从工业流程到商业供水系统，离心泵作为驱动流体运动的主力机械，有着广泛的应用。这些机器的核心在于一个经常被忽视但对其最佳运行至关重要的方面：径向推力。这种力来自泵部件内部的不平衡力，对泵的性能和使用寿命有很大的影响。了解径向推力的复杂动态对于工程师、维护人员以及任何参与泵系统设计、运行或维护的人员来说都是至关重要的。

径向推力的特点是垂直于泵壳体或扩散体（导叶）内的旋转轴，受到多种因素的综合影响（见图1）。叶轮的设计、外径（D₂）、宽度（b₂）、结构和泵壳体的类型都会对径向推力的行为产生影响（见图2）。径向推力的大小和方向在泵的运行范围内会发生波动，因此在这些系统的工程设计和维护中是一个关键的考虑因素。

在极端工况下运行泵，如关死点工况或超出允许工作区域（AOR），会带来额外的挑战。在允许工作区域之外运行、特别是偏小工况运行，不仅会增加径向推力，还会导致泵内流体过热。缓解策略，如增加再循环管道（旁路）或采用变速控制器，有助于减轻这些影响，从而延长泵的使用寿命。

泵的复杂设计在管理径向推力方面发挥着重要作用。例如，泵壳体的配置 - 无论是单蜗壳、双蜗壳还是同心壳体 - 都会对压力分布产生重大影响，进而影响叶轮上的径向力（见图4）。单蜗壳通常在零流量时表现出最大的径向推力，而双蜗壳或同心壳体则倾向于在整个工作范围内减小这种载荷。此外，不同的壳体设计，如环形壳体或改进的同心壳体，都会对径向推力产生独特的影响。

此外，叶轮直径、转速和由此产生的推力之间的关系也更加复杂。叶轮外径或泵转速的变化直接影响径向推力，尽管比例不同 - 叶轮直径的变化对推力的影响为三次方关系，而转速的变化对推力的影响为二次方关系。

立式泵的复杂性，尤其是悬吊式立式涡轮泵的复杂性提出了独特的考虑因素。立式泵的多叶片碗形扩散体可均衡压力，从而使径向推力显著降低。然而，随着时间的推移，侵蚀、腐蚀或机械失衡等因素都会导致转子径向推力的产生。

立式泵的安装给径向推力带来了不同程度的影响。理想的立式悬吊可将转子上的径向力降至最低，但由于安装或运行因素而导致的任何偏离垂直对中的情况都可能导致径向推力增大，从而对泵的部件和使用寿命造成潜在影响。

从本质上讲，对泵径向推力的理解和管理涉及到设计、运行工况和固有系统动态之间的微妙相互作用。要减轻过大的径向推力，就必须采取综合方法，考虑设计的特殊性、运行上的细微差别以及泵制造商推荐的做法。

高径向推力的影响还可能导致其它因素，如轴挠度增加、径向轴承过早磨损和失效、更高的轴应力、潜在的机械密封问题、径向振动增大，以及持续运行时的潜在泵故障。

针对高径向推力的典型缓解策略包括改变出口（排放）泵壳体的样式（即从单蜗壳改为双蜗壳）、切割叶轮以满足设计工况、将AOR限制在提供足够轴承寿命和有限轴偏转的BEP百分比、设计具有有限叶轮宽度的泵以及改变泵的类型。

对径向推力的全面了解为泵的高效和长期运行奠定了基础，强调了设计考虑因素和最佳运行实践的重要性。平衡这些方面可确保泵在各种应用中的使用寿命和最佳性能，从而确保其在各行各业中发挥关键作用。

泵沙龙注：如需了解径向推力的详细信息，请参阅 ANSI/HI 14.3-2019 《Rotodynamic Pumps for Design and Application》。