发布日期：2020-11-24 
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目前，在国内的石油化工、化工、石油精炼、医药、制冷等工业中，采用无泄漏屏蔽泵来输送有毒、有害、易燃、易爆、贵重等液体越来越普遍。为了满足各种工况条件的使用，屏蔽泵制造厂商开发出了各种结构类型的屏蔽泵，这其中就包括应用于高扬程场合的多级屏蔽泵。多级屏蔽泵目前有两种主要结构形式，一种是背靠背式结构，另一种是挑担式结构，它们的主要区分点是叶轮布置的方式不同。
两种多级屏蔽泵结构和工作原理
01
背靠背式多级屏蔽泵
这种结构布置如下所示，叶轮全布置在电机一侧，排出段置于泵部分中部，在其两侧，叶轮采用背靠背对称布置方式，这样设计的好处是可以基本平衡轴向力；转子在电机侧有两处主轴承支撑，在泵侧有两处辅轴承支撑。
从吸入口经各级正叶轮和正导叶（排出段左侧叶轮和导叶）的增压，再通过外筒和导叶之间的通道，绝大部分流入反叶轮和反导叶（排出段右侧叶轮和导叶），继续增压，最后从排出段流出；少量部分输送介质通过电机（定转子屏蔽套之间的间隙），再从外部循环管流进泵入口，起到带走电机热量和润滑轴承的作用。
02
挑担式多级屏蔽泵
这种结构布置如下所示，叶轮平均分布在电机左右两侧，从左至右一个方向布置。转子部分只有电机前后处两个支撑点。像扁担挑重物一样，所以叫挑担式屏蔽泵。
从电机左侧叶轮和导叶增压后，通过轴中心孔以及定转子屏蔽套之间的间隙，流入电机右侧叶轮和导叶，增压后从泵出口流出；流经电机的液体也同时带走了电机的热量并润滑了轴承。
两种多级屏蔽泵结构对比分析
01
背靠背式
①轴向力容易调节
采用背靠背式结构的多级屏蔽泵轴向力平衡有两部分，大部分是通过叶轮的背靠背设置而相互抵消；余下的残余轴向力可通过调整电机循环量、泵的扬程等方式来消除。
②结构形式灵活
采用背靠背式结构的多级屏蔽泵可以设计成不同类型，比如基本型、高温型和逆循环型，可满足不同工况条件的使用。基本型满足一般常规使用场合，高温型适用于输送高温介质，逆循环型适用于输送易汽化介质，如图3所示。
③叶轮级数上限的确定
背靠背式结构为长悬臂式，与叶轮配合的转子轴直径为一限定数值，简单的从扭矩分析，便可知道叶轮的级数上限。
④转子部件支撑点布置
背靠背式结构由于采用一侧布置叶轮悬臂较长，转子轴和叶轮的自重和径向力等外载荷会使得泵轴弯曲变形，为了避免这种情况，在悬臂处会额外设置两处辅助支撑。辅助支撑一方面降低轴的挠度，另一方面也起到节流作用，使泵内输送的介质按照设计的路径流动。这样的结构设计对零部件的机械加工精度以及装配水平均提出了极高的要求。
02
挑担式
①关于叶轮级数
较背靠背式结构，挑担式结构多级屏蔽泵叶轮级数理论上可增加一倍。再以某屏蔽泵公司的80-65CM多级水力模型为例，背靠背式只能设计到16级，采用挑担式结构，泵负载可平均分配到电机转子的两侧，此时电机每侧36mm轴径都能承受16级叶轮负载的扭矩，所以泵理论上可以设计到32级，大大拓宽了该水力模型的使用范围。在背靠背式结构难以达到的高扬程工况中，采用现有水力模型，按挑担式结构设计，完全能满足工况要求，而不必另外专门开发新水力模型。
②转子支撑点少
挑担式多级泵在级数较少时无需辅轴承支撑，只需要电机前后轴承两个支撑点，只有在级数较多时才考虑每端设置一个辅助轴承。结构简单，便于加工制造、装配维护，提高了泵运转的可靠性。
③带有轴向力自动平衡调节功能
在末级叶轮处，设置有自动平衡结构。轴向力大部分由叶轮的背叶片消除，剩余较小的残余不平衡轴向力通过自动平衡机构的平衡盘自动消除，即使泵偏离额定工作流量点，但在较大的操作流量范围内运行，转子组件均可处于悬浮状态，实现轴向力为零运行状态。因而大大提高泵的连续运转周期和可靠性。挑担式多级泵轴向力自动平衡原理如下：在叶轮末端设置一对平衡盘，一动一静，两者之间的间隙与转子的轴向位移相关联，当轴向力向左，使得转子组件往左移动，平衡盘之间的间隙就会变小，从而使得末级叶轮处的后腔压变小，转子组件上向左方向的力变小，直到轴向力为零，转子处于悬浮平衡状态；当轴向力向右，使得转子组件往右移动，平衡盘之间的间隙就会变大，从而使得末级叶轮处的后腔压变大，转子组件上向左方向的力变大，直到轴向力为零，转子处于悬浮平衡状态；在一些无泄漏泵标准和用户要求中，专门要求转子组件处于悬浮平衡状态，并实时监测转子的位移，就是为了保障泵稳定、可靠、长时间运转。
④轴中心过液孔
挑担式结构，电机轴的中心过液孔是输送介质通道，过液孔需要根据通过校核转子轴直径和流速来确定其大小。但一般由于电机转子轴径的限制，轴中心孔直径不会很大，所以采用此种结构的多级泵目前一般只适合小流量工况，流量增大时，其流量-扬程曲线会急剧下降，限制了其在大流量、高扬程工况的应用。
⑤效率
从试验结果看，在同等试验条件下，采用相同水力模型，挑担式结构较背靠背式结构泵效率低3~4个百分点。分析认为是挑担式结构的内部流道和通路阻力较大，从而造成泵的效率下降，这就需要对其内部流道和通路设计进行优化设计，降低阻力损失。
⑥整机结构形式
相对于背靠背式结构可以比较容易设计成满足不同工况条件使用的泵型，挑担式结构要困难些。如输送高温介质时，由于电机的绝缘等级限制，背靠背式结构可以在水力端和电机之间简单设置一个隔热屏就能解决；而要想使用挑担式结构，需要将电机换成耐高温型的特殊电机，成本较高；对于含有固体颗粒的介质，采用挑担式结构来设计泵型比较困难。
⑦其他
挑担式多级泵还具有结构紧凑，外形对称，拆装维护简单等优点。另外挑担式结构，其输送介质的流动方向非常利于气体的排出，经过叶轮增压，再通过电机时不会汽化，非常适合输送易汽化介质，不需要设置逆循环配管，简化了化工、石化等领域的现场安装条件。
ym
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