1. Axial Force Generation en Balancing Principles

De axiale krêften binne multifase  fertikale turbine pompen  binne benammen gearstald út twa komponinten:

● Centrifugale krêft komponint:Liquid radiale stream fanwege sintrifugale krêft skept in druk ferskil tusken de foar- en efterkant covers fan de waaier, resultearret yn in axial krêft (typysk rjochte nei de suction inlet).

● Druk differinsjaal effekt:It kumulative drukferskil oer elke poadium fergruttet de axiale krêft fierder.

Balansearjen metoaden:

● Symmetryske waaierarrangement:It brûken fan dûbele suction impellers (floeistof komt fan beide kanten yn) ferleget unidirectional druk differinsjaaloperator, ferleegjen axial krêft ta akseptabel nivo (10% -30%).

● Balâns gat design:Radiale of skuorre gatten yn 'e waaier werom cover redirect hege-druk floeistof werom nei de ynham, balancing druk ferskillen. Gatgrutte moat wurde optimalisearre fia berekkeningen fan fluiddynamyk om effisjinsjeferlies te foarkommen.

● Reverse blade design:It tafoegjen fan omkearde blêden (tsjinoerstelde fan haadblêden) yn 'e lêste etappe genereart tsjinsintrifugale krêft om axiale loads te kompensearjen. Faak brûkt yn pompen mei hege kop (bygelyks mearstage fertikale turbinepompen).

2. Radial Load Generation en Balancing

Radiale loads ûntsteane út inertiakrêften by rotaasje, unjildige floeibere dynamyske drukferdieling, en oerbliuwende ûnbalâns yn rotormassa. Akkumulearre radiale loads yn multi-stage pompen kinne feroarsaakje bearing oververhitting, trilling, of rotor misalignment.

Balânsjestrategyen:

● Optimalisaasje fan waaiersymmetry:

o Odd-even blade matching (bgl. 5 blêden + 7 blêden) distribúsje radiale krêften lykmjittich.

o Dynamic balancing soarget derfoar dat elke waaier syn centroid aligns mei de rotaasje-as, minimalisearje oerbleaune ûnbalâns.

● Strukturele fersterking:

o Stive tuskenlagerhúshâldingen beheine radiale ferpleatsing.

o Kombinearre lagers (bygelyks dûbele rige thrust ball bearings + silindryske roller lagers) behannelje axiale en radiale loads apart.

● Hydraulike kompensaasje:

o Guide fanes of werom keamers yn impeller klaring optimalisearje stromningspaden, ferminderjen lokale draaikolken en radiale krêft fluktuaasjes.

3. Load Transmission yn Multi-Stage Impellers

Axiale krêften accumulearje poadiumwize en moatte wurde beheard om stresskonsintraasjes te foarkommen:

● Stage-wize balâns:It ynstallearjen fan in lykwicht skiif (bgl, yn multi-stage centrifugal pompen) brûkt axial gap druk ferskillen foar in automatysk oanpasse axial krêften.

● Optimalisaasje fan stivens:Pomp shafts wurde makke fan hege-sterkte alloys (bygelyks, 42CrMo) en falidearre fia finite elemint analyze (FEA) foar deflection grinzen (typysk ≤ 0.1 mm / m).

4. Engineering Case Study en berekkening ferifikaasje

Foarbyld:In gemyske multistage fertikale turbinepomp (6 stadia, totale kop 300 m, trochstreaming 200 m³/h):

● Axiale krêft berekkening:

o Inisjele ûntwerp (iensûge waaier): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), wat resulteart yn 1.8×106N.

o Nei it konvertearjen nei dûbele suction impeller en it tafoegjen fan lykwichtsgaten: Axiale krêft fermindere nei 5 × 105N, foldwaan oan API 610 noarmen (≤1.5 × rated macht koppel).

● Simulaasje fan radiale lading:

o ANSYS Fluent CFD iepenbiere lokale drukpieken (oant 12 kN/m²) yn unoptimisearre waaiers. Yntroduksje fan gidsvaanen fermindere peaks mei 40% en lagertemperatuerferheging mei 15 ° C.

5. Key Design kritearia en ôfwagings

● Axial krêft grinzen: Typysk ≤ 30% fan pomp shaft tensile sterkte, mei thrust bearing temperatuer ≤ 70 ° C.

● Impeller klaring kontrôle: Hanthavene tusken 0.2-0.5 mm (te lyts feroarsake wriuwing; te grut liedt ta lekkage).

● Dynamyske testen: Balânsjetests mei folsleine snelheid (G2.5-klasse) soargje foar systeemstabiliteit foarôfgeand oan it yn gebrûk nimmen.

Konklúzje

Balansearjen fan aksiale en radiale loads yn meardere fertikale turbinepompen is in komplekse systeemtechnyske útdaging wêrby't floeistofdynamyk, meganysk ûntwerp en materiaalwittenskip belutsen is. Optimalisearjen fan waaiergeometry, yntegrearjen fan balânsapparaten, en krekte produksjeprosessen ferbetterje de betrouberens en libbensduur fan 'e pomp signifikant. Takomstige foarútgong yn AI-oandreaune numerike simulaasjes en additive fabrikaazje sille personaliseare waaierûntwerp en dynamyske loadoptimalisaasje fierder ynskeakelje.

Opmerking: Oanpast ûntwerp foar spesifike tapassingen (bgl. floeibere eigenskippen, snelheid, temperatuer) moat foldwaan oan ynternasjonale noarmen lykas API en ISO.