Уравновешивание осевых сил, действующих на ротор

Введение

При работе лопастного насоса на его ротор действует сложная система сил, среди которых самой большой по абсолютному значению является осевая сила. Для многоступенчатых высоконапорных насосов она измеряется десятками и даже сотнями тонн, поэтому устройства для уравновешивания осевых сил оказываются напряженными и энергонасыщенными: на них теряется до 10 % мощности насоса, что во многих случаях составляет порядка тысячи киловатт. Вместе с тем уравновешивающие устройства представляют собой сложные саморегулирующиеся гидромеханические системы с обратными связями, в которых при определенных условиях могут возникать интенсивные самовозбуждающиеся колебания, оказывающие решающее влияние на вибрационное состояние всего насоса. Именно этим прежде всего определяется актуальность проблем расчета и конструирования систем уравновешивания осевых сил.
Уравновешивающие устройства работают как упорные гидростатические подшипники, высокая несущая способность которых обеспечивается большим давлением питания; как правило, это полное давление, развиваемое насосом. Если правильно использовать давление питания, то уравновешивающее устройство может работать и как радиальная гидростатическая опора. Большое давление питания приводит к значительным расходам перекачиваемой жидкости, что снижает экономичность насоса. Для уменьшения протечек зазоры гидравлического тракта стремятся делать как можно меньшими. В результате уравновешивающее устройство дополнительно выполняет роль концевого уплотнения.
Таким образом, система уравновешивания осевых сил является комбинированным узлом, сочетающим функции радиально-упорных гидростатических подшипников и бесконтактных концевых уплотнений. Для надежности и экономичности таких узлов необходимо добиваться оптимального взаимодействия отдельных функциональных элементов, для чего нужны более совершенные методы их расчета и конструирования.
В настоящее время в связи с разнообразием условий работы уравновешивающих устройств и предъявляемых к ним требований применяются различные варианты конструкций, простейшие статические расчеты которых выполняются по частным, не связанным друг с другом методикам. Между тем наиболее перспективные конструкции построены на общем принципе: между уравновешивающей силой и осевым положением ротора существует отрицательная обратная связь, обеспечивающая автоматическую стабилизацию осевого положения ротора. Общность принципа позволяет с единых позиций теории автоматического регулирования рассмотреть различные конструкции и разработать общую теорию их статического и динамического расчета. При этом проявляется возможность сравнивать основные, определяющие надежность и экономичность характеристики и выбирать оптимальные для заданных условий конструктивные решения.


Насосы АЭС