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平衡盤(balance disc)是多級離心泵特有的軸向力平衡元件,通常熱套在泵軸末級葉輪之后的高壓端。其核心任務(wù)只有一句話:把葉輪產(chǎn)生的巨大軸向推力削減到軸承可以長期承受的范圍,從而避免轉(zhuǎn)子“竄軸”、動靜件擦碰、軸承過熱燒毀等惡性事故。 1. 力平衡——泵運(yùn)行時,每級葉輪兩側(cè)壓力不等,形成指向吸入端的合力,數(shù)值可達(dá)數(shù)十千牛。平衡盤利用“高壓側(cè)引壓—低壓側(cè)泄壓”方式,在盤兩側(cè)人為制造一個反向壓力差,產(chǎn)生與軸向推力方向相反的“平衡力”,使二者大部分抵消。 2. 動態(tài)定位——平衡盤并非把軸向力降到零,而是讓剩余 10 %~20 % 由推力軸承承擔(dān);同時通過“泄漏-壓力反饋”閉環(huán),使轉(zhuǎn)子始終懸浮在某一微小區(qū)間(0.05~0.15 mm)內(nèi),完成自動對中。 3. 壽命延長——軸向載荷下降后,軸承、機(jī)械密封、葉輪口環(huán)的磨損速率呈指數(shù)級降低,泵連續(xù)運(yùn)行周期可由8000h提高到30000h以上。 平衡盤機(jī)構(gòu)由“三件套”組成:隨軸旋轉(zhuǎn)的平衡盤、固定在泵殼上的平衡板(環(huán))、與吸入腔相通的平衡管(室)。高壓液體從末級葉輪后腔經(jīng)徑向間隙 b 進(jìn)入盤前腔室,壓力由 P 降至 P′;盤背面經(jīng)平衡管與泵入口相通,壓力接近 P0(低壓)。當(dāng) P′>P0 時,盤兩側(cè)產(chǎn)生向后的軸向力 F′。設(shè)計泄漏量一般為額定流量的 1 %~3 %。 1. 單平衡盤型——最經(jīng)典,適用于軸向力 5~50 kN、出口壓力 ≤18 MPa 的多級泵;結(jié)構(gòu)簡單,但盤-板直接接觸時易咬合。 2. 平衡鼓-盤組合型——在盤前增加一個固定徑向間隙的“平衡鼓”,用于承擔(dān)大部分壓降,平衡盤僅作精細(xì)調(diào)節(jié),可顯著降低盤面磨損,適用于高壓鍋爐給水泵(20~30 MPa)。 ![]() 3. 雙室平衡盤——將盤前腔一分為二,引入中間壓力,形成兩級減壓,緩沖效應(yīng)更好,防止“負(fù)剛度”引起的劇烈振蕩。 4. 自平衡多級泵(無盤型)——采用對稱布置葉輪或雙吸葉輪,理論上完全取消平衡盤,根除磨損弊端,但造價高、軸向尺寸長,多用于高壓石化流程泵。 - 盤 40CrNiMoA 鍛件表面淬火 HRC50~55; - 板采用錫青銅 ZCuSn10P1 或不銹鋼堆焊司太立合金; - 徑向間隙 b = 0.08~0.15 mm,軸向間隙 b0 = 0.10~0.20 mm,按泵級數(shù)和直徑成比例選取。 檢修時應(yīng)測盤內(nèi)孔、外圓跳動≤0.02 mm,平面度≤0.01 mm;若出現(xiàn)周向貫通劃痕或裂紋,必須換新。安裝時用紅丹粉檢查接觸面積≥80 %,并按規(guī)定力矩均勻鎖緊平衡水管法蘭。 |
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