一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，具体为一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法。

背景技术

离心泵是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵，离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路，离心泵在使用过程中会产生一定的径向力，特别是单叶片离心泵，由于其单一的叶片设计，使叶轮轴的离心力不均匀，从而容易产生径向力，当径向力使轴产生较大的挠度时，将引起密封环和轴套的迅速磨损，同时对于旋转着的轴，径向力是交变载荷，较大的径向力会使轴因疲劳向损坏等危害。

现有的单叶片离心泵大多未设置自平衡结构，这就导致其在使用过程中需要人工手动进行叶轮轴的离心力调节后才能消除离心泵的径向力，在此过程中离心泵无法使用，影响对液体的输送效率，为此，我们提出一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，具备通过利用离心泵进出口的流量控制阀可以对进入和排出的流量进行增加和减少，从而可以使单叶片离心泵中的径向力逐渐趋于平衡，方便离心泵的继续使用，当离心泵使用结束后再对其内部的叶轮轴进行维护，从而避免因离心泵出现径向力影响对液体的输送效率的现象等优点，解决了现有的单叶片离心泵大多未设置自平衡结构，这就导致其在使用过程中需要人工手动进行叶轮轴的离心力调节后才能消除离心泵的径向力，在此过程中离心泵无法使用，影响对液体的输送效率的问题。

(二)技术方案

为实现上述以使单叶片离心泵中的径向力逐渐趋于平衡，方便离心泵的继续使用，当离心泵使用结束后再对其内部的叶轮轴进行维护，从而避免因离心泵出现径向力影响对液体的输送效率的现象目的，本发明提供如下技术方案：

一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，包括以下步骤：

S1、离心泵信息的获取

根据所使用的单叶片离心泵的型号，获取该单叶片离心泵的工况流量、径向力平衡数值和出液口的绝对速度等数据信息；

S2、离心泵辅助部件的设置

离心泵在使用前通过在离心泵的液体出口处设置流量测试设备，在离心泵的液体进水处和液体出水处均设置流量控制阀，在离心泵的控制盒内设置用于控制流量测试设备以及流量控制阀的PLC控制器；

S3、离心泵运作时数据的获取

离心泵在使用过程中，流量测试设备对离心泵正常使用的流量和流速进行监测，通过对液体出口处的流量和流速进行分析，计算出使用过程中的工况流量，经过数据的处理，获得离心泵径向力的变化情况；

S4、径向力控制

通过对离心泵的径向力变化情况进行分析，PLC控制器通过流量控制阀改变进入到离心泵内的流量数值，从而对离心泵内叶轮的径向力进行平衡，从而对离心泵的径向力进行自平衡控制；

S5、平衡后离心泵径向力的检验

在对径向力平衡之后，重新获取液体出口处的流量和流速数据，通过获取的工况流量分析，从而获得平衡后的离心泵径向力的变化情况，并且可以通过对离心泵使用时的抖动情况和声响情况辅助进行分析判断。

优选的，所述步骤S1中，工况流量主要为最优工况流量数值以及其可进行上下浮动的区间，离心泵的径向力数据主要包括离心泵空转和抽水时径向力瞬态数据。

优选的，所述步骤S1中，该单叶片离心泵的径向力平衡数值可以通过建模模拟离心泵的运作，通过对该单叶片离心泵的径向力平衡数值模拟运作中的其他数据的分析和计算，获得该单叶片离心泵的径向力平衡数值。

优选的，所述步骤S2中，PLC控制器与流量检测设备、流速检测设备和流量控制阀之间电性连接。

优选的，所述步骤S3中，工况流量的计算公式如下：

S＝m/l

其中，S为工况体积流量或者标况体积流量，m为标况体积密度，l为工况体积密度流量。

优选的，所述步骤S3中，在偏离设计工况时径向力按下式计算：

P＝0.36(1-Q2/Qd)HB2D

其中，P为作用在叶轮上的径向力，Qd为设计流量，Q为实际实时流量，H为泵的扬程，B

优选的，所述步骤S3中，在实际实时流量大于或小于设计流量时，叶轮周围压力就不均匀，即产生了径向力，通过实际实时流量的变化情况获得离心泵径向力的变化情况。

优选的，所述步骤S4中，根据实验模拟确定合适的设计流量区间，并在区间的两端设置阀值，若液体出口处的实际流量超过两个阀值时，此时，PLC控制器控制流量控制阀对离心泵的进出水量进行调节。

优选的，所述步骤S4中，通过控制流量控制阀对离心泵的进水量进行调节，直至离心泵的出水量符合设计流量区间时，此时可以使离心泵的径向力进行平衡。

优选的，所述步骤S5中，在通过控制流量来平衡离心泵的径向力后，当离心泵使用结束后需要将离心泵进行拆卸，通过对叶轮轴进行配重等操作使其径向力消除。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，具备以下有益效果：

该单叶片离心泵径向力自平衡的方法，通过在单叶片离心泵的出水口设置流量和流速检测设备，从而可以对单叶片离心泵的实时的流量进行检测，当离心泵的出水口的流量超出设计流量的阀值后，通过利用离心泵进出口的流量控制阀可以对进入和排出的流量进行增加和减少，从而可以使单叶片离心泵中的径向力逐渐趋于平衡，方便离心泵的继续使用，当离心泵使用结束后再对其内部的叶轮轴进行维护，从而避免因离心泵出现径向力影响对液体的输送效率的现象，使该单叶片离心泵具有良好的实用性。

附图说明

图1为本发明单叶片离心泵结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供以下技术方案：

请参阅图1，一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，包括以下步骤：

S1、离心泵信息的获取

根据所使用的单叶片离心泵的型号，获取该单叶片离心泵的工况流量、径向力平衡数值和出液口的绝对速度等数据信息；

工况流量主要为最优工况流量数值以及其可进行上下浮动的区间，离心泵的径向力数据主要包括离心泵空转和抽水时径向力瞬态数据；

该单叶片离心泵的径向力平衡数值可以通过建模模拟离心泵的运作，通过对该单叶片离心泵的径向力平衡数值模拟运作中的其他数据的分析和计算，获得该单叶片离心泵的径向力平衡数值；

S2、离心泵辅助部件的设置

离心泵在使用前通过在离心泵的液体出口处设置流量测试设备，在离心泵的液体进水处和液体出水处均设置流量控制阀，在离心泵的控制盒内设置用于控制流量测试设备以及流量控制阀的PLC控制器；

PLC控制器与流量检测设备、流速检测设备和流量控制阀之间电性连接；工况流量的计算公式如下：

S＝m/l

其中，S为工况体积流量或者标况体积流量，m为标况体积密度，l为工况体积密度流量；

S3、离心泵运作时数据的获取

离心泵在使用过程中，流量测试设备对离心泵正常使用的流量和流速进行监测，通过对液体出口处的流量和流速进行分析，计算出使用过程中的工况流量，经过数据的处理，获得离心泵径向力的变化情况；

在偏离设计工况时径向力按下式计算：

P＝0.36(1-Q2/Qd)HB

其中，P为作用在叶轮上的径向力，Qd为设计流量，Q为实际实时流量，H为泵的扬程，B

在实际实时流量大于或小于设计流量时，叶轮周围压力就不均匀，即产生了径向力，通过实际实时流量的变化情况获得离心泵径向力的变化情况；

S4、径向力控制

通过对离心泵的径向力变化情况进行分析，PLC控制器通过流量控制阀改变进入到离心泵内的流量数值，从而对离心泵内叶轮的径向力进行平衡，从而对离心泵的径向力进行自平衡控制；

根据实验模拟确定合适的设计流量区间，并在区间的两端设置阀值，若液体出口处的实际流量超过两个阀值时，此时，PLC控制器控制流量控制阀对离心泵的进出水量进行调节；

通过控制流量控制阀对离心泵的进水量进行调节，直至离心泵的出水量符合设计流量区间时，此时可以使离心泵的径向力进行平衡；

S5、平衡后离心泵径向力的检验

在对径向力平衡之后，重新获取液体出口处的流量和流速数据，通过获取的工况流量分析，从而获得平衡后的离心泵径向力的变化情况，并且可以通过对离心泵使用时的抖动情况和声响情况辅助进行分析判断；

在通过控制流量来平衡离心泵的径向力后，当离心泵使用结束后需要将离心泵进行拆卸，通过对叶轮轴进行配重等操作使其径向力消除。

通过在单叶片离心泵的出水口设置流量和流速检测设备，从而可以对单叶片离心泵的实时的流量进行检测，当离心泵的出水口的流量超出设计流量的阀值后，通过利用离心泵进出口的流量控制阀可以对进入和排出的流量进行增加和减少，从而可以使单叶片离心泵中的径向力逐渐趋于平衡，方便离心泵的继续使用，当离心泵使用结束后再对其内部的叶轮轴进行维护。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。