多級離心泵平衡盤原理

多級離心泵平衡盤的工作原理

平衡盤能自動平衡軸向力，是因為平衡盤兩個間隙(徑向間隙和軸向間隙)相輔相成的結果。平衡盤是靠洩漏產生壓差來變化平衡力的，沒有洩漏就不能達到軸向力的完全平衡。平衡盤的工作過程是一個運動平衡的過程。

平衡盤裝置由平衡板、平衡盤組成。其工作原理是：從末級葉輪出來的帶有壓力的液體，經平衡板與平衡盤間的徑向間隙流入平衡盤與平衡板間的水室中，使水室處於高壓狀態。平衡盤後有平衡管與泵的入口相連，其壓力近似為泵的入口壓力。這樣平衡盤兩側壓力不相等，就產生了向後的軸向平衡力。軸向平衡力的大小隨軸向位移的變化、調整平衡盤與平衡板間的軸向間隙(即改變平衡盤與平衡板間水室壓力)而變化，從而達到平衡的目的。但這種平衡經常是動態平衡。

從末級出來的帶有壓力的液體，經過平衡板與平衡盤間的徑向間隙流入平衡盤前的空腔中，空腔處於高壓狀態。平衡盤後有平衡管與泵入口相連，其壓力近似為入口壓力。這樣平衡盤兩側壓力不相等，因而也就產生了向後的軸向推力，即平衡力。平衡力與軸向力相反，因而自動地平衡了葉輪的軸向推力。當葉輪的軸向推力大於平衡盤的平衡力時，泵轉子就會向入口側移動，並由於慣性的作用，這種移動並不會立即停止在平衡位置上，而是要超出限度，引起平衡盤軸向間隙過量減小，使洩漏量減少，平衡盤前空腔的壓力升高，於是平衡盤上平衡力增加，並超過葉輪的軸向推力，把轉子又拉向出口側。同樣這個過程是有慣性的，使平衡盤的軸向間隙增大，引起平衡力小於軸向推力，轉子又向入口側移動，重複上述過程。這個過程是自動的，在泵工作時，轉子始終是在某一平衡位置上這樣軸向竄動著，不過竄動量極小，從外觀上很難看出來。

平衡盤安裝在多級泵的末級葉輪背後，平衡盤除輪轂(或軸套)與泵體之間有一個間隙b外，在盤與泵體之間還有一個軸向間隙b0，平衡盤的背後則是通入口管的平衡室。末級葉輪背後的高壓液體流向徑向間隙b，壓力從P降到P′，由於P′大於P0(平衡室壓力)，平衡盤兩側產生一壓力差，壓力P′液體將平衡盤推向後面並經間隙b0流向平衡室，這推開平衡盤的力即為平衡力，與轉子的軸向推力方向相反。

當葉輪上的推力大於平衡力時，轉子就向前移，使間隙b0減小，減少了洩漏量，而壓力P′則增高，也就增加了平衡力，轉子不斷前移，P′也不斷增高，當移到某一位置時，平衡力與軸向推力相等，亦即達到了平橫，由於慣性，運動著的轉子不會立即停止在平衡位置上，還要繼續移動，軸向間隙b0還會繼續變化，直到因阻力而停止，但停止的位置並非平衡位置，此時平衡力超過軸向力，所以又使轉子向相反方向即向後移動，即又開始了一個新的平衡迴圈。這樣多次反覆動作，一次比一次移動的少，最後可穩定下來，使轉子停留在新的平衡位置上。當泵的工況發生變化時，軸向力也就會又如上所述重新調節。

可以看出，平衡盤的平衡狀態是動態的，即轉子是在某一平衡位置上作衰減脈動，當工作點改變時，轉子會自動的移動到另一平衡位置上作軸向衰減脈動。平衡盤的軸向脈動不宜過大，也就是間隙b0變化範圍不宜過大。這決定於徑向間隙b的大小。b過大，使P′接近P，即使b0再大，也不會變化，即失去了自動平衡的能力。若b過小，b0稍有變化，P′壓力即下降到P0，亦即P′變化幅度大。為保證轉子能順利的軸向移動，只能安裝徑向軸承。實踐證明，還要考慮平衡盤與平衡板、軸套等有磨損的危險。