1. Eksenel Gücün Yaradılması və Balanslaşdırma Prinsipləri

Çoxmərhələli eksenel qüvvələr  şaquli turbinli nasoslar  əsasən iki komponentdən ibarətdir:

● Mərkəzdənqaçma qüvvəsi komponenti:Mərkəzdənqaçma qüvvəsi səbəbindən mayenin radial axını çarxın ön və arxa qapaqları arasında təzyiq fərqi yaradır, nəticədə eksenel qüvvə yaranır (adətən emiş girişinə doğru yönəldilir).

● Təzyiq fərqi effekti:Hər bir mərhələdə məcmu təzyiq fərqi eksenel qüvvəni daha da artırır.

Balanslaşdırma üsulları:

● Simmetrik çarx quruluşu:İkiqat emiş çarxlarından istifadə (maye hər iki tərəfdən daxil olur) bir istiqamətli təzyiq fərqini azaldır, ox qüvvəsini məqbul səviyyələrə (10%-30%) endirir.

● Balans çuxurunun dizaynı:Pervanenin arxa qapağında olan radial və ya əyri dəliklər təzyiq fərqlərini balanslaşdıraraq yüksək təzyiqli mayeni yenidən girişə yönləndirir. Səmərəliliyin itirilməsinin qarşısını almaq üçün deşik ölçüsü maye dinamikası hesablamaları vasitəsilə optimallaşdırılmalıdır.

● Ters bıçaq dizaynı:Son mərhələdə tərs bıçaqların əlavə edilməsi (əsas bıçaqların əksinə) eksenel yükləri əvəzləmək üçün əks mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaradır. Adətən yüksək başlı nasoslarda (məsələn, çoxpilləli şaquli turbin nasoslarında) istifadə olunur.

2. Radial Yük Yaratma və Balanslaşdırma

Radial yüklər fırlanma zamanı ətalət qüvvələrindən, maye dinamik təzyiqin qeyri-bərabər paylanmasından və rotor kütləsindəki qalıq balanssızlıqdan yaranır. Çoxmərhələli nasoslarda yığılmış radial yüklər yastıqların həddindən artıq istiləşməsinə, vibrasiyaya və ya rotorun yanlış hizalanmasına səbəb ola bilər.

Balanslaşdırma strategiyaları:

● Çarx simmetriyasının optimallaşdırılması:

o Tək-cüt bıçaq uyğunluğu (məsələn, 5 bıçaq + 7 bıçaq) radial qüvvələri bərabər paylayır.

o Dinamik balanslaşdırma hər bir çarxın mərkəzi hissəsinin fırlanma oxuna uyğun olmasını təmin edərək, qalıq balanssızlığı minimuma endirir.

● Struktur möhkəmləndirmə:

o Sərt aralıq rulman yuvaları radial yerdəyişməni məhdudlaşdırır.

o Kombinə edilmiş podşipniklər (məsələn, iki cərgəli dayaqlı bilyalı rulmanlar + silindrik rulmanlar) oxlu və radial yükləri ayrıca idarə edir.

● Hidravlik kompensasiya:

o Pervane boşluqlarında bələdçi qanadlar və ya geri dönmə kameraları axın yollarını optimallaşdırır, yerli burulğanları və radial qüvvə dalğalanmalarını azaldır.

3. Çoxmərhələli çarxlarda yük ötürülməsi

Eksenel qüvvələr mərhələli şəkildə toplanır və stress konsentrasiyalarının qarşısını almaq üçün idarə edilməlidir:

● Mərhələ üzrə balanslaşdırma:Balans diskinin quraşdırılması (məsələn, çoxmərhələli mərkəzdənqaçma nasoslarında) ox qüvvələrini avtomatik tənzimləmək üçün eksenel boşluq təzyiq fərqlərindən istifadə edir.

● Sərtliyin optimallaşdırılması:Nasos valları yüksək möhkəm ərintilərdən (məsələn, 42CrMo) hazırlanır və əyilmə hədləri (adətən ≤ 0.1 mm/m) üçün sonlu elementlərin təhlili (FEA) vasitəsilə təsdiqlənir.

4. Mühəndislik nümunəsi və hesablamaların yoxlanılması

Misal:Kimyəvi çoxpilləli şaquli turbinli nasos (6 pillə, ümumi başlıq 300 m, axın sürəti 200 m³/saat):

● Eksenel qüvvənin hesablanması:

o İlkin dizayn (tək emişli çarx): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), nəticədə 1.8×106N.

o İkiqat emiş çarxına çevrildikdən və balans dəlikləri əlavə edildikdən sonra: Eksenel qüvvə 5×105N-ə endirilib, API 610 standartlarına cavab verir (≤1.5× nominal güc fırlanma anı).

● Radial yük simulyasiyası:

o ANSYS Fluent CFD optimallaşdırılmamış çarxlarda yerli təzyiq piklərini (12 kN/m²-ə qədər) aşkar etdi. Bələdçi qanadların tətbiqi zirvələri 40% azaldıb və rulman temperaturu 15°C yüksəlib.

5. Əsas dizayn meyarları və mülahizələri

● Eksenel qüvvə hədləri: Tipik olaraq nasos şaftının dartılma müqavimətinin ≤ 30%-i, dayaq dayaqlarının temperaturu ≤ 70°C ilə.

● Pervane boşalmasına nəzarət: 0.2-0.5 mm arasında saxlanılır (çox kiçik sürtünməyə səbəb olur; çox böyük sızmaya səbəb olur).

● Dinamik sınaq: Tam sürət balanslaşdırma testləri (G2.5 dərəcəli) istismara verməzdən əvvəl sistemin sabitliyini təmin edir.

Nəticə

Çoxpilləli şaquli turbinli nasosların eksenel və radial yüklərin balanslaşdırılması maye dinamikası, mexaniki dizayn və materialşünaslığı əhatə edən mürəkkəb sistem mühəndisliyi problemidir. Pervane həndəsəsinin optimallaşdırılması, balanslaşdırma cihazlarının inteqrasiyası və dəqiq istehsal prosesləri nasosun etibarlılığını və xidmət müddətini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Süni intellektlə idarə olunan ədədi simulyasiyalar və əlavə istehsalda gələcək irəliləyişlər fərdiləşdirilmiş çarx dizaynına və dinamik yükün optimallaşdırılmasına daha da imkan verəcək.

Qeyd: Xüsusi tətbiqlər üçün fərdi dizayn (məsələn, maye xüsusiyyətləri, sürət, temperatur) API və ISO kimi beynəlxalq standartlara uyğun olmalıdır.