平衡孔是指在葉輪的後蓋板上靠近輪轂的地方開一圈小孔（平衡孔），以使葉輪背面環形室保持恆定的低壓。為減少泄露，在葉輪後蓋板也裝上密封環，其半徑位置與吸入口的密封環位置一致。一般平衡孔總面積必須大於葉輪後蓋板密封環間隙面積的4倍～5倍，但由於葉輪背面環形室內的流體經過平衡孔流進葉輪時，會破壞葉輪進口處液流的吸入狀態，增大了葉輪中的流動損失，使流動效率和抗汽蝕性能降低，因而只在小型泵的採用。這種方法簡單，可靠，但不能完全平衡軸向力，只能平衡70%～90%的軸向力，剩餘的軸向力需由止推軸承來承擔。
基本介紹
- 中文名：平衡孔
- 外文名：Balance hole
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 釋義：在葉輪的後蓋板上開一圈小孔
- 作用：平衡70%～90%的軸向力
簡介,葉輪泵腔的壓力分布,平衡孔直徑對離心泵性能的影響,平衡腔液體壓力分布,
簡介
在離心葉輪後蓋板設定平衡孔和密封間隙機構是降低葉輪承受軸向力的最經濟的有效方法之一。儘管這一結構套用廣泛，但長期以來並未見到對這一結構機理的準確定量分析與討論。
以相對靜止旋轉流體壓力分布規律為基礎，定量計算離心葉輪後蓋板設定平衡孔和密封間隙這一結構的軸向力平衡效果，消除過去套用這一結構的盲目性和隨意性，更深刻地認識這種方法的原理與特點。
葉輪泵腔的壓力分布
離心葉輪在運行時要受到一水體作用於葉輪上的指向葉輪吸入口的軸向力，這一軸向力實際是多種原因引起的葉輪軸向負荷的合力，但最主要的部分來源於葉輪前後蓋板外側泵腔的水壓力的非平衡性。
平衡孔直徑對離心泵性能的影響
在原型泵的性能預測基礎上，對平衡孔直徑為0、4、8、10、12 mm的模型分別進行內部全流場數值模擬計算， 說明相同流量工況下，無平衡孔模型的進、出口壓差大於有平衡孔模型的進、出口壓差，且平衡孔直徑對揚程的影響隨流量的增大而逐漸減小。
同一流量工況下，當平衡孔直徑在0～10mm範圍內增大時，不同平衡孔直徑模型的效率和軸功率基本相等，當平衡孔直徑為12mm時，模型的效率最低，軸功率最大。這說明平衡孔直徑在0～10mm範圍內變化時，離心泵的效率和軸功率不受平衡孔直徑變化的影響，但當平衡孔直徑為12mm時，可促使離心泵軸功率的增大，離心泵容積效率明顯降低，泵的效率整體下降。
平衡腔液體壓力分布
大量文獻研究認為平衡腔體徑向和軸向尺寸較小，平衡腔液體壓力沿著徑向方向均勻分布，即平衡腔液體壓力為葉輪後密封環出口壓力。
為了研究平衡腔內液體壓力分布情況及平衡孔直徑對其影響，選取了5種不同平衡孔直徑模型在設計工況下的離心泵平衡腔葉輪後蓋板壁面、軸向中心截面、後泵蓋壁面處液體壓力分布截面圖。
平衡腔內液體壓力分布具有規律性，在同一模型中，平衡腔內液體壓力在葉輪後蓋板壁面、軸向中心截面、後泵蓋壁面上取值均由泵軸至密封環沿徑向逐漸增大，但沿軸向和切向上基本保持不變。在同一位置截面上，平衡孔直徑越大，平衡腔壓力取值範圍越大，平衡孔周圍壓力越小，且為負值，這會導致平衡孔向葉輪流道的液體泄漏量增大，證明了平衡孔能夠減小離心泵軸向力，符合實際平衡孔泄漏液體的現象，選取合適的平衡孔直徑能夠起到較大限度的平衡軸向力的作用，同時說明模擬結果具有較高的可信度。
