sales@tkflow.com 
Uravnoteženje aksialne sile v večstopenjskih centrifugalnih črpalkah je ključna tehnologija za zagotavljanje stabilnega delovanja. Zaradi serijske razporeditve rotorjev se aksialne sile znatno kopičijo (do več ton). Če niso pravilno uravnotežene, lahko to povzroči preobremenitev ležajev, poškodbo tesnil ali celo okvaro opreme. Spodaj so navedene pogoste metode uravnoteženja aksialne sile, skupaj z njihovimi načeli, prednostmi in slabostmi.
1.Simetrična razporeditev rotorjev (hrbet ob hrbtu / čelno ob boku)
Pri načrtovanju naprave za uravnoteženje aksialnih sil sodobnih centrifugalnih črpalk se stopnja rotorja običajno izbere kot sodo število, saj se pri sodem številu stopenj rotorja lahko uporabi metoda simetrične porazdelitve rotorja za uravnoteženje aksialne sile opreme, pri čemer je aksialna sila, ki jo ustvari simetrično porazdeljen rotor med delovanjem, enake velikosti in nasprotne smeri, kar bo na makroskopski ravni pokazalo ravnovesno stanje. Pri načrtovanju je treba upoštevati, da je velikost tesnilne dušilke pred vhodom v povratni rotor skladna s premerom rotorja, da se zagotovi dobro tesnjenje.
●NačeloSosednja rotorja sta razporejena v nasprotnih smereh, tako da se njihove aksialne sile medsebojno izničijo.
●Hrbet za hrbtomDva kompleta rotorjev sta nameščena simetrično okoli sredine gredi črpalke.
●Iz oči v očiRotorji so razporejeni zrcalno usmerjeni navznoter ali navzven.
●PrednostiNi potrebnih dodatnih naprav; preprosta struktura; visoka učinkovitost uravnoteženja (nad 90 %).
●SlabostiKompleksna zasnova ohišja črpalke; zahtevna optimizacija pretočne poti; uporabno samo za črpalke s sodim številom stopenj.
●AplikacijeVisokotlačne črpalke za napajanje kotlov, večstopenjske črpalke za petrokemijo.
2. Balansni boben
Struktura uravnotežnega bobna (znana tudi kot uravnoteževalni bat) nima ozke aksialne gibljive reže, ki bi lahko kompenzirala večino aksialnega potiska, ne pa celotnega aksialnega potiska, in pri premikanju v aksialnem položaju ni dodatne kompenzacije, zato so običajno potrebni aksialni ležaji. Ta zasnova bo imela večjo notranjo recirkulacijo (notranje puščanje), vendar je bolj odporna na zagone, zaustavitve in druge prehodne razmere.
●NačeloZa rotorjem zadnje stopnje je nameščen valjast boben. Visokotlačna tekočina pušča skozi režo med bobnom in ohišjem v nizkotlačno komoro, kar ustvarja protisilo.
● AprednostiMočna sposobnost uravnoteženja, primerna za visokotlačne, večstopenjske črpalke (npr. 10+ stopenj).
●SlabostiIzgube zaradi puščanja (~3–5 % pretoka), kar zmanjšuje učinkovitost. Zahteva dodatne cevi za uravnoteženje ali recirkulacijske sisteme, kar povečuje kompleksnost vzdrževanja.
●AplikacijeVelike večstopenjske centrifugalne črpalke (npr. črpalke za cevovode na dolge razdalje).
3.Balansni disk
Kot običajna metoda načrtovanja v procesu načrtovanja naprave za uravnoteženje aksialnih sil sodobnih večstopenjskih centrifugalnih črpalk se lahko metoda uravnotežene plošče zmerno prilagodi glede na proizvodne potrebe, pri čemer uravnoteženo silo v glavnem ustvarja presek med radialno zračnostjo in aksialno zračnostjo diska, drugi del pa v glavnem ustvarjata aksialna zračnost in zunanji polmer uravnotežene plošče, ti dve uravnoteženi sili pa igrata vlogo uravnoteženja aksialne sile. V primerjavi z drugimi metodami je prednost metode uravnotežene plošče večji premer uravnotežene plošče in večja občutljivost, kar učinkovito izboljša stabilnost delovanja opreme. Vendar pa je ta zasnova zaradi majhne aksialne režnje dovzetna za obrabo in poškodbe v prehodnih pogojih.
●NačeloZa rotorjem zadnje stopnje je nameščen premični disk. Razlika tlaka na disku dinamično prilagaja njegov položaj, da deluje proti aksialni sili.
●PrednostiSamodejno se prilagaja spremembam aksialne sile; visoka natančnost uravnoteženja.
●SlabostiTrenje povzroča obrabo, ki zahteva redno menjavo. Občutljiv na čistočo tekočine (delci lahko zagozdijo disk).
●AplikacijeVečstopenjske črpalke za čisto vodo v zgodnji fazi (postopoma jih nadomeščajo uravnalni bobni).
4.Kombinacija uravnoteženja bobna in diska
V primerjavi z metodo uravnotežene plošče se metoda bobna uravnotežene plošče razlikuje po tem, da je velikost dušilne puše večja od velikosti pesta rotorja, medtem ko uravnotežena plošča zahteva, da velikost dušilne puše ustreza velikosti pesta rotorja. Na splošno velja, da pri metodi načrtovanja bobna uravnotežene plošče uravnotežena sila, ki jo ustvarja uravnotežena plošča, predstavlja več kot polovico celotne aksialne sile, največja pa lahko doseže 90 % celotne aksialne sile, ostale dele pa v glavnem zagotavlja uravnoteženi boben. Hkrati z zmernim povečanjem uravnotežene sile uravnoteženega bobna se ustrezno zmanjša uravnotežena sila uravnotežene plošče in s tem velikost uravnotežene plošče, s čimer se zmanjša stopnja obrabe uravnotežene plošče, podaljša življenjska doba delov opreme in zagotovi normalno delovanje večstopenjske centrifugalne črpalke.
●NačeloBoben prenaša večino aksialne sile, medtem ko disk natančno uravnava preostalo silo.
●PrednostiZdružuje stabilnost in prilagodljivost, primeren za spremenljive delovne pogoje.
●SlabostiKompleksna struktura; višji stroški.
●AplikacijeVisokozmogljive industrijske črpalke (npr. črpalke za hladilno tekočino jedrskih reaktorjev).
5. Aksialni ležaji (pomožno uravnoteženje)
●NačeloKotni kroglični ležaji ali ležaji Kingsbury absorbirajo preostalo aksialno silo.
●PrednostiZanesljiva varnostna kopija za druge metode uravnoteženja.
●SlabostiZahteva redno mazanje; krajša življenjska doba pri visokih aksialnih obremenitvah.
●AplikacijeMajhne do srednje velike večstopenjske črpalke ali visokohitrostne črpalke.
6. Zasnova rotorja z dvojnim sesanjem
●NačeloNa prvi ali vmesni stopnji se uporablja dvojno sesalno rotor, ki uravnava aksialno silo z dvostranskim dotokom.
●PrednostiUčinkovito uravnoteženje ob hkratnem izboljšanju kavitacijske učinkovitosti.
●SlabostiUravnava samo aksialno silo enostopenjskih črpalk; za večstopenjske črpalke so potrebne druge metode.
7. Odprtine za hidravlično uravnoteženje (odprtine na hrbtni plošči rotorja)
●NačeloV zadnji plošči rotorja so izvrtane luknje, ki omogočajo, da visokotlačna tekočina recirkulira v območje nizkega tlaka in s tem zmanjša aksialno silo.
●PrednostiPreprosto in poceni.
●SlabostiZmanjša učinkovitost črpalke (~2–4 %).Primerno samo za aplikacije z nizkimi aksialnimi silami; pogosto so potrebni dodatni aksialni ležaji.
Primerjava metod uravnoteženja aksialnih sil
| Metoda | Učinkovitost | Kompleksnost | Stroški vzdrževanja | Tipične uporabe |
| Simetrični rotorji | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Visokotlačne črpalke z enako stopnjo |
| Balansni boben | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Večstopenjske črpalke z visokim tlakom |
| Balansni disk | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Čiste tekočine, spremenljive obremenitve |
| Kombinacija bobna in diska | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Ekstremni pogoji (jedrska energija, vojska) |
| Aksialni ležaji | ★★ | ★★ | ★★★ | Uravnoteženje preostalih aksialnih sil |
| Dvojno sesalno rotor | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Prva ali vmesna stopnja |
| Ravnovesne luknje | ★★ | ★ | ★ | Majhne nizkotlačne črpalke |
Čas objave: 29. marec 2025