20),其与线位移传感器(7-22)的测端(7-21)的相连。
5.如权利要求1所述的动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力方法,其特征是所述的调控装置(3),包括有连通管(3-3、3-6),其两端设有与泵体相联接的进口端管接头(3-4)和出口端管接头(3-5),在连通管(3-3、3-6)上设有节流机构(3-1);节流机构(3-1)为在连通管(3-3、3-6)上设有法兰盘(3-7、3-8),两法兰盘(3-7、3-8)之间至少设有两个不同中孔孔径的节流环(3-9)。
6.如权利要求5所述的动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力方法,其特征是所述的调控装置(3)还包括有连通管(3-3、3-6)的管径为多级泵泵口径的1/4-3/4。
7.如权利要求5所述的动态调控用平衡盘平衡轴向力的多级离心泵轴向力方法,其特征是所述的调控装置(3)还包括所述的节流机构(3-1)为节流阀或为电动节流阀门。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20090128 Termination date: 20130130 |