專利名稱：動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置的制作方法
技術領域：
本發明主要涉及調控多級離心泵在運行過程中軸向力變化的調控裝置。
背景技術：
軸向力是影響離心泵平均壽命的主要因素之一。在現有技術中，對于單級單吸離心泵，平衡軸向力的方法是在葉輪后蓋板上設密封環(稱后密封環)并使該密封環范圍以內的泵腔與吸入口相連通，使得葉輪前、后蓋板上所承受的壓力基本抵消，殘余軸向力由推力軸承來承擔。連通方法有兩種一種是在后密封環范圍以內葉輪后蓋板上開平衡孔，另一種是用卸荷管(回水管)將該范圍內的泵腔與吸入口相連通。其卸荷管直徑一般在10mm左右，出廠以后卸荷管直徑不再變化。多級離心泵葉輪數至少在兩個以上，多則十幾個甚至更多。平衡軸向力的方法有，A.蝸殼式多級離心泵，有螺旋形壓水室，殼體通常是水平中開的，采用葉輪對稱布置方法來平衡軸向力，殘余軸向力由推力軸承來承擔；B.山西陽泉市水泵廠ZL96217016.X名稱為“節段對置蝸殼式多級渣漿泵”的實用新型專利公開的是節段蝸殼式多級渣漿泵；C.傳統節段式離心泵全部葉輪同方向安裝在一根泵軸上，各級壓水室為徑向導葉式，定子用拉緊螺栓沿軸向拉緊為一體。這種泵長期以來一直采用末級葉輪后的平衡盤或平衡鼓(又稱卸荷盤)來平衡軸向力；D.本發明人在ZL02114680.2名稱為“葉輪對稱布置的分段式多級離心泵”的發明專利公開了一種單吸多級節段式離心泵，葉輪分布呈近似對稱狀態，殘余軸向力由推力軸承來承擔。上述各種結構形式的多級離心泵無論是蝸殼式的還是徑向導葉式的，其平衡軸向力的方法一般分兩類一類是用對稱布置的方法使整臺泵軸向力基本平衡，由推力軸承來承擔殘余軸向力；另一類是全部葉輪同方向安裝，用平衡盤使整臺泵的軸向力達到動態平衡，或者使用平衡鼓(卸荷盤)的平衡力與整臺泵的軸向力達到基本平衡，而殘余軸向力仍然由推力軸承來承擔。上述泵的軸向力在出廠前已調整好，在運行過程中不再進行調控軸向力的工作。
但是，泵在運行期間，由于多級離心泵多數情況使用在礦井下或野外農田灌溉中，運行環境條件較差，被泵送的液體中常含有一定量的固體顆粒，泵內磨損的速度隨含雜量和顆粒度的加大而急劇加快，導致大量的泵遠遠達不到行業標準規定的首次大修期(8000小時以上)就已損壞，有的泵甚至只能使用數百小時。對此]在該行業解決的方法往往是解體檢修，甚至令換新泵。非計劃性停機現象屢屢發生，嚴重影響了正常生產。
本發明人根據多年的觀察和研究，發現隨著泵運行時間的延長，單吸葉輪前后密封間隙都會因磨損而逐漸加大，前密封間隙的加大使得葉輪前蓋板所承受壓力分布較低，后密封間隙的加大使得葉輪后蓋板所承受壓力分布升高，二者都引起軸向力沿著指定單吸葉輪進水口側的方向增大以致引起推力軸承的損壞。傳統單吸單級離心泵對上述泵運行過程中軸向力增大沒有具體應對措施，只是這種軸向心力變化增量較小，變化速度較慢，表現出的危害不十分的嚴重。而在多級泵的實際運行過程中，所有的密封間隙都會因磨損而逐漸增大，各個密封間隙的磨損都會導致每級葉輪兩個蓋板外的壓力分布發生變化，每級葉輪承受的軸向心力隨著運行出現增量，多級離心泵中多數葉輪這種軸向心力增量比單級泵情況還要大得多。多機泵全部葉輪所承受的軸向心力的增量迭加在一起，表現為整臺多級泵運行過程中出現的軸向心力增量。這個增量與單級泵情況相比有三個顯著的特點一是量值大，二是變化快，三是方向和大小會隨對稱布置與否和對稱布置的具體方式而有所不同。這往往會導致整臺多級泵的實際軸向力值超出設計規定的軸向力變化范圍，而導致多級離心泵的損壞，也是工程實踐中多級離心泵故障率遠較單級離心泵故障率高得多的最根本、最主要的原因。事實是現有技術中，多級離心泵比單級離心泵因軸向力過大而造成的故障率高得多。總之，運行過程中出現的軸向心力增量是多級離心泵因軸向力過大而造成各種故障的根源。
發明內容
本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置。當多級泵在運行過程中由于各種密封間隙的磨損而出現軸向力增量時，通過調整調控裝置中的節流機構調節流量使其進、出口兩端的壓力差達到預定值，從而控制多級泵中兩個特定腔體內的壓力分布平均值之差達到預定值，對泵運行過程中因密封間隙磨損而出現軸向力增量進行及時恰當的反方向抵償，從而延長多級泵的平均無故障工作時間(MTBF)，提高泵的平均使用壽命。
本發明的目的可以通過采用以下技術方案來實現一種動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，包括有連通管(3-3、3-6)，其兩端設有與泵體相聯接的進口端管接頭(3-4)和出口端管接頭(3-5)，其主要特點是還包括在連通管(3-3、3-6)上設有節流機構(3-1)。將其與多級泵的高壓腔與低壓腔連通后，通過調整節流機構(3-1)孔內徑的大小，可以調控軸向力的大小及方向。
所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置還包括有在連通管(3-3、3-6)上設有監測機構壓力表(3-2)或壓差計(3-2’)。根據發明人多年的研究和試驗，當將調控裝置與多級泵的高壓腔與低壓腔連通后，監測機構壓力表(3-2)或壓差計(3-2’)反映的高壓腔的壓力與多級離心泵軸向力存在函數對應的關系，通過壓力表或壓差計可以間接監測軸向力的大小及方向。
本發明所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置還包括有連通管(3-3、3-6)的管徑為多級泵泵口徑的1/4-3/4。
節流機構(3-1)還可為在連通管(3-3、3-6)上設有法蘭盤(3-7、3-8)，兩盤之間至少設有兩個不同孔徑的節流環(3-9)。
節流機構(3-1)還為在連通管(3-6)出口端管接頭(3-5)或在連通管(3-3)進口端管接頭(3-4)上至少設有兩個不同孔徑的節流環(3-9)。
節流機構(3-1)還可以為兩端設有螺紋，并至少設有兩個不同孔徑的節流管(3-10)。
節流機構(3-1)還可為節流閥或為電動節流閥門。節流閥或電動節流閥門為開度能連續調節而且任一開度均能可靠保持。
本發明所述的監測機構壓力表(3-2)可設于與進口端管接頭(3-4)相聯接的泵體的高壓泵腔Qg上。
所述的監測機構壓差計(3-2’)可設于連通管(3-3、3-6)和出口端管接頭(3-5)相聯接的泵體的低壓泵腔Qd之間。
監測機構壓差計(3-2’)還可設于連通管(3-3、3-6)與進口端管接頭(3-4)相聯接的泵體的高壓泵腔Qg之間。
本發明的有益效果是，1.結構簡單，設計合理。
2.在泵運行的過程中由用戶根據調控裝置上設置的測試部件數值的變化來調整多級離心泵軸向力，使多級泵的軸向力始終處于設計規定的范圍以內，從而使多級離心泵的平均無故障工作時間(MTBF)及平均使用壽命大為延長。同時，由于可對多級離心泵葉輪總數i和葉輪的布置方式及其它過流部件作出比較靈活和適當的調整等，可使多級離心泵的效率有所提高。
3.調控裝置安裝在泵體的外部非常顯明和方便的位置，便于對其節流作用進行適時的調整。
4.適用于蝸殼式或是導葉式，臥式或立式等結構形式的多級離心泵。
以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述
圖1為本發明實施例1的主視圖。
圖2為本發明實施例2的主視圖。
圖3為本發明實施例3的主視圖。
圖4為本發明實施例4的主視圖。
圖5為本發明實施例5的主視圖。
圖6為本發明在葉輪對稱布置的多級離心泵上的應用的主視圖。
具體實施例方式實施例1見圖1，動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，有連通管3-3、3-6，其兩端設有與泵體相聯接的進口端管接頭3-4和出口端管接頭3-5，在連通管3-3、3-6上設有節流機構3-1。在連通管3-3、3-6上還設有監測機構壓力表3-2或設有壓差計3-2’。連通管3-3、3-6的管徑為多級泵泵口徑的1/2。節流機構3-1為在連通管3-3、3-6上設有法蘭盤3-7、3-8，兩盤之間設有六個不同中孔孔徑的節流環3-9。
實施例2動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，節流機構3-1為在連通管3-6出口端管接頭3-5上至少設有兩個不同中孔孔徑的節流環3-9。其監測機構壓差計3-2’設于連通管3-3、3-6和與出口端管接頭3-5相聯接的多級泵的泵體的低壓泵腔Qd之間。其它結構與實施例1相同。
實施例3動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，節流機構3-1為兩端設有螺紋，并至少設有兩個不同中孔孔徑的節流管3-10。其它結構與實施例1相同。
實施例4動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，節流機構3-1為節流閥或為電動節流閥門。
實施例5動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，節流機構3-1為在連通管3-3、3-6進口端管接頭3-4上至少設有兩個不同中孔孔徑的節流環3-9。監測機構壓力表3-2設于與進口端管接頭3-4相聯接的泵體的高壓泵腔Qg上。其監測機構壓差計3-2’設于連通管3-3、3-6與進口端管接頭3-4相聯接的泵體的泵體的高壓泵腔Qg之間。
應用例見圖6，本發明在葉輪對稱布置的多級離心泵上的應用的主視圖。
為型號MDZ85-67X6的葉輪對稱布置的單吸六級離心泵，整臺泵分為前部和后部兩組，1為泵的前部結構，2為泵的后部結構，前部葉輪和后部葉輪進口方向相反。多級泵的總級數為偶數，前、后部葉輪總數相等。以上總體布置方式可使前、后兩組葉輪所承受的軸向力大部互相抵消。在分前、后兩部對稱布置的或近似對稱布置的多級離心泵，其前部葉輪進水口指向驅動端，后部指向非驅動端，在前部末葉輪1-3上設有后密封環1-9，在后密封環1-9范圍以內的腔體1-4上開調控孔1-6，用調控裝置3將調控孔1-6與前部前數級葉輪的吸入腔1-2或前部吸入段的吸入室1-1通過回流孔1-7、1-8相連通。調控孔16與調控裝置3的進口管接頭3-4連接，調控裝置3的出口管接頭3-5與前部中段1-2或前部吸入段的吸入室1-1相連通。輸送液體的主液流從前部吐出段壓出后，通過與泵進、出口等直徑的管路與后部吸入段的吸水室2-2相連通，最后從后部吐出段壓出。后部軸承體2-3上安裝配對角接觸球軸承2-4。
整臺泵出廠前，通過實測給出調控軸向力的監測值
安裝調控裝置節流孔的孔徑最小的節流片3-9，使整臺多級泵的殘余軸向力達到監測機構壓力的初始值，如泵出口壓力為3.98MPa，流量為85m3/h，其監測機構壓力的初始值為1.34MPa，隨著多級泵運行過程中密封間隙的磨損軸向力將發生變化，但是由于此種結構形式的多級泵在運行中前、后部絕大多數葉輪有關密封間隙對稱磨損的原因，運行中的實際軸向力與腔體1-4內的壓力或者與腔體1-4與前部術級葉輪之前葉輪的吸入室或前部吸入室之間的壓力差存在有比較確切的一一對應關系，隨著前、后部吐出段間軸套部位泄漏間隙及前部末級葉輪后密封環密封間隙的磨損引起對應的泄漏量逐步加大，使得前部術級葉輪后密封環范圍的腔體1-4內壓力升高，從而壓力表3-2或壓差計3-2’的顯示值變大，整臺多級泵的殘余軸向力由-fm開始逐漸地由負變零進而變為正向。殘余軸向力的正向最大允許值fm與開始時的負向軸向力-fm絕對值相等，亦等于設計時選用雙向推力軸承所允許的軸向力的最大值，當殘余軸向力達到監測機構壓力達到調控值2.08MPa。再由用戶將節流片3-9更換為孔徑較大的節流片3-9，使軸向力的變化重復上述“-fm-零值-fm”的變化過程，對應的壓力表3-2顯示值重復上述1.56MPa-2.08MPa或壓差計3-2’重復上述“ΔPmin-ΔPmax”的變化過程。每經歷一個變化過程，就將節流片3-9更換為孔徑更大的節流片3-9，直至將所有備用5個節流片3-9全部用完，再對泵進行檢修。更換一個節流片3-9的周期與所泵送液體的清潔程度(含雜量及其顆粒度)、各種密封間隙所使用材質及其它一些具體設計參數有關。
只要壓力表3-2或壓差計3-2’的顯示值處于規定的范圍內，則殘余軸向力也就處于-fm、fm之間。殘余軸向力是隨泵的流量變化的，因此這種泵出廠時要給出“調控裝置壓力表讀數極小值Pmin、極大值Pmax-進、出口壓力(流量)”曲線或者給出“壓差計讀數極小值ΔPmin、極大值ΔPmax-進、出口壓力(流量)”曲線，該曲線還應按安裝后泵的實際吸入真空度進行調整，以便在運行中隨時間接監測軸向力的變化情況。
權利要求
1.一種動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，包括有連通管(3-3、3-6)，其兩端設有與泵體相聯接的進口端管接頭(3-4)和出口端管接頭(3-5)，其特征是還包括在連通管(3-3、3-6)上設有節流機構(3-1)。
2.如權利要求1所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括有在連通管(3-3、3-6)上設有監測機構壓力表(3-2)或壓差計(3-2’)。
3.如權利要求1或2所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括有連通管(3-3、3-6)的管徑為多級泵泵口徑的1/4-3/4。
4.如權利要求3所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括所述的節流機構(3-1)為在連通管(3-3、3-6)上設有法蘭盤(3-7、3-8)，兩盤之間至少設有兩個不同孔徑的節流環(3-9)。
5.如權利要求3所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括所述的節流機構(3-1)為在連通管(3-6)出口端管接頭(3-5)或在連通管(3-3)進口端管接頭(3-4)上至少設有兩個不同孔徑的節流環(3-9)。
6.如權利要求3所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括所述的節流機構(3-1)為兩端設有螺紋，并至少設有兩個不同孔徑的節流管(3-10)。
7.如權利要求3所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括所述的節流機構(3-1)可為節流閥或為電動節流閥門。
8.如權利要求2所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括所述的監測機構壓力表(3-2)可設于與進口端管接頭(3-4)相聯接的泵體的高壓泵腔Qg上。
9.如權利要求2所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括所述的監測機構壓差計(3-2’)可設于連通管(3-3、3-6)和出口端管接頭(3-5)相聯接的泵體的低壓泵腔Qd之間。
10.如權利要求2所述的動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，其特征是還包括所述的監測機構壓差計(3-2’)可設于連通管(3-3、3-6)與進口端管接頭(3-4)相聯接的泵體的高壓泵腔Qg之間。
全文摘要
本發明主要涉及調控多級離心泵在運行過程中軸向力變化的調控的裝置。一種動態調控多級離心泵軸向力的調控裝置，包括有連通管 (3－3、3－6)，其兩端設有與泵體相聯接的進口端管接頭(3－4)和出口端管接頭(3－5)，其主要特點是還包括在連通管 (3－3、3－6)上設有節流機構(3－1)。將其與多級泵的高壓腔與低壓腔連通后，通過調節節流機構內徑的大小，可以調控軸向力的大小及方向。本發明結構簡單，設計合理。適用于蝸殼式或是導葉式，臥式或立式等結構形式的多級離心泵。
文檔編號F04D15/00GK1811191SQ200510041698
公開日2006年8月2日 申請日期2005年1月30日 優先權日2005年1月30日
發明者陸雄 申請人:陸雄