多级离心泵的制作方法

本发明涉及水利工程机械
技术领域：
，具体地说是一种多级离心泵。
背景技术：
：众所周知，随着现代工业的高速发展，各种装置的大型化，大型多级离心泵在石化、火电、核电等领域大批量的使用，且国家提倡节能减排，对大型多级离心泵的效率要求越来越高，对于大型多级离心泵，提高1个效率点，单台泵机组每年节约用电在百万千瓦左右。只有对泵的关键零部位重新设计，提高泵机组的效率，增加泵机组的安全性、可靠性，才能提高多级离心泵在各个领域的竞争性，并达到节能要求。现有的多级离心泵主要由泵体、驱动端轴承部件、机械密封体、导叶、叶轮、中段密封环、导叶套、平衡套、平衡盘、非驱动端轴承部件和泵轴构成，泵体内的定子部件主要由驱动端轴承部件、非驱动端轴承部件、吸入段、中段、吐出段组成，所述中段是由单元中段沿泵轴轴向串接而成，各零部件止口配合，刚性连接；泵体内的转子部件由轴承、叶轮、泵轴、平衡盘固定在泵轴上，因泵轴细长，且要承担叶轮、平衡盘等转子的重量，泵轴产生挠度，且随着泵级数的增加，泵轴的挠度快速增大。因泵轴挠度影响，叶轮与中段密封环之间的间隙、叶轮与导叶套之间的间隙，要在因生产误差及泵转子动挠度的设计间隙基础上再增加泵轴的最大静挠度值，才能保证泵组安全、可靠运行，但叶轮与中段密封环之间的间隙、叶轮与导叶套之间的间隙增大后，造成泵口环处的泄露量增加，增大泵的容积损失，降低泵的效率；口环间隙增大后降低口环处因转子高速旋转形成的口环处的水膜刚度，降低水膜对泵转子支撑，造成泵振动加大，减小泵的使用寿命，降低泵的可靠性。并且，由于泵体内的平衡盘外部套有平衡套，所述平衡套外壁与泵体固定连接，内孔与平衡盘间隙配合，为了使流经平衡盘和平衡套间的流体具有足够的刚性推力，通常在所述平衡盘和平衡套间相对应的平衡盘表面上设有等距离沟槽，或等深度沟槽、或螺旋沟槽，或矩形槽、或锥形沟槽，在工作时，通过等距离沟槽，或等深度沟槽、或螺旋沟槽，或矩形槽、或锥形沟槽形成密封水线，这些结构在实际工作时，流体在经过密封水线时，容易产生强烈的骤变，不但使得泵轴在运行时形成震动，稳定性很差，而且还使得平衡盘和平衡套两个零件产生径向碰撞，严重时还导致咬合抱死，使得泵的降压小、泄漏量大，进而导致轴承损坏，影响了泵的工作效率和使用寿命，增加了维修费用。另外，由于机械密封体通常是由轴、轴套、泵体、填料、填料压盖和锁紧螺母，轴上装配轴套，轴套和轴之间设有o型密封圈。轴套两端通过轴肩和锁紧螺母固定在轴上，轴通过平键带动轴套旋转。填料装配在泵体的填料室内，通过固定在泵体上的填料压盖压紧填料而实现密封，以防止泵的泄漏，填料在机械的长时间运行过程中，磨损是必然的，当填料损坏泄露加大需要更换时，现在的做法是将填料取出更换新的填料。现有结构更换填料只能逐件取出更换，耗费大量时间，维修时间长，泵停机久，耽误泵的运行。如果轴套磨损需更换时，则必然整体解体泵才能更换。随着社会进步，人工成本愈来愈高，维修时间的耗费，不但表明停机损失大，而且维修人工费用也高。同时环境保护要求泵运行中泄露最少，这就需要解决泵密封快速更换的问题。为了解决上述技术问题，cn201507470公开了一种易更换的密封装置，这种泵在更换填料密封时，还是需要通过撬、顶等方式将密封体内的轴套以及轴套上的相关件取出，费时费力。虽然cn205117793公开了一种集装式填料密封结构，这种结构的实质性不足同样也同样不能达到快速更换填料和快速拆装的目的。技术实现要素：本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种结构新颖、运行稳定、更换方便、工作效率高、使用寿命长的多级离心泵。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多级离心泵，主要包括泵体、驱动端轴承部件、机械密封体、吸入段、中段、导叶、叶轮、中段密封环、导叶套、吐出段、平衡套、平衡盘、非驱动端轴承部件和泵轴，其特征在于所述平衡盘外表面轴向由高压端向低压端依次至少设有第一组沟槽组、第二组沟槽组和第三组沟槽组，所述第一组沟槽组、第二组沟槽组和第三组沟槽组的间距逐渐增大，所述第一组沟槽组、第二组沟槽组和第三组沟槽组分别是由第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽组成，所述第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽分别沿平衡盘环形设置，所述第二单元槽宽度大于第三单元槽而小于第一单元槽，且所述第二单元槽的深度大于第三单元槽而小于第一单元槽，所述第一组沟槽组的单元槽间隔由高压端向低压端排列顺序为第二单元槽、第一单元槽和第三单元槽，且所述第二单元槽与平衡套端面的距离等于与第一单元槽的间距，所述第一单元槽与第三单元槽的距离小于与第二单元槽的距离；所述第二组沟槽组的单元槽间隔排列顺序为第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽，所述第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽的间距逐渐减小；所述第三组沟槽组的单元槽间隔排列顺序为第三单元槽、第三单元槽和第一单元槽，所述第三单元槽与第一单元槽的距离等于与第二单元槽的距离且小于第一单元槽与第二组沟槽组中的第三单元槽的距离；所述第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽分别由垂直于泵轴轴线的挡水面和倾斜于泵轴的导流面交叉而成沟槽，以使流体沿着导流面进入单元槽内，通过单元槽内的挡水面产生流体阻力墙，使流体在此形成漩涡，阻止高压腔内的流体向低压区的平衡室流动，通过不同单元沟槽在工作时形成分段、分梯度产生不同的阻力，实现了流体的挤压膨胀，且再挤压再膨胀，使所流经的流体不会产生强烈的骤变，而是缓慢、有节奏的变化，使泵轴的旋转达到了稳定运行，降低了泵轴旋转时的震动，同时还保证了流经密封水线的流体具有足够的刚性推力，避免了平衡盘和平衡套在运行过程中产生径向碰撞而导致的咬合抱死现象，延长了轴承的使用寿命，提高了泵的工作效率。本发明所述第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽挡水面和导流面的夹角为45°-60°。本发明所述泵体内的中段中间的单元中段为楔形中段，所述楔形中段一端面由上端向下端偏离轴线倾斜，使楔形中段上边厚度小于下边厚度，使本发明在工作时抵消了泵轴的静挠度，延长了泵的使用寿命，提高了工作效率，达到了性能稳定、可靠性高的作用。本发明所述楔形中段的斜面与水平面的夹角为89-89.999°。本发明所述机械密封体包括泵轴、紧定螺钉、快卸轴套、填料、填料环、填料压盖、填料压环、密封体、轴套和填料衬套，所述快卸轴套内孔是由通孔段和螺纹段同轴连通而成，所述快卸轴套一端径向设有挤推凸缘，另一端径向设有夹持凸缘，所述夹持凸缘外端圆周阵列设有两个旋转定位通槽，所述泵轴上设有螺纹轴段，所述快卸轴套套在泵轴上，其的通孔段与泵轴相套接，螺纹段与螺纹轴段螺纹连接，所述快卸轴套一端经挤推凸缘与套在泵轴上的轴套相抵触，另一端经紧定螺钉穿过旋转定位通槽将快卸轴套固定在泵轴上，所述快卸轴套和密封体间的快卸轴套上由内向外依次套有填料衬套、填料、填料环、填料、分体式填料压环和填料压盖，所述填料衬套的内径小于挤推凸缘外径，所述填料压盖经固定螺栓固定在密封体上，以达到更换方便、快捷、省时省力的作用。本发明可在所述快卸轴套的挤推凸缘内孔经o型密封圈与泵轴密封连接，以达到防止水沿着泵轴外漏的作用。本发明由于采用上述结构，具有具有结构新颖、运行稳定、更换方便、工作效率高、使用寿命长等优点。附图说明图1本发明实施例的结构示意图。图2是本发明中平衡套和平衡盘的结构示意图。图3是图2中平衡盘的轴向剖面示意图。图4是7级泵转子质量分布及尺寸示意图。图5是7级楔形中段结构示意图。图6是11级泵转子质量分布及尺寸示意图。图7是11级楔形中段结构示意图。图8是本发明中机械密封体的结构示意图。附图标记：第一组沟槽组6、第二组沟槽组7和第三组沟槽组8第一单元槽9、第二单元槽10和第三单元槽11、驱动端轴承部件12、机械密封体13、吸入段14、中段15、叶轮16、导叶17、楔形中段18中段密封环19、导叶套20、吐出段21、平衡套22、平衡盘23、泵轴24、非驱动端轴承部件25和紧定螺钉26、快卸轴套27、填料28、填料环29、填料压盖30、填料压环31、密封体32、o型圈33、轴套35和填料衬套34挤推凸缘36，另一端径向设有夹持凸缘37泵体39固定螺栓40。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行说明。如附图所示，一种多级离心泵，主要包括泵体39、驱动端轴承部件12、机械密封体13、吸入段14、中段15、导叶17、叶轮16、中段密封环19、导叶套20、吐出段21、平衡套22、平衡盘23、非驱动端轴承部件25和泵轴24，其特征在于平衡盘23外表面轴向由高压端向低压端依次设有第一组沟槽组6、第二组沟槽组7和第三组沟槽组8，所述第一组沟槽组6、第二组沟槽组7和第三组沟槽组8的间距逐渐增大，所述第一组沟槽组6、第二组沟槽组7和第三组沟槽组8分别是由第一单元槽9、第二单元槽10和第三单元槽11组成，所述第一单元槽9、第二单元槽10和第三单元槽11分别沿平衡盘环形设置，所述第二单元槽10宽度大于第三单元槽11而小于第一单元槽9，且所述第二单元槽10的深度大于第三单元槽11而小于第一单元槽9，所述第一组沟槽组6的单元槽间隔由高压端向低压端排列顺序为第二单元槽10、第一单元槽9和第三单元槽11，且所述第二单元槽与平衡套端面的距离等于与第一单元槽9的间距，所述第一单元槽与第三单元槽的距离小于与第二单元槽的距离；所述第二组沟槽组7的单元槽间隔排列顺序为第一单元槽9、第二单元槽10和第三单元槽11，所述第一单元槽9、第二单元槽10和第三单元槽11的间距逐渐减小；所述第三组沟槽组8的单元槽间隔排列顺序为第三单元槽11、第三单元槽10和第一单元槽9，所述第三单元槽与第一单元槽的距离等于与第二单元槽的距离且小于第一单元槽与第二组沟槽组中的第三单元槽的距离；所述第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽分别由垂直于泵轴轴线的挡水面和倾斜于泵轴的导流面交叉而成沟槽，以使流体沿着导流面进入单元槽内，通过单元槽内的挡水面产生流体阻力墙，使流体在此形成漩涡，阻止高压腔内的流体向低压区的平衡室流动，通过不同单元沟槽在工作时形成分段、分梯度产生不同的阻力，实现了流体的挤压膨胀，且再挤压再膨胀，使所流经的流体不会产生强烈的骤变，而是缓慢、有节奏的变化，使泵轴的旋转达到了稳定运行，降低了泵轴旋转时的震动，同时还保证了流经密封水线的流体具有足够的刚性推力，避免了平衡盘和平衡套在运行过程中产生径向碰撞而导致的咬合抱死现象，延长了轴承的使用寿命，提高了泵的工作效率。。本发明所述第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽挡水面和导流面的夹角为45°-60°。本发明所述泵体39内的中段15中间的单元中段为楔形中段18，所述楔形中段18一端面由上端向下端偏离轴线倾斜，使楔形中段18上边厚度小于下边厚度，使本发明在工作时抵消了泵轴的静挠度，延长了泵的使用寿命，提高了工作效率，达到了性能稳定、可靠性高的作用。本发明所述楔形中段18的斜面与水平面的夹角为89-89.999°。本发明中楔形中段18上边和下边的尺寸差，需要根据具体的泵设计计算，计算过程简述为：根据初步设计的多级离心泵结构图，确定转子部件中各零件的具体位置及尺寸大小，计算各零件的重量及重心位置，根据关醒凡编著《现代泵理论与设计》中p664页作图法计算静挠度，根据泵轴静挠度线和楔形中段的外径计算楔形中段上下轴向尺寸差，设计出楔形中段。因多级离心泵中加入了楔形中段，抵消了泵轴的静挠度，叶轮与中段密封环之间的间隙、叶轮与导叶套之间的间隙，只要根据加工误差及泵转子动挠度设计间隙即可，这样就减小了口环的间隙。计算示例如下，计算7级泵和11级泵楔形中段的上下尺寸差：7级泵转子质量分布及尺寸见图3，单位为毫米，中段的外径为φ550，厚度100：泵转子各点质量如下表所列：单载荷g1g2g3g4g5g6g7g8g9g10质量（n）100200300300300300300300300200根据关醒凡编著《现代泵理论与设计》中p664页作图法计算得最大挠度在g6处，静挠度为0.9mm。根据中段外径计算的楔形中段上下轴向尺寸差为1.05mm，楔形中段18斜面和水平线的角度为89.946°，楔形中段图见图4：11级泵转子质量分布及尺寸见图5，单位为毫米，中段的外径为φ550，厚度100：泵转子各点质量如下表所列：单载荷g1g2g3g4g5g6g7g8g9g10g11g12g13g14质量（n）100200300300300300300300300300300300300200根据关醒凡编著《现代泵理论与设计》中p664页作图法计算得最大挠度在g8处，静挠度为1.17mm。根据中段外径计算的楔形中段上下轴向尺寸差为1.12mm，楔形中段斜面和水平线的角度为89.942°，楔形中段图见图6。本发明由于采用上述结构，具有以下优点：减小口环间隙，降低泵容积效率损失，提高泵的效率；减小对电能的损耗；减小口环间隙，增加口环处的水膜钢度，增加水膜对转子部件的支撑，减小泵的振动，延长了泵的使用寿命，增加泵机组的安全性、可靠性。本发明所述机械密封体13包括紧定螺钉26、快卸轴套27、填料28、填料环29、填料压盖30、填料压环31、密封体32、轴套35和填料衬套34，所述快卸轴套27内孔是由通孔段和螺纹段同轴连通而成，所述快卸轴套27一端径向设有挤推凸缘36，另一端径向设有夹持凸缘37，所述夹持凸缘37外端圆周阵列设有两个旋转定位通槽，所述泵轴24上设有螺纹轴段，所述快卸轴套27套在泵轴24上，其的通孔段与泵轴24相套接，螺纹段与螺纹轴段螺纹连接，所述快卸轴套27一端经挤推凸缘36与套在泵轴24上的轴套35相抵触，另一端经紧定螺钉26穿过旋转定位通槽将快卸轴套27固定在泵轴24上，所述快卸轴套27和密封体32间的快卸轴套27上由内向外依次套有填料衬套34、填料28、填料环29、填料28、分体式填料压环31和填料压盖30，所述填料衬套34的内径小于挤推凸缘36外径，所述填料压盖30经固定螺栓固定在密封体32上，以达到更换方便、快捷、省时省力的作用。本发明可在所述快卸轴套27的挤推凸缘内孔经o型密封圈33与泵轴密封连接，以达到防止水沿着泵轴外漏的作用。本发明在工作时，流体经过多次升压后进入高压腔5，高压水流经平衡盘23和平衡套22间形成密封水线，使流体沿着导流面进入单元槽内，通过单元槽内的挡水面产生流体阻力墙，使流体在此形成漩涡，阻止高压腔内的流体向低压区的平衡室流动，达到逐渐降压的目的，经过密封水线4中的第一组沟槽组、第二组沟槽组和第三组沟槽组的不同沟槽在工作时形成分段、分梯度产生不同的阻力而形成节流，流体流经这一狭小区域后进入平衡室1，再通过管路返回泵体出口，并排出泵外；由于同样宽度和深度沟槽节流效果不理想，因此本发明设置多种不同宽度和深度的沟槽，并将每个沟槽的距离排列不同，单元槽的深度也设置不同，见附图3实施例所示，将第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽的深度分别设置成1.2mm、1mm、0.8mm，所述第一单元槽、第二单元槽和第三单元槽挡水面和导流面的夹角为45°-60°，本发明优选设置为50°，将第一组沟槽组中的第二单元槽与平衡套端面的距离和第一单元槽9的间距均设置成4mm，所述第一单元槽与第三单元槽的距离设置成3mm；将第二组沟槽组中的所述第一单元槽9、第二单元槽10和第三单元槽11的间距依次设置成5mm、4.5mm、3mm；将第三组沟槽组中的所述第三单元槽与第一单元槽的距离等于与第二单元槽的距离为4mm，第一单元槽与第二组沟槽组中的第三单元槽的距离为6mm；通过流体经过这些不同单元沟槽，在工作时形成分段、分梯度产生不同的阻力，实现了流体的挤压膨胀，且再挤压再膨胀，使所流经的流体不会产生强烈的骤变，而是缓慢、有节奏的变化，使泵轴的旋转达到了稳定运行，降低了泵轴旋转时的震动，同时还保证了流经密封水线的流体具有足够的刚性推力，避免了平衡盘和平衡套在运行过程中产生径向碰撞而导致的咬合抱死现象，延长了轴承的使用寿命，提高了泵的工作效率。当需要更换拆卸填料时，先松开固定螺栓40，卸下填料压盖28，然后将紧定螺钉26旋出，通过扳手卡在旋转定位通槽中，旋转快卸轴套，快卸轴套另一端的挤推凸缘带动填料衬套将内部填料、填料环挤出，当快卸轴套的螺纹段与泵轴的螺纹轴段分离后，再把持夹持凸缘，将填料与密封体快速分离。本发明由于采用上述结构，具有具有结构新颖、运行稳定、更换方便、工作效率高、使用寿命长等优点。当前第1页12