[发明专利]一种径向力自平衡的离心泵及其工作方法

说明书

本发明提供一种径向力自平衡的离心泵，包括叶轮，叶轮上安装有叶轮后盖板，叶轮后盖板上设置有一圆盘，圆盘随着叶轮同步旋转，圆盘上设置有四个呈圆周阵列均匀分布的封闭式水槽，4个封闭式水槽的内侧、中间位置及外侧分别设置有第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀将每一封闭式水槽区分为两个第一水室和第二水室并控制第一水室、第二水室中的水量。本发明还公开一种径向力自平衡的离心泵的工作方法，本发明的带封闭式水槽的自平衡圆盘，结构简单，径向力大小可依据封闭式水槽储水体积进行控制，适应多种可变工作条件，具有广泛应用性和可实施性。

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，特别适用于多工况下运行的离心泵，具体涉及一种径向力自平衡的离心泵及其工作方法。

背景技术

离心泵由于叶轮-蜗壳的动静干涉作用、转子质量不平衡等原因，泵运行时不可避免会存在一定径向力，当泵在偏离设计工况运行时，其径向力会显著增大。随着变频技术的发展、以及使用的客观要求，泵不可避免会在多工况运行。过大的径向力会使得泵体振动加剧，轴承寿命降低，长时间甚至会导致泵电机烧毁、轴发生断裂。目前，已知平衡泵的径向力方法主要是通过在叶轮后盖板上通过增材、减材来产生与径向力平衡的额外离心力，这种固定式平衡径向力的方法的最大优点是可以达到较高精度的平衡，但是，如果离心泵工作在复杂的工况下，这种不可变的径向力平衡法仍然不能解决泵的平衡问题，限制了泵在复杂工况领域中的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种径向力自平衡的离心泵及其工作方法，以解决背景技术中所提出的缺陷或问题。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种径向力自平衡的离心泵，包括叶轮，所述叶轮上安装有叶轮后盖板，其特征在于，所述叶轮后盖板上设置有一圆盘，所述圆盘随着叶轮后盖板及叶轮同步旋转，所述圆盘上设置有四个呈圆周阵列均匀分布的封闭式水槽，4个所述封闭式水槽的内侧、中间位置及外侧分别设置有第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，所述第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀将每一封闭式水槽区分为两个第一水室和第二水室并控制第一水室、第二水室中的水量。

在本发明进一步的实施例中，所述第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀均为电动截止阀。

在本发明进一步的实施例中，所述离心泵还包括用于观测当前流量大小及转速的采集装置以及用于控制第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀动作的控制单元。

优选的，所述采集装置包括流量检测传感器、转速检测传感器、模拟信号处理器、数据采集电路；所述控制单元包括一微机芯片，所述流量检测传感器和转速检测传感器分别安装在离心泵的出水口位置处和泵轴处，所述微机芯片的输入端通过数据采集电路连接模拟信号处理器，所述模拟信号处理器电连接流量检测传感器和转速检测传感器；所述微机芯片的输出端电连接4个第一截止阀、4个第二截止阀和4个第三截止阀。

在本发明进一步的实施例中，4个所述封闭式水槽的大小、形状、开口位置及开口大小均一致。

在本发明进一步的实施例中，所述叶轮后盖板采用压紧螺栓安装离心泵的叶轮上。

本发明的实施例还提供一种径向力自平衡的离心泵的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于数值模拟分析计算和试验测量所得离心泵在不同工况下所产生的径向力的大小和方向，并记录在微机芯片中；

S2、离心泵启动工作；

S3、采用流量检测传感器、转速检测传感器的采集单元进行采集离心泵出水口的流量和转速；

S4、微机芯片运算器根据所采集到的流量和转速，结合步骤S1中所预先存储的径向力数据，判定当前径向力的大小和方向；