1. Aksa Forto-Generacio kaj Ekvilibrado-Principoj

La aksaj fortoj en plurŝtupoj  vertikalaj turbinpumpiloj  estas ĉefe kunmetitaj de du komponentoj:

● Centrifuga fortokomponento:Likva radiala fluo pro centrifuga forto kreas premdiferencon inter la antaŭaj kaj malantaŭaj kovroj de la impulsilo, rezultigante aksan forton (tipe direktitan direkte al la suĉa fjordo).

● Diferenca efiko de premo:La akumula premdiferenco trans ĉiu stadio plue pliigas la aksan forton.

Ekvilibraj Metodoj:

● Simetria impulsa aranĝo:Uzado de duoblaj suĉaj impulsiloj (likvo eniras de ambaŭ flankoj) reduktas unudirektan premdiferencon, malaltigante aksan forton al akcepteblaj niveloj (10% -30%).

● Ekvilibra truodezajno:Radialaj aŭ oblikvaj truoj en la impulsilo malantaŭa kovrilo alidirektas altpreman likvaĵon reen al la enirejo, balancante premdiferencojn. Truograndeco devas esti optimumigita per fluidodinamikaj kalkuloj por eviti efikecperdon.

● Inversa klingo-dezajno:Aldonante inversajn klingojn (kontraŭe al ĉefaj klingoj) en la lasta stadio generas kontraŭcentrifugan forton por kompensi aksajn ŝarĝojn. Ofte uzata en altkapaj pumpiloj (ekz., plurŝtupaj vertikalaj turbinpumpiloj).

2. Radiala Ŝarĝo Generacio kaj Ekvilibro

Radialŝarĝoj originas de inercifortoj dum rotacio, neegala likva dinamika premodistribuo, kaj resta malekvilibro en rotormaso. Akumulitaj radialaj ŝarĝoj en plurstadiaj pumpiloj povas kaŭzi lagrotrovarmiĝon, vibradon aŭ rotor misparaleligo.

Ekvilibraj Strategioj:

● Optimumigo de simetria impulsilo:

o Nepara-para klingo-kongruo (ekz., 5 klingoj + 7 klingoj) distribuas radialfortojn egale.

o Dinamika ekvilibro certigas, ke la centroido de ĉiu impulsilo kongruas kun la rotacia akso, minimumigante restan malekvilibron.

● Struktura plifortikigo:

o Rigidaj mezaj portantaj loĝejoj limigas radialan movon.

o Kombinitaj lagroj (ekz., duoble-vicaj puŝoj lagroj + cilindraj rullagroj) pritraktas aksajn kaj radiajn ŝarĝojn aparte.

● Hidraŭlika kompenso:

o Gvidŝirmiloj aŭ revenkameroj en impulsiloj optimumigas fluvojojn, reduktante lokajn vorticojn kaj radialfortfluktuojn.

3. Ŝarĝi Transdonon en Plurstadiaj Impellers

Aksaj fortoj akumuliĝas laŭscene kaj devas esti administritaj por malhelpi streskoncentriĝojn:

● Etapo-saĝa ekvilibro:Instali ekvilibran diskon (ekz., en plurstadiaj centrifugaj pumpiloj) uzas aksajn interspacpremdiferencojn por aŭtomate alĝustigi aksajn fortojn.

● Optimumigo de rigideco:Pumpilaj ŝaftoj estas faritaj el alt-fortaj alojoj (ekz., 42CrMo) kaj validigitaj per finia elementanalizo (FEA) por deflankilimoj (tipe ≤ 0.1 mm/m).

4. Inĝenieristiko Kaza Studo kaj Kalkula Konfirmo

ekzemple:Kemia plurstadia vertikala turbinpumpilo (6 stadioj, totala kapo 300 m, flukvanto 200 m³/h):

● Kalkulo de aksa forto:

o Komenca dezajno (unu-suĉa impulsilo): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), rezultigante 1.8×106N.

o Post konvertiĝo al duobla suĉa impulsilo kaj aldonado de ekvilibraj truoj: Aksa forto reduktita al 5×105N, plenumante API 610-normojn (≤1.5×-taksa potenco-momanto).

● Simulado de radiala ŝarĝo:

o ANSYS Fluent CFD malkaŝis lokajn prempintojn (ĝis 12 kN/m²) en neoptimumigitaj impulsiloj. Enkonduko de gvidŝirmiloj reduktis pintojn je 40% kaj portanta temperaturo plialtiĝas je 15 °C.

5. Ŝlosilaj Dezajnaj Kriterioj kaj Konsideroj

● Aksaj fortaj limoj: Tipe ≤ 30% de pumpila ŝafto tirstreĉa forto, kun puŝo portanta temperaturo ≤ 70 °C.

● Kontrolo de ĵeto de impulsilo: Subtenita inter 0.2-0.5 mm (tro malgranda kaŭzas froton; tro granda kondukas al elfluo).

● Dinamika testado: Plenrapidaj ekvilibraj testoj (grado G2.5) certigas sistemon-stabilecon antaŭ ekfunkciigo.

konkludo

Ekvilibro de aksaj kaj radialaj ŝarĝoj en plurŝtupaj vertikalaj turbinpumpiloj estas kompleksa sistema inĝenieristiko defio implikanta fluiddinamikon, mekanikan dezajnon, kaj materialan sciencon. Optimumigi la geometrion de impulsilo, integri ekvilibrajn aparatojn kaj precizajn produktadajn procezojn signife plibonigas pumpilfidindecon kaj vivdaŭron. Estontaj progresoj en AI-movitaj nombraj simuladoj kaj aldonaĵa fabrikado plue ebligos personigitan impulsan dezajnon kaj dinamikan ŝarĝan optimumigon.

Noto: Agordita dezajno por specifaj aplikoj (ekz. fluidaj propraĵoj, rapideco, temperaturo) devas plenumi internaciajn normojn kiel API kaj ISO.