1. Axial Force Generation lan Prinsip Balancing

Gaya aksial inmultistage  pompa turbin vertikal  utamané dumadi saka rong komponen:

● Komponen gaya sentrifugal:Aliran radial Cairan amarga gaya sentrifugal nggawe beda tekanan antarane tutup ngarep lan mburi impeller, nyebabake gaya aksial (biasane diarahake menyang inlet nyedhot).

● Efek diferensial tekanan:Bedane tekanan kumulatif ing saben tahapan nambah gaya aksial.

Metode Balancing:

● Susunan impeller simetris:Nggunakake impeller dobel-nyedhot (cairan lumebu saka loro-lorone) nyuda diferensial meksa unidirectional, Mudhunake pasukan aksial kanggo tingkat ditrima (10% -30%).

● Desain bolongan imbangan:Bolongan radial utawa oblique ing tutup mburi impeller pangalihan cairan tekanan dhuwur bali menyang inlet, ngimbangi beda tekanan. Ukuran bolongan kudu dioptimalake liwat petungan dinamika fluida supaya ora mundhut efisiensi.

● Desain blade mbalikke:Nambah glathi mbalikke (ngelawan glathi utama) ing tataran pungkasan ngasilake pasukan counter-centrifugal kanggo ngimbangi beban aksial. Biasane digunakake ing pompa dhuwur-kepala (contone, pompa turbin vertikal multistage).

2. Generasi Beban Radial lan Balancing

Beban radial asalé saka gaya inersia sajrone rotasi, distribusi tekanan dinamis cairan sing ora rata, lan ora seimbang sisa ing massa rotor. Beban radial akumulasi ing pompa multi-tataran bisa nyebabake overheating bantalan, geter, utawa misalignment rotor.

Strategi Balancing:

● Optimasi simetri impeller:

o Ganjil-genap agul-agul cocog (contone, 5 lading + 7 lading) distributes pasukan radial roto-roto.

o Balancing dinamis njamin centroid saben impeller sejajar karo sumbu rotasi, nyilikake ketidakseimbangan sisa.

● tulangan struktural:

o Housing bantalan tengah kaku mbatesi pamindahan radial.

o Bantalan gabungan (contone, bantalan bal dobel baris + bantalan rol silinder) nangani beban aksial lan radial kanthi kapisah.

● Kompensasi hidrolik:

o Pandhuan vanes utawa kamar bali ing reresik impeller ngoptimalake jalur aliran, ngurangi vortices lokal lan fluktuasi pasukan radial.

3. Muatan Transmisi ing Multi-Stage Impellers

Gaya aksial nglumpukake kanthi bertahap lan kudu dikelola kanggo nyegah konsentrasi stres:

● Keseimbangan bertahap:Nginstal disk imbangan (contone, ing pompa sentrifugal multi-tataran) nggunakake beda tekanan celah aksial kanggo nyetel gaya aksial kanthi otomatis.

● Optimasi kaku:Shafts pump digawe saka wesi kekuatan dhuwur (contone, 42CrMo) lan divalidasi liwat analisis unsur winates (FEA) kanggo watesan deflection (biasane ≤ 0.1 mm / m).

4. Studi Kasus Teknik lan Verifikasi Kalkulasi

Conto:Pompa turbin multistagevertikal kimia (6 tahap, total head 300 m, laju alir 200 m³/jam):

● Pitungan gaya aksial:

o Desain awal (single-nyedhot impeller): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), asil ing 1.8×106N.

o Sawise Ngonversi menyang dobel-nyedhot impeller lan nambah bolongan imbangan: Axial pasukan suda kanggo 5 × 105N, patemon standar API 610 (≤1.5 × dirating torsi daya).

● Simulasi beban radial:

o ANSYS Fluent CFD ngungkapake puncak tekanan lokal (nganti 12 kN/m²) ing impeller sing ora dioptimalake. Introducing guide vanes nyuda puncak nganti 40% lan kenaikan suhu bantalan nganti 15 ° C.

5. Kriteria lan Pertimbangan Desain Utama

● Watesan gaya aksial: Biasane ≤ 30% saka kekuatan tarik poros pompa, kanthi suhu bantalan dorong ≤ 70 ° C.

● Kontrol impeller reresik: Maintained antarane 0.2-0.5 mm (cilik banget nyebabake gesekan; gedhe banget ndadékaké kanggo bocor).

● Pengujian dinamis: Tes balancing full-speed (kelas G2.5) njamin stabilitas sistem sadurunge komisioning.

kesimpulan

Ngimbangi beban aksial lan radial ing pompa turbin vertikal multistage minangka tantangan rekayasa sistem kompleks sing nglibatake dinamika cairan, desain mekanik, lan ilmu material. Ngoptimalake geometri impeller, nggabungake piranti balancing, lan proses manufaktur sing tepat kanthi signifikan ningkatake linuwih lan umur pompa. Kemajuan ing mangsa ngarep ing simulasi numerik sing didorong AI lan manufaktur aditif bakal luwih ngaktifake desain impeller sing dipersonalisasi lan optimasi beban dinamis.

Cathetan: Desain khusus kanggo aplikasi tartamtu (contone, sifat cairan, kacepetan, suhu) kudu tundhuk karo standar internasional kayata API lan ISO.