离心泵名词术语介绍：Lomakin效应 原创   谢小青 泵沙龙     2025年04月13日 07:04     

 引言      

 Lomakin效应（Lomakin effect）以苏联工程师亚历山大·洛马金（Alexander Lomakin）的名字命名，指的是泵中出现的一种现象，会影响流体机械（尤其是离心泵）的稳定性和运行行为。在泵的径向及轴向推力和水力平衡方面，这种效应尤其重要。对于从事泵的设计、运行和维护的工程师和技术人员来说，理解Lomakin效应是至关重要的。 

 1.  什么是Lomakin效应？      

 Lomakin效应是指在叶轮和泵壳体之间，或在轴和静止部件（如耐磨环、节流衬套或迷宫密封）之间的狭窄间隙中，存在流体压力而施加在泵转子上的稳定力。这种压力会产生一种抵抗转子运动的径向力，从而提高泵的运行稳定性。 

 图1：泵运行过程中轴偏转造成不均匀的压力分布 如图1所示，当流体进入转子和耐磨零部件之间的间隙时，它会在从高压端流向低压端时加速。由于转子的偏心，耐磨环一侧的间隙比另一侧大。间隙较大的一侧流量较大，局部流速较高，而在间隙较小的一侧会有较低的流速。流速越高，压力越低；流速越低，压力越高。这种压力差产生了一个恢复力（净校正力），其方向与轴的偏转方向相反。 换句话说，当泵轴发生偏转时，会产生一个水力“刚度”（Lomakin刚度），以抵消这种偏转。耐磨环或节流衬套的Lomakin刚度系数（kLomakin）可以用以下公式表示：  

 kLomakin = (RL∆P/c)K       (N/mm) 

 式中， 

 R = 耐磨环半径，mm L = 耐磨环长度，mm ∆P = 耐磨环两侧压差，MPa c = 径向间隙，mm K = 无量纲刚度系数  

 在这个公式中，唯一可以轻松控制的变量是间隙。如果将耐磨环的间隙减少50%，Lomakin刚度将会翻倍。 

 2.  Lomakin效应的工作原理      

 在离心泵中，流体在压力下被迫进入泵的旋转部件和静止部件之间的狭窄间隙。这些狭窄间隙位于耐磨环、衬套或迷宫密封处， Lomakin效应在其中发挥着重要作用。其工作原理如下： 

 - 压力分布：高压流体进入这些间隙，会在转子表面形成一个压差。该压差会在转子上施加一个与任何横向（径向）位移方向相反的力。 - 恢复力：当转子由于外部干扰试图偏离中心时，间隙较窄的一侧的压差会增加。这种增加的压力会产生一个恢复力，将转子推回到中心位置。 - 阻尼和稳定性：这种效应可视为一种水力阻尼，降低了振动的振幅并增强了转子的稳定性。Lomakin效应有助于防止轴和叶轮过度径向移动，从而降低机械接触、磨损和故障的风险。  

 3.  Lomakin效应的重要性      

 Lomakin效应的重要性体现在以下几个方面： 

 - 旋转部件的稳定性：Lomakin效应的主要优势在于泵内旋转部件（叶轮和轴）的稳定性。这一效应显著降低了旋转部件和静止部件之间接触的可能性，从而减少了磨损、过热，甚至灾难性的故障。 - 减少径向振动：通过提供定心力（centering force），Lomakin效应最大限度地减少了径向振动，避免了轴承的过早失效、密封的损坏以及泵整体可靠性的降低。 - 提高泵的可靠性：Lomakin效应所带来的稳定力确保了泵平稳运行，并减少了重要零部件的磨损，从而显著提高了泵的长期可靠性。  

 4.  影响 Lomakin 效应的因素      

 影响Lomakin 效应的主要因素包括： 

 - 间隙大小：叶轮与壳体之间或轴与静止部件之间的间隙大小是最重要的影响因素。间隙越小，Lomakin效应越强；反之，间隙越大，Lomakin效应越弱。 - 流体粘度：泵送流体的粘度对效应也有一定的影响。粘度较高的流体可以增加稳定力，因为通过间隙时的流动阻力较大。 - 压差：间隙之间的压差直接影响Lomakin效应的强度。压差越大，稳定力越强。 - 磨损和腐蚀：随着时间的推移，磨损和腐蚀会导致泵动、静零部件之间的间隙增大，从而降低Lomakin效应的有效性。因此，定期维护和检查对于保持间隙在设计规格范围内至关重要。  

 5.  应用和注意事项      

 Lomakin 效应在高速高压泵中具有重要意义，因为作用在转子上的力很大。在以下情况下，理解和优化这种效应尤为重要： 

 - 高性能离心泵：在泵以高转速和高压运行的应用中，Lomakin 效应是确保转子保持稳定和居中的关键因素。 - 多级泵：在多级泵中，轴向力可能会很大，Lomakin效应有助于平衡这些力，从而减少推力轴承上的负载。 - 泵的设计和维护：工程师必须仔细设计间隙，并在选择材料和指定公差时考虑Lomakin效应。此外，定期维护是必要的，以确保磨损不会损害这种稳定现象的有效性。  

 6.  挑战和局限性      

 虽然Lomakin效应具有显著的优势，但也面临一些挑战： 

 - 对间隙变化的敏感性：Lomakin效应的有效性对间隙大小的变化非常敏感。即使是由于磨损而引起的间隙微小增加，也会显著降低稳定力。 - 磨蚀性流体的影响：在处理磨蚀性流体的泵中，磨损速度会加快，导致间隙增大，从而使Lomakin效应的效果减弱。 - 设计复杂性：优化Lomakin效应的泵设计需要精准的工程设计和对流体动力学的深刻理解。平衡紧密间隙的需求与机械接触和磨损的风险是一项复杂的挑战。  

 结论      

 Lomakin效应是泵设计、运行和维护中的一个重要考虑因素，特别是在高性能和高压应用场景下。它通过提供使转子居中并减少振动的稳定力，从而显著提高泵的可靠性和使用寿命。因此，离心泵的工程师和技术人员必须深入了解影响这一效应的各种因素以及与之相关的挑战。 定期维护、精心设计和考虑运行条件是最大限度地发挥Lomakin效应的优势并确保泵送系统长期性能的关键。  

 参考文献      

 1）https://www.bouldencompany.com 2）https://www.linkedin.com