平衡孔

电力工程学科术语

平衡孔是指在叶轮的后盖板上靠近轮毂的地方开一圈小孔（平衡孔），以使叶轮背面环形室保持恒定的低压。为减少泄露，在叶轮后盖板也装上密封环，其半径位置与吸入口的密封环位置一致。一般平衡孔总面积必须大于叶轮后盖板密封环间隙面积的4倍～5倍，但由于叶轮背面环形室内的流体经过平衡孔流进叶轮时，会破坏叶轮进口处液流的吸入状态，增大了叶轮中的流动损失，使流动效率和抗汽蚀性能降低，因而只在小型泵的采用。这种方法简单，可靠，但不能完全平衡轴向力，只能平衡70%～90%的轴向力，剩余的轴向力需由止推轴承来承担。

简介

在离心叶轮后盖板设置平衡孔和密封间隙机构是降低叶轮承受轴向力的最经济的有效方法之一。尽管这一结构应用广泛，但长期以来并未见到对这一结构机理的准确定量分析与讨论。

以相对静止旋转流体压力分布规律为基础，定量计算离心叶轮后盖板设置平衡孔和密封间隙这一结构的轴向力平衡效果，消除过去应用这一结构的盲目性和随意性，更深刻地认识这种方法的原理与特点。

叶轮泵腔的压力分布

离心叶轮在运行时要受到一水体作用于叶轮上的指向叶轮吸入口的轴向力，这一轴向力实际是多种原因引起的叶轮轴向负荷的合力，但最主要的部分来源于叶轮前后盖板外侧泵腔的水压力的非平衡性。

平衡孔直径对离心泵性能的影响

在原型泵的性能预测基础上，对平衡孔直径为0、4、8、10、12 mm的模型分别进行内部全流场数值模拟计算，说明相同流量工况下，无平衡孔模型的进、出口压差大于有平衡孔模型的进、出口压差，且平衡孔直径对扬程的影响随流量的增大而逐渐减小。

同一流量工况下，当平衡孔直径在0～10mm范围内增大时，不同平衡孔直径模型的效率和轴功率基本相等，当平衡孔直径为12mm时，模型的效率最低，轴功率最大。这说明平衡孔直径在0～10mm范围内变化时，离心泵的效率和轴功率不受平衡孔直径变化的影响，但当平衡孔直径为12mm时，可促使离心泵轴功率的增大，离心泵容积效率明显降低，泵的效率整体下降。

平衡腔液体压力分布

大量文献研究认为平衡腔体径向和轴向尺寸较小，平衡腔液体压力沿着径向方向均匀分布，即平衡腔液体压力为叶轮后密封环出口压力。

为了研究平衡腔内液体压力分布情况及平衡孔直径对其影响，选取了5种不同平衡孔直径模型在设计工况下的离心泵平衡腔叶轮后盖板壁面、轴向中心截面、后泵盖壁面处液体压力分布截面图。

平衡腔内液体压力分布具有规律性，在同一模型中，平衡腔内液体压力在叶轮后盖板壁面、轴向中心截面、后泵盖壁面上取值均由泵轴至密封环沿径向逐渐增大，但沿轴向和切向上基本保持不变。在同一位置截面上，平衡孔直径越大，平衡腔压力取值范围越大，平衡孔周围压力越小，且为负值，这会导致平衡孔向叶轮流道的液体泄漏量增大，证明了平衡孔能够减小离心泵轴向力，符合实际平衡孔泄漏液体的现象，选取合适的平衡孔直径能够起到较大限度的平衡轴向力的作用，同时说明模拟结果具有较高的可信度。

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