本发明属于离心压缩机，涉及轴向力，具体涉及一种离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法。
背景技术：
1、离心压缩机作为核心设备，在冶金、石化、空分、视频、建筑、国防等各个行业具有广泛的应用，占有极其重要的地位。随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。
2、从原理上来说，在离心压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。叶轮与主轴固定在一起共同转动，气体由轴向进入叶轮，经过叶轮做功从径向甩出，过程中压力得到升高。这样的结构，出口高压气体作用在叶轮上的力大于低压气体作用再也轮上的力，从而对转子产生一个由出口指向入口的轴向力。
3、离心式压缩机高速运行的转子始终作用着由高压端指向低压端的轴向力。转子在轴向力的作用下将沿轴向力的方向产生轴向位移，转子的轴向位移将使轴颈与轴瓦间产生相对运动，因此，有可能将轴瓦或轴颈拉伤，更严重的是，由于转子位移，将导致转子元件与定子元件的摩擦、碰撞乃至机器损坏。由于转子轴向力有导致机件摩擦、磨损、碰撞乃至破坏机器的危害，因此应采取有效措施予以平衡和消除。
4、当前通用的做法是由平衡盘平衡一部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担。在离心压缩机末级叶轮后增加一个平衡盘，平衡盘一侧与最后一级叶轮出口联通，为高压气体，另一侧接离心压缩机第一级叶轮入口，为低压气体，这样形成一个与转子轴向力相反的推力，能够平衡一部分轴向力。
5、然而现实情况是离心压缩机在变工况情况下会造成轴向力的波动，排气压力大于额定值，造成轴向力过大，超出止推轴承承载能力，损坏止推轴承，被迫停机造成经济损失。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，解决现有技术中由于平衡盘的高压侧的压力波动大导致止推轴承承容易损坏的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
3、一种离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，该方法采用离心压缩机轴向力自动平衡装置实现，所述的离心压缩机轴向力自动平衡装置包括主轴，主轴外套装有壳体，所述的主轴伸出壳体的前后两端分别安装在支撑轴承上，主轴伸出壳体的后部安装在止推轴承上；所述的主轴上沿着轴线从进气端至出气端依次安装有末级叶轮和平衡盘。
4、所述的主轴外同轴套装有调节腔第一密封套和调节腔第二密封套，调节腔第一密封套和调节腔第二密封套分别固定安装在机壳内；节腔第一密封套和调节腔第二密封套同轴设置，调节腔第一密封套位于调节腔第二密封套的轴向后方。
5、所述的平衡盘与调节腔第一密封套之间设置有平衡盘密封，所述的末级叶轮的轮盘和调节腔第二密封套之间设置轮盘密封；所述的轮盘密封的外径小于所述的平衡盘的外径。
6、所述的末级叶轮、轮盘密封、调节腔第二密封套、壳体、调节腔第一密封套、平衡盘密封和平衡盘之间形成一个平衡盘高压调节腔室。
7、所述的衡盘高压调节腔室与总引压管道的一端相连，总引压管道的另一端分别与一个或一个以上支引压管道的一端相连，一个或一个以上支引压管道的另一端分别与离心压缩机的各级叶轮的出口处的气体流道相连通；每级叶轮的出口处对应的支引压管道独立控制，进行平衡盘高压调节腔室内气体压力的调节，实现轴向力自动平衡的调控。
8、本发明还具有如下技术特征：
9、进一步的，所述的支引压管道上分别设置有电动调节阀；靠近主轴伸出壳体的后端端面的位置设置有轴位移监测探头。
10、具体的，该方法包括以下步骤：
11、步骤一，确认控制目标：
12、随着离心压缩机的转速升高，离心压缩机的出口排气压力升高，主轴向进气端移动，止推轴承承载残余轴向力，离心压缩机的润滑油膜建立，轴位移监测探头的读数趋于平稳时，确认当前轴位移监测探头读数为零位作为控制目标。
13、步骤二，追踪轴位移监测探头的读数：
14、随着离心压缩机负荷的提升，轴向力逐步增大，止推轴承承载残余轴向力增加，润滑油膜减薄，润滑油膜承载力提高，轴位移监测探头的读数增加。
15、随着离心压缩机负荷的降低，轴向力逐步减小，止推轴承承载残余轴向力减小，润滑油膜增厚，润滑油膜承载力降低，轴位移监测探头的读数减小。
16、步骤三，调整平衡盘高压调节腔室的压力：
17、当轴向力增大，轴位移监测探头的读数大于零位时，控制支引压管道上的电动调节阀的阀门开度，提升平衡盘高压调节腔室内的压力，增加平衡盘的作用力，从而减少轴向力。
18、当轴向力减少，轴位移监测探头的读数小于零位时，控制支引压管道上的电动调节阀的阀门开度，降低平衡盘高压调节腔室内的压力，减小平衡盘的作用力，从而增加轴向力。
19、步骤四，轴位移监测探头的读数回归零位：
20、随着电动调节阀的阀门开度的变化，平衡盘逐步平衡掉增加的轴向力，残余轴向力减少，作用在止推轴承上的轴向力减少，润滑油膜承载力减少，轴位移监测探头的读数减小，逐步回归零位，完成一轮控制循环；重复多次控制循环，实现离心压缩机轴向力自动平衡的调控。
21、优选的，所述的各级叶轮包括首级叶轮、中间级叶轮和末级叶轮；主轴上沿着轴线从进气端至出气端依次安装有首级叶轮、中间级叶轮和末级叶轮。
22、优选的，所述的主轴的的前后两端与壳体之间分别设置有轴端密封；所述的调节腔第一密封套、平衡盘密封、平衡盘、主轴、轴端密封和壳体之间形成一个平衡盘低压腔室；平衡盘低压腔室通过低压腔导气管与首级叶轮进气口处的气体流道相连通。
23、优选的，所述的首级叶轮轴向前方的壳体上设置有进气口，末级叶轮轴向后方的壳体内设置有排气蜗壳，排气蜗壳上连通有出气口，进气口、首级叶轮的流道、中间级叶轮的流道、末级叶轮的流道、排气蜗壳和出气口在壳体内形成一个完整的气体流道。
24、优选的，所述的首级叶轮、中间级叶轮以及末级叶轮的轮盖外侧和壳体之间分别设置有轮盖密封。
25、优选的，所述的首级叶轮和中间级叶轮之间的壳体上以及中间级叶轮和末级叶轮之间的壳体上分别设置有隔板，隔板和壳体之间形成扩压流道。
26、进一步优选的，所述的支引压管道为三个，三个支引压管道的另一端依次与首级叶轮和中间级叶轮之间的扩压流道、中间级叶轮和末级叶轮之间的扩压流道以及排气蜗壳相连通。
27、优选的，所述的隔板的径向内侧与主轴上安装的隔板密封套之间设置有隔板密封。
28、优选的，所述的平衡盘密封安装在平衡盘的径向外侧，所述的轮盘密封安装在末级叶轮的轮盘径向外侧；所述的隔板密封安装在隔板的径向内侧。
29、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
30、(ⅰ)本发明在离心压缩机的末级叶轮与平衡盘之间增加了轮盘密封，一方面可以减少末级叶轮的出口气体压力作用在末级叶轮的轮盘上的受力面积，另一方面使得平衡盘高压侧气体形成一个独立腔室，通过引压管道将平衡盘高压调节腔室与离心压缩机各级叶轮的出口相连接。各级支引压管道上设置电动调节阀，可以调节平衡盘高压侧腔体内气体压力。根据转子轴位移监测，调整平衡盘高压侧腔体内气体压力，从而实现转子轴向力的调节，保证止推轴承所承受的轴向力在安全、高效的工作范围。
31、(ⅱ)本发明从设计源头解决轴向力的问题，平衡盘高压调节腔室最高压力为异常工况下离心压缩机出口可能达到的最高压力，平衡盘直径的计算需要按照轴向力最大时进行计算，而不是额定工况计算，在额定工况时，平衡盘高压调节腔室与中间级叶轮的扩压流道，以实现各个工况下轴向力的调节。
1.一种离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，该方法采用离心压缩机轴向力自动平衡装置实现，所述的离心压缩机轴向力自动平衡装置包括主轴(1)，主轴(1)外套装有壳体(2)，所述的主轴(1)伸出壳体(2)的前后两端分别安装在支撑轴承(3)上，主轴(1)伸出壳体的后部安装在止推轴承(4)上；所述的主轴(1)上沿着轴线从进气端至出气端依次安装有末级叶轮(5)和平衡盘(6)；其特征在于：
2.如权利要求1所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，所述的支引压管道(12)上分别设置有电动调节阀(13)；靠近主轴(1)伸出壳体(2)的后端端面的位置设置有轴位移监测探头(14)。
3.如权利要求2所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
4.如权利要求1所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，所述的各级叶轮包括首级叶轮(15)、中间级叶轮(16)和末级叶轮(5)；主轴(1)上沿着轴线从进气端至出气端依次安装有首级叶轮(15)、中间级叶轮(16)和末级叶轮(5)。
5.如权利要求4所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，所述的主轴(1)的的前后两端与壳体(2)之间分别设置有轴端密封(17)；所述的调节腔第一密封套(7)、平衡盘密封(8)、平衡盘(6)、主轴(1)、轴端密封(17)和壳体(2)之间形成一个平衡盘低压腔室(18)；平衡盘低压腔室(18)通过低压腔导气管(19)与首级叶轮(15)进气口处的气体流道(20)相连通。
6.如权利要求4所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，所述的首级叶轮轴向前方的壳体(2)上设置有进气口(21)，末级叶轮(5)轴向后方的壳体(2)内设置有排气蜗壳(22)，排气蜗壳(22)上连通有出气口(23)，进气口(21)、首级叶轮(15)的流道、中间级叶轮(16)的流道、末级叶轮(5)的流道、排气蜗壳(22)和出气口(23)在壳体(2)内形成一个完整的气体流道(20)。
7.如权利要求4所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，所述的首级叶轮(15)、中间级叶轮(16)以及末级叶轮(5)的轮盖外侧和壳体(2)之间分别设置有轮盖密封(24)。
8.如权利要求6所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，所述的首级叶轮(15)和中间级叶轮(16)之间的壳体(2)上以及中间级叶轮(16)和末级叶轮(5)之间的壳体(2)上分别设置有隔板(25)，隔板(25)和壳体(2)之间形成扩压流道(26)；
9.如权利要求8所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，所述的隔板(25)的径向内侧与主轴(1)上安装的隔板密封套(27)之间设置有隔板密封(28)。
10.如权利要求9所述的离心压缩机轴向力自动平衡的调控方法，其特征在于，所述的平衡盘密封(8)安装在平衡盘(6)的径向外侧，所述的轮盘密封(9)安装在末级叶轮(5)的轮盘径向外侧；所述的隔板密封(28)安装在隔板(25)的径向内侧。
