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离心泵几种间隙对性能影响 　　摘 要：本文通过研究离心泵的半开式叶轮前后部间隙，闭式叶轮密封环的前后部间隙和隔舌间隙，分别说明间隙对于离心泵性能产生的影响。研究表明：前部间隙对性能的影响比后部间隙大，粘度相同的介质，随着间隙的增大，间隙变化对性能的影响较大；对于粘度变化的介质，随着粘度的增加，间隙变化影响将减小。 　　关键词：离心泵 叶轮 密封环 泵体隔舌 间隙 　　离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此，离心泵在工业生产中应用最为广泛。除了在高压小流量或计量时常用往复式泵，液体含气时常用漩涡泵和容积式泵，高粘度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心泵。因此，细致地研究离心泵，把影响离心泵性能的诸多因素考虑清楚，对工程设计和生产具有很好的指导性作用。 　　与其它转动设备相同，离心泵静止部件与转动部件之间必须留有适当的间隙，这些间隙配合对于离心泵的性能具有不可忽视的作用，而且不同位置、不同部件间的间隙配合，对于离心泵的性能影响程度也不同，例如半开式叶轮与泵体之间的间隙、闭式叶轮的密封环之间的间隙、叶片顶部和泵体隔舌之间的间隙，这些间隙是通过理论计算和实践经验总结出来的，对泵的性能和振动有很大的影响。 　　本文主要研究离心泵中几种不同位置的间隙与性能的关系，同时提出了增大隔舌间隙的几种方法。 　　一、半开式叶轮的前后部间隙与性能的关系 　　1.半开式叶轮的前部间隙与性能的关系 　　对于半开式叶轮结构的悬臂式单级泵（见图1、图2）， 由于叶轮没有前盖板，叶轮与泵体耐磨板之间形成了前部间隙，通过调整转子位置，使间隙达到理论设计数值。这个间隙对泵的性能影响较大，为了定性的了解间隙与性能的影响程度，我们通过三维计算模型，模拟在多个工况，多种介质及多个间隙下通过下面计算公式进行了如下分析。 　　图1半开式叶轮示意图 　　1-泵盖；2-泵体；3-叶轮；4-密封环；5-轴套；6-填料密封机构；7-泵轴；8-托架；9-轴承；10-联轴器 　　图2半开式泵示意图 　　1.1泵的扬程公式为： 　　H=Pout-Pinρg 　　1.2叶轮消耗的功率为： 　　Pin=Mω-Mn9550 　　1.3泵水力效率为： 　　ηh=pqQHMω 　　1.4总效率为： η=ηhηvηm 　　式中：Pout 为蜗壳出口总压；Pin为泵进口总压；ρ为输送液体的密度；M为转矩；n为转述；ω为角速度；ηv 为容积效率；ηm为机械效率。 　　通过三维计算得出下表1，表中△x为间隙的变化绝对值，当间隙增加时，效率有明显变化，当输送介质的体积分数增大，间隙由0变化为1.0mm时，效率的降幅反而减小；间隙由1.0mm变化为2.0mm时，对于不同介质，效率的降幅则较大，超过10%，体积分数φ大，效率变化也越大。 　　表1 不同间隙的泵效率下降值 　　注： △x/mm 表示单位mm的间隙变化的绝对值；△η/% 表示效率变化的绝对值；φ 表示浆料的体积分数。 　　得出的结论为：前部间隙对泵效率有很大影响，间隙越大，其对扬程、效率影响也越大，轴功率也随间隙增大而升高。不同泵制造厂家有不同数值。 　　2.半开式叶轮的后部间隙与性能的关系 　　对于半开式叶轮后盖板与泵盖之间的间隙叫后部间隙。当这个间隙增大时，过流断面的面积将增大，间隙两端压力降随之增加，从而导致叶轮泄漏量增大，同时扬程降低[1]。在模拟实验中如果后部间隙超出了规定的范围，也会使轴向推力增加，进而导致推力轴承过早的失效。同时密封腔的压力也会随之增加。一旦密封面的受力增大，作用在密封面的力会转化成热能，使密封面温度升高，磨损也将加快。进而导致密封的泄漏量增大，严重时导致密封失效。通常为了减少泄露，叶轮后盖板设计有背叶片结构。 　　通过模拟实验得出的结论为： 　　2.1叶轮前部间隙对离心泵性能的影响比后部间隙大；间隙由0变化为1.0mm时，效率的降幅反而减小；间隙由1.0mm变化为2.0mm时，对于不同介质，效率的降幅则较大，超过10%，体积分数φ大，效率变化也越大。 　　2.2前后部间隙对性能的影响随粘度的增加而逐渐减弱；当粘度一定时，前后口环的间隙同时增加对泵的性能影响最大。 　　2.3叶轮前后部间隙增加对水力效率影响较小，使容积效率有较大的下降，相反机械效率有比较大的提升。若它不足以补偿前两者的下降总和，则泵效率下降。 　　2.4扬程和效率曲线随间隙变化比较复杂，在离心泵设计、制造和装配环节要合理确定和控制叶轮前部间隙，运行中应尽量避免叶轮前后部间隙同时扩大的情况。 　　二、闭式叶轮的密封环间隙与性能的关系 　　闭式叶轮结构通常带有前密封环和后密封环，密封环间隙（见图3）必须设置在规定范围之内以保证泵的正常性能。根据