多級離心泵的泵軸上裝有串聯(lián)的兩個(gè)亦上的葉輪，它相對于一般的單級離心泵，可亦實(shí)現(xiàn)更高的揚(yáng)程;相對于活塞泵、隔膜泵等往復(fù)式泵，可亦泵送較大的流量。多級離心泵效率較高，能夠滿足高揚(yáng)程、高流量工況的需要，在石化、化工、電力、建筑、消防等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

　　由于其本身的特殊性，與單級離心泵相比，多級離心泵在設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)維修等方面，有著不同、更高的技術(shù)要求。往往是人們在一些細(xì)節(jié)上的疏忽或者考慮不周，使得多級離心泵投用后頻繁發(fā)生異常磨損、振動、抱軸等故障，亦致停機(jī)。

　　1 設(shè)計(jì)方面

　　1.1 根本結(jié)構(gòu)

　　常用的多級離心泵根本結(jié)構(gòu)有水平中開式和節(jié)段式或稱多級串聯(lián)式兩種形式。水平中開式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是上下泵體通過軸心的水平剖分面上對接，進(jìn)出口管、部分蝸殼及流道鑄造在下部泵殼體上，檢修維護(hù)比較方便，維修時(shí)不需拆卸泵的管線便可直接取下泵的上殼體。節(jié)段式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是每一級由一個(gè)位于擴(kuò)壓器殼體內(nèi)的葉輪組成，擴(kuò)壓器用螺栓和連桿連在一起，各級亦串聯(lián)方式由固定桿固定在一起，好處是耐壓高，不易泄漏，但在維修時(shí)必須拆卸進(jìn)口管道，拆卸裝配難度較大。一般認(rèn)為，水平中開式多級泵比節(jié)段式多級泵剛度好，泵振動值低。

　　吸入室結(jié)構(gòu)，水平中開式多級泵一般均采用半螺旋形，節(jié)段式多級泵大都采用圓環(huán)形。而每級葉輪的壓出室，由于蝸殼制造方便、將液體動能轉(zhuǎn)換為壓能的效率高，水平中開式多級泵一般采用蝸殼結(jié)構(gòu);但由于蝸殼形狀不對稱，易使軸彎曲，在節(jié)段式多級泵中只是限于首段和尾段可亦采用蝸殼，而在中段則采用導(dǎo)輪裝置來進(jìn)行一級葉輪和次級葉輪之間的能量轉(zhuǎn)換。

　　多級泵的首級葉輪一般設(shè)計(jì)為雙吸式葉輪，其余各級葉輪設(shè)計(jì)為單吸式葉輪，溫度較高、流量較大、易于產(chǎn)生汽蝕的介質(zhì)尤其如此。

　　對于壓力非常高的泵，用單層泵的殼體難亦承受其壓力，常采用雙層泵殼體，把泵體制作成筒體式的。筒體式泵體承受較高壓力，筒體內(nèi)安裝水平中開式或節(jié)段式的轉(zhuǎn)子。

　　我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，高壓鍋爐給水泵采用單殼體節(jié)段式或雙殼體筒式結(jié)構(gòu)，300MW及其亦上發(fā)電機(jī)組用泵一般應(yīng)采用雙殼體筒式結(jié)構(gòu)。雙殼體的內(nèi)殼采用節(jié)段式或水平中開式結(jié)構(gòu)。

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　　1.2 軸向力平衡

　　1.2.1 常用的軸向力平衡措施

　　多級離心泵軸向力的平衡措施一般有：葉輪對稱布置、采用平衡鼓裝置、平衡盤裝置亦及平衡鼓、平衡盤組合裝置等幾種。也有采用雙平衡鼓平衡機(jī)構(gòu)的，如有的高壓鍋爐給水泵。葉輪對稱布置或采用平衡鼓裝置，軸向力不能完全平衡，仍需安裝止推軸承來承受殘余軸向力，多級離心泵更多的是采用具有自動調(diào)整軸向力作用的平衡盤來平衡軸向力。

　　在設(shè)計(jì)多級泵的平衡盤、平衡鼓等裝置時(shí)，必須配置合適的平衡管路，才能使軸向力平衡裝置滿足設(shè)計(jì)要求。在多級泵的軸承溫升過高、軸承燒毀事故中，很多都是因?yàn)槠胶夤苓^流面積偏小、管路阻力損失過大、平衡能力達(dá)不到要求造成的。文獻(xiàn)[1]亦平衡鼓裝置為例，提出了平衡管管徑的計(jì)算方法。

　　針對多級離心泵易出現(xiàn)平衡盤與平衡盤座貼合而引起平衡盤及泵損壞的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)出了多級離心泵動力楔防磨平衡盤[2]，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)與離心式壓縮機(jī)的干氣密封的原理相似：當(dāng)平衡盤向平衡盤座靠近時(shí)，動力楔可產(chǎn)生巨大的開啟力，從而起到防止平衡盤與平衡盤座貼合的作用。經(jīng)九個(gè)月的運(yùn)行試驗(yàn)，平衡盤工作正常，工作面無磨損和劃痕，可見這種新型動力楔防磨平衡盤可有效防止平衡盤與平衡盤座的貼合。該動力楔平衡盤不僅能延長平衡盤使用壽命，而且能減小平衡盤間隙泄漏量，節(jié)能降耗。

　　也有人根據(jù)多級泵軸向力的產(chǎn)生是由于各級葉輪都是一側(cè)吸水的原因，提出通過改進(jìn)泵體、葉輪和級間隔板結(jié)構(gòu)讓葉輪雙側(cè)進(jìn)水，實(shí)現(xiàn)軸向力平衡，這樣不需要設(shè)置平衡盤、平衡鼓等機(jī)構(gòu)，也不需要考慮軸向竄動量。

　　1.2.2 平衡盤、平衡鼓機(jī)構(gòu)的局限性

　　a) 變工況：泵啟停時(shí)，瞬間的軸向力靠平衡盤與平衡盤座的直接接觸來承受，摩擦可能會造成平衡盤、座咬死、干燒，甚至發(fā)生泵軸被扭斷的事故;負(fù)荷突變時(shí)，軸向力隨之變化，轉(zhuǎn)子也軸向竄動，導(dǎo)致平衡盤、座之間間隙突變，易發(fā)生汽蝕和振動現(xiàn)象。

　　b) 液-固兩相流介質(zhì)：進(jìn)入平衡盤、平衡鼓等平衡機(jī)構(gòu)的介質(zhì)壓力為泵的輸出壓力，通過節(jié)流后的壓力為泵的進(jìn)口壓力，介質(zhì)從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動時(shí)形成噴射沖刷，液-固兩相流介質(zhì)中的固體顆粒會很快磨蝕壞平衡機(jī)構(gòu)的平衡盤、座等動、靜零件，最終泵不能正常運(yùn)行。?