Lomakin效应及对离心泵运行的影响

Lomakin效应及对离心泵运行的影响

问题

泵沙龙曾在两篇文章（离心泵耐磨环之工程设计及应用经验、离心泵第一临界转速的估算）中提到过Lomakin效应，且仅给了一个简单说明。有读者想详细了解一下：什么是Lomakin效应？对泵的运行有哪些影响？泵沙龙将为你分解。

解答

要想回答这个问题，首先得从卧式离心泵的轴及转子说起。

离心泵轴的基本功能是对叶轮和其它转动部件起到支承作用的同时传递启动和工作时的扭矩。轴必须在其挠度小于转动零件和静止部件之间最小间隙的情况下工作。泵轴所承受的载荷有：扭矩、转子部件的重量、径向和轴向水力推力。在设计泵轴时，必须全面考虑最大允许挠度、轴承跨距或悬臂长度和载荷的位置。对所确定的结构进行临界转速计算时也要考虑这些因素。

以上论述（包括挠度计算或测量、临界转速的计算等）均指转子和轴在空气中的特性而言。在实际应用中，转子是浸没在泵送液体中运行的，液体流过一个或多个小的环形面积，而这些环形面积则是由将泵隔成不同压力区域的间隙形成的，例如在耐磨环、级间衬套或平衡装置处。

泵在运转过程中，在多种载荷的影响下，会导致泵轴发生偏转，转子偏离中心。当这种情况发生时，通过耐磨环等处的轴向流量会发生变化，间隙较大的一侧的流量和流速较高，而间隙较小的一侧的流量和流速较低。相对流速的差异会产生一个由流速低指向流速高的力（转子偏心时产生的校正力），即这个液体的流动产生了所谓的流体动力轴承效应，并将转子从由两个（外侧）轴承支承的形式转变为由泵送液体润滑的多个附加内部轴承共同的支承形式。这种现象通常称为Lomakin效应。

如果Lomakin效应使用得当，不仅可以大大提高泵运行的可靠性、延长使用寿命，而且可以降低泄漏量、提高能效。一些跨国公司（如德国KSB公司）在这方面具有较多的应用经验。

另外，由于Lomakin效应的结果，轴在运行中的挠度要比其在空气中计算（或测量）的挠度有所减小，而临界转速有所增加。这种效应的优点，尤其对多级泵而言，是可以允许使用较长和较细的轴。不过，这种做法是否可靠却存在一定的争议。因为，液力轴承的支承效应取决于：

（a）压差。这一支承在停泵（失去压差）后会完全消失。

（b）间隙。由于内部间隙随着冲蚀和接触磨损而增加，这一支承效应会明显降低。因此，如果最初的内部间隙小于轴在空气中的挠度，则每次开泵时都会发生转动部件与静止部件之间的接触。这种接触在停泵后的惯性降速过程中还会再次发生。此外，由于泄漏间隙出现磨损，而轴挠度则呈现出越来越接近于它在空气中的挠度，这一点是Lomakin效应无法解释的。

鉴于所有这些实际情况，离心泵制造商只有在完全熟悉泵在介质和空气中的轴挠度，以及了解泵的运行方式（连续运行或间歇运行）和其它保持或改善运行间隙的设计手段的情况下，才能使Lomakin效应的优点得到充分体现。

说明：本文中的部分观点来源于Igor J. Karassik等所著的《Pump Handbook（Third Edition）》。

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BENG20200911

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