轴向力平衡问题是一个关系到泵的正常工作与寿命长短的重要问题。离心泵轴向力平衡的方法有多种，单级泵中常用的有平衡孔、平衡管、背叶片、双吸叶轮等，多级泵常用的方法有叶轮对称布置法、平衡鼓、平衡盘、双密封环等。这些方法的一个共同特点是实际上不能完全平衡轴向力（虽然从理论上讲如平衡盘、双吸叶轮、叶轮对称布置等法可以完全平衡轴向力，但实际上由于制造后形体上的差异导致不能完全平衡），所以采用这些方法的同时，必须采用有轴向止推能力的滚动轴承来承受剩余的轴向力。

　　为解决离心泵泵轴动密封的介质泄漏问题，发展了磁力传动栗和屏蔽泵。在这类泵中，由于泵轴全部沉浸在被输送流体介质中，支持泵轴的轴承只能用被输送介质来润滑，即所谓“自润滑泵”，因而需用润滑油与脂来润滑的滚动轴承，在磁力传动泵和屏蔽泵中不能用。所以在这类自润滑泵中迫切需要有一种能够完全平衡轴向力的方法。

　　一种带有双密封环和平衡孔的浮动叶轮，可以实现自动平衡全部轴向力。在磁力栗和屏蔽泵中采用这种浮动叶轮，在各种工况下，栗轴将不再承受任何轴向力，这将极大地减轻泵对于轴承的要求，对提高磁力泵、屏蔽泵的可靠性有很大的好处。

　　在离心泵中采用浮动叶轮自动平衡轴向力的方法15年前就已有人提出m，但至今未见广泛应用。主要原因有二，其一是对这种浮动叶轮自动平衡全部轴向力的原理缺乏透彻的理论分析，其二是还有一些应用中的具体技术问题有待解决。

　　种方法，虽然有过挫折，但终认识到这不失为一种好方法，尤其对多级泵，在总扬程很篼、轴向力很大的情况下。

　　在本文中，作者对浮动叶轮完全自动平衡轴向力的原理作了分析，对实际应用中碰到的技术问题做了具体的叙述。

　　2结构与原理2.1浮动叶轮的基本结构是这种浮动叶轮用于管道泵之典型结构形式。它有上下两个密封环。在叶轮的下盖板与涡壳的下侧板间设置的是下密封环，其直径为如，间隙为，轴向宽度为h.在叶轮的上盖板上与涡壳的上侧板间设置的是上密封环，其直径为如，间隙为轴向宽度为k.这种叶轮是以滑动配合安装在泵轴上的，它在轴向力的作用下，可以自由地沿轴向上下浮动。

　　水泵技术2002.5所以在涡壳的上下侧板上设置了上下两个凸台止推面，作为这种叶轮的上下浮动极限。同时还要在叶轮上盖板中心的凸台上开设若干个平衡孔。两凸台面的间距记为，叶轮浮动时的变化范围是0　　离心叶轮在运转的时候受到的轴向合力f可表述为：其中，K是叶轮两面液体压差引起的轴向力；是液体动反力引起的轴向力；G是叶轮重量在轴向的分量。

　　设A为叶轮进口压力ft为叶轮出口压力内为平衡腔中的压力Kn.为叶轮前液流的轴面速度Fm3为液流刚流出叶轮时的轴面速度人为的速度矢量与轴线之间的夹角则有。

　　泵运行的时候，在任何工况下，只要上面（1）式的合力F为零，就实现了轴向力的完全平衡。

　　分析（4）式不难发现，只要如、如取值合理，（4）式是有解的。这就是说，从理论上看，这种浮动叶轮只要设计合理，可以实现轴向力的完全平衡。

　　平衡腔中的压力朽，一般有/ 　　平衡腔Z中的压力是怎样随着泵工况的变化而调节的呢当泵运行在额定工况时，叶轮悬浮在某个确定的位置上，此时泵轴向力的合力为零，轴向力完全平衡。如果泵的工况点朝着流量增大的方向变动，减小（5）式右边的力也减小，轴向力合力方向向下，叶轮就要向下浮动，83间距增大，从而使平衡腔的压力Pz随之减小，使（5）式左边的力减小。当泵在新的工况点运行稳定之后（即ft稳定），叶轮也会下浮到一个新的位置停下来，此时的Pz值会再次使等式（5）成立，达到新的平衡。

　　如果泵的工况点朝着流量减小的方向变动，ft增加，（5）式右边的力也增加，轴向力合力方向向上，叶轮就要向上浮动，8，间距缩小，从而使朽随之增加，使（5）式左边的力也增加。当泵在新工况点运行稳定之后，叶轮就会上浮到一个新的位置停下来，达到轴向力新的平衡。

　　3设计参数的定量分析根据上节原理分析可知，平衡腔内的压力是否能够随着泵工况的变化得到及时而适量的调节，是实现轴向力完全自动平衡的关键所在，而决定平衡腔压力调节能力的重要设计参数有二个：和尺1=扣/扣。

　　平衡孔的数目n应与叶轮的叶片数相等。平衡孔直径应根据这样的原则来确定，使/1个平衡孔的总面积等于上密封环间隙决定的泄漏面积的倍，即=4尺根据作者的实践经验，取这是一个重要的设计参数。根据作者的实践经验，如果设计时幻取值不当，泵运行时常常导致下密封环迅速磨损。为揭示与ft的定量关系，对（5）式整理可得：如上指出，密封腔压力朽一般有A　　叶轮浮动的大间距可按S3m与平衡孔中心距扣构成的通流面积为平衡孔总面积的3倍来确定，即小的数值，如。2mm. 4应用实例式泵）电机功率90kW，这4台多级立式泵，安装于大庆采油九厂，连续运行。1991年检修时发现运行时间长的两台泵，大部分叶轮的进口密封环严重磨损，泵不能继续运行。分析认为出口密封环如取值太小，值偏低，叶轮平衡腔压力调节能力不够。1992年在原叶轮毛坯上将如加大到126nmi，=1.286，泵大修后恢复运行，半年后检发现叶轮下密封环仍有效严重的磨损。

　　1993年3月泵重Iff设计，改为上进流，加大出口密封环如=144mm，私=1. 47.一年后大修时看到叶轮进口密封环磨损情况不明显，已满足泵安全运行的要求。

　　这是作者早采用浮动叶轮的泵，由于缺乏经验，设计上反复修改。但值得欣慰的是这4台泵直到2002年4月仍在正常运行，此例也是取得较多实际知识的例子。

　　式泵）这是两台12级立式泵，下进流。1992年7月在胜利油田安装并投运，同年10月发生故障停车检修发现，所有叶轮的进口密封环全部磨损，主要原因是当地含水原油水质矿化度高，严重的水垢已将叶轮上的平衡孔堵死，平衡腔压力不能调节。这个实例说明水垢严重的地区，浮动叶轮方法不能用，有待研制一种泵用电磁防垢器来解决。

　　（3）Csg90/20x7型磁力传动输油泵泵性能参数：流量90m3/h，扬程20mx这是3台7级立式磁力传动泵，下进流。

　　1996年3月设计，同年7月在塔里木油田塔中四临时输油站安装并投人试运行，半年后停泵检看到浮动叶轮工作正常，上下密封环无磨损痕迹。

　　S/20型磁力传动泵5m3/h，扬程20m，电机功率2.这是一台由IS泵改型而成的卧式单级磁力传动泵，1995年10月设计，1996.2~1997.10在实验台上累计运行了960小时，主要目的是研究浮动叶轮自动平衡轴向力的原理、主要设计参数的数量关系，以及用于磁力传动泵的相关技术问题。实验结果表明，上述浮动叶轮参数是很好的，近千小时的运行，频繁的启动、停车，没有发现任何磨损痕迹。卧式泵中，叶轮重量在轴向的分量为零，启动、停车过程都不受影响。

　　x（6-12）型油罐泵电机功率1.lkW和2.2kW，效率36这是潜没式多级油罐泵，直接安装在油罐上，抽输油罐内的原油。1994~2001年间在大庆、华北、辽河、大港、中原等油田推广使用160台，在用户的检修中，无一发现浮动叶轮工作不正常的情况，八年来几乎所有用户都不购买泵配件。

　　5结论=1.8-2.8）可以实现离心泵轴向力的完全自动平衡。它对于总扬程篼、轴向力大的多级泵来说是非常有效的。它用于磁力泵和屏蔽泵，可以极大地减轻轴承的负担并简化泵的结构。水垢严重的场合不能用。更大的适用范围有待进一步探讨。