1. Axial Force Generation ug Balancing Principles

Ang axial nga pwersa sa inmultistage  bertikal turbine bomba  sa panguna gilangkuban sa duha ka mga sangkap:

● Centrifugal force component:Ang liquid radial flow tungod sa centrifugal force nagmugna og pressure differential tali sa atubangan ug likod nga mga tabon sa impeller, nga miresulta sa usa ka axial force (kasagaran gitumong ngadto sa suction inlet).

● Epekto sa pagkalainlain sa pressure:Ang cumulative pressure difference sa matag yugto dugang nga nagdugang sa axial force.

Mga Pamaagi sa Pagbalanse:

● Symmetrical impeller nga kahikayan:Ang paggamit sa double-suction impellers (likido mosulod gikan sa duha ka kilid) pagkunhod unidirectional pressure differential, pagpaubos axial puwersa sa madawat nga lebel (10% -30%).

● Balanse nga disenyo sa lungag:Ang radial o oblique nga mga buho sa impeller back cover nag-redirect sa high-pressure nga likido balik sa bukana, nagbalanse sa mga kalainan sa pressure. Ang gidak-on sa lungag kinahanglan nga ma-optimize pinaagi sa mga kalkulasyon sa fluid dynamics aron malikayan ang pagkawala sa kahusayan.

● Reverse blade nga disenyo:Ang pagdugang sa mga reverse blades (atbang sa mga nag-unang blades) sa katapusang yugto makamugna og kontra-centrifugal nga pwersa aron mabawi ang mga axial load. Kasagarang gigamit sa mga high-head nga bomba (pananglitan, multistage verticalturbinepumps).

2. Radial Load Generation ug Balancing

Ang radial loads naggikan sa inertia forces atol sa rotation, dili patas nga liquid dynamic pressure distribution, ug residual imbalance sa rotor mass. Ang natipon nga mga radial load sa multi-stage nga mga bomba mahimong hinungdan sa pag-overheat sa pagdala, pagkurog, o pagkadaot sa rotor.

Balanse nga mga estratehiya:

● Impeller symmetry optimization:

o Odd-even blade matching (pananglitan, 5 blades + 7 blades) nag-apod-apod sa radial forces nga parehas.

o Ang dinamikong pagbalanse nagsiguro nga ang centroid sa matag impeller motakdo sa rotational axis, nga makapamenos sa nahabilin nga imbalance.

● Pagpalig-on sa istruktura:

o Rigid intermediate bearing housings nagpugong sa radial displacement.

o Combined bearings (pananglitan, double-row thrust ball bearings + cylindrical roller bearings) gilain ang pagdumala sa axial ug radial loads.

● Hydraulic nga bayad:

o Giya ang mga vane o mga lawak sa pagbalik sa mga clearance sa impeller nga ma-optimize ang mga agianan sa pag-agos, pagpamenos sa lokal nga mga bul-og ug pag-usab-usab sa radial force.

3. Load Transmission sa Multi-Stage Impellers

Ang mga pwersa sa axial natipon sa entablado ug kinahanglan nga madumala aron mapugngan ang mga konsentrasyon sa stress:

● Stage-wise nga pagbalanse:Ang pag-instalar og balanse nga disk (pananglitan, sa multi-stage centrifugal pumps) naggamit sa mga kalainan sa presyur sa axial gap aron awtomatik nga ma-adjust ang mga pwersa sa axial.

● Pag-optimize sa pagkagahi:Ang pump shaft ginama sa high-strength alloys (pananglitan, 42CrMo) ug gi-validate pinaagi sa finite element analysis (FEA) alang sa deflection limits (kasagaran ≤ 0.1 mm/m).

4. Pagtuon sa Kaso sa Engineering ug Pagpamatuod sa Pagkalkula

Panig-ingnan:Usa ka kemikal nga multistagevertical turbine pump (6 nga yugto, kinatibuk-ang ulo 300 m, flow rate 200 m³/h):

● Pagkalkula sa axial force:

o Inisyal nga disenyo (single-suction impeller): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), nga miresulta sa 1.8×106N.

o Human sa pag-convert ngadto sa double-suction impeller ug pagdugang sa balanse nga mga lungag: Axial force mikunhod ngadto sa 5 × 105N, pagtagbo sa API 610 nga mga sumbanan (≤1.5 × rated power torque).

● Radial load simulation:

o ANSYS Fluent CFD nagpadayag sa lokal nga pressure peaks (hangtod sa 12 kN/m²) sa wala ma-optimize nga mga impeller. Ang pagpaila sa mga giya nga vane nagpamenos sa mga taluktok sa 40% ug nagdala sa pagtaas sa temperatura sa 15 °C.

5. Pangunang Pamantayan sa Disenyo ug Mga Konsiderasyon

● Axial force limits: Kasagaran ≤ 30% sa pump shaft tensile strength, nga may thrust bearing temperature ≤ 70°C.

● Pagkontrol sa clearance sa impeller: Gimentinar tali sa 0.2-0.5 mm (gamay ra kaayo hinungdan sa friction; dako kaayo mosangpot sa leakage).

● Dinamikong pagsulay: Ang bug-os nga tulin nga mga pagsulay sa pagbalanse (G2.5 nga grado) nagsiguro sa kalig-on sa sistema sa wala pa i-commissioning.

Panapos

Ang pagbalanse sa axial ug radial loads sa multistage vertical turbine pump usa ka komplikadong sistema sa engineering nga hagit nga naglambigit sa fluid dynamics, mekanikal nga disenyo, ug materyal nga siyensya. Ang pag-optimize sa geometry sa impeller, paghiusa sa mga aparato sa pagbalanse, ug tukma nga mga proseso sa paghimo labi nga nagpauswag sa pagkakasaligan sa bomba ug gitas-on sa kinabuhi. Ang umaabot nga mga pag-uswag sa AI-driven numerical simulation ug additive manufacturing mas makapahimo sa personalized nga impeller design ug dynamic load optimization.

Mubo nga sulat: Ang customized nga disenyo para sa piho nga mga aplikasyon (pananglitan, fluid properties, speed, temperature) kinahanglang mosunod sa international standards sama sa API ug ISO.