多级泵的叶轮间隙设置对多级泵有什么影响？

       多级泵叶轮的间隙设置（带背向多级泵出叶片的开式叶轮和带平衡孔的反向叶片式叶轮）对多级泵有什么影响？如何影响卧式多级多级泵的性能？这些叶轮间隙的优缺点是什么？

使用多级泵出叶片（POV）的主要原因是要更改多级泵的轴向液压推力。

在图1中，多级泵叶轮的旋转导致叶轮和壳体壁之间的间隙中的流体拖入旋转中。这类似于杯子中的茶匙或容器内部旋转的盘的运动。产生的运动称为强制涡旋。这种类型的涡流进入前，后间隙，即在壳体壁与叶轮前部（如右图所示）和后轮毂（如左图所示）之间。间隙中的压力分布是抛物线形的-在叶轮的外径处更高，并朝着轴中心线逐渐减小。

图1.叶轮周围的压力分布，导致轴向推力

       压力乘以面积等于力，力从两侧（FR和FL）施加在多级泵叶轮上。这些力之间的差是液压轴向推力，该轴向推力最终传递到轴承，并且理想情况下很小。间隙中给定位置的压力取决于半径，流体的旋转速度（除以叶轮转速）和间隙。

       图1中的曲线1显示了没有POV的叶轮轮毂后面的静压分布。基本液压系统要求流体运动得越快，静压力就越低。因此，如果可以使间隙中的流体旋转得更快，则静压力将减小，而FL会变小（更接近并且希望等于FR），以减小或消除净推力。

       没有POV，间隙中的流体仅通过叶轮轮毂壁的摩擦（阻力）旋转。它在叶轮壁的表面以与叶轮相同的速度旋转（无打滑状态），但在壳体壁上不旋转，因为该壁是固定的。因此，平均而言，间隙中的大部分流体以等于叶轮角速度一半的角速度旋转。

      但是，如果添加了POV，则流体会被困在POV空间中，并以与叶轮相同的速度旋转-是没有POV时流体旋转速度的两倍。假设POV和套管壁之间的间隙（理论上）为零（x = 0）。随附的POV不必等于叶轮主叶片的数量。但是，为了简化铸件生产过程，通常是这样。液隙x不能为零。因此，压力曲线的实际减小量（曲线2）较小-取决于x。如果此间隙太大，则POV的作用会减弱，并最终消失。当x等于0时，POV最有效；当x等于POV的高度（t）时，POV完全无效。

       平衡孔还用于减少压力分布，类似于POV。这就是为什么它们被称为平衡。为使叶轮有效，叶轮与壳体（图1中未显示）之间必须有紧密的间隙，以将高压区与低压区分开。平衡孔将叶轮的背面与入口区域相连，该区域的压力较低（接近吸力）。会发生一些泄漏，从而降低效率。如果没有间隙，如图1所示，泄漏将更大，从而进一步降低效率。

       POV还可以降低多级泵的机械密封区域的压力。叶片的作用可能非常强，有时会导致产生真空并从液体中沸腾。由于机械密封在蒸汽环境中不能很好地工作，因此可能会引起问题。关于性能，推力平衡是有代价的，因为更快旋转液体所需的额外功率会降低效率。这就是为什么高能多级泵（例如API或锅炉给水）很少具有POV，而功率相对较低的ANSI多级泵却具有POV的原因。

       请注意，图1显示了一个开放式叶轮。叶轮和外壳之间的前间隙必须紧密（通常为0.015至0.030英寸，具体取决于多级泵的尺寸）。从效率和推力的角度来看，保持前后间隙很小是挑战。封闭式叶轮解决了这个问题，但是处理线状和纤维状材料的能力降低了。

      另一个要考虑的项目是反向叶片叶轮。图1所示的叶轮是标准设计。要调整前间隙，必须将转子推向外壳，然后将其后退一定的设计间隙。

      通常需要保持套管的管道连接，因为重新管道连接通常很麻烦。这要求在现场维护期间重置前间隙。

      如果叶轮被转过以使叶轮和填料函（或密封腔）之间留有间隙，则可以在车间设置该间隙，然后可以简单地将转子放到壳体中并用螺栓快速固定。

      每个设计选项都有优点和缺点，最终决定权取决于特定的使用条件及要求。