1. ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಸಮತೋಲನ ತತ್ವಗಳು

ಬಹು-ಹಂತದ ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲಗಳು  ಲಂಬ ಟರ್ಬೈನ್ ಪಂಪ್ಗಳು  ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಎರಡು ಘಟಕಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ:

● ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ ಬಲ ಘಟಕ:ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ ಬಲದಿಂದಾಗಿ ದ್ರವದ ರೇಡಿಯಲ್ ಹರಿವು ಪ್ರಚೋದಕದ ಮುಂಭಾಗ ಮತ್ತು ಹಿಂಭಾಗದ ಕವರ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೀರುವ ಒಳಹರಿವಿನ ಕಡೆಗೆ ನಿರ್ದೇಶಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ).

● ಒತ್ತಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಪರಿಣಾಮ:ಪ್ರತಿ ಹಂತದಾದ್ಯಂತ ಸಂಚಿತ ಒತ್ತಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಮತೋಲನ ವಿಧಾನಗಳು:

● ಸಮ್ಮಿತೀಯ ಪ್ರಚೋದಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆ:ಡಬಲ್-ಸಕ್ಷನ್ ಇಂಪೆಲ್ಲರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ (ದ್ರವವು ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಿಂದ ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ) ಏಕಮುಖ ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲವನ್ನು ಸ್ವೀಕಾರಾರ್ಹ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ (10%-30%) ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

● ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸ್ ಹೋಲ್ ವಿನ್ಯಾಸ:ಇಂಪೆಲ್ಲರ್ ಹಿಂಬದಿಯಲ್ಲಿರುವ ರೇಡಿಯಲ್ ಅಥವಾ ಓರೆಯಾದ ರಂಧ್ರಗಳು ಅಧಿಕ ಒತ್ತಡದ ದ್ರವವನ್ನು ಒಳಹರಿವಿಗೆ ಹಿಂತಿರುಗಿಸಿ, ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ದಕ್ಷತೆಯ ನಷ್ಟವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ದ್ರವ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳ ಮೂಲಕ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಬೇಕು.

● ಹಿಮ್ಮುಖ ಬ್ಲೇಡ್ ವಿನ್ಯಾಸ:ಕೊನೆಯ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಹಿಮ್ಮುಖ ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳನ್ನು (ಮುಖ್ಯ ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳಿಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ) ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ಅಕ್ಷೀಯ ಹೊರೆಗಳನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸಲು ಪ್ರತಿ-ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ ಬಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೈ-ಹೆಡ್ ಪಂಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಉದಾ, ಬಹು-ಹಂತದ ಲಂಬ ಟರ್ಬೈನ್ ಪಂಪ್‌ಗಳು).

2. ರೇಡಿಯಲ್ ಲೋಡ್ ಜನರೇಷನ್ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸಿಂಗ್

ರೇಡಿಯಲ್ ಲೋಡ್‌ಗಳು ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಜಡತ್ವ ಬಲಗಳು, ಅಸಮ ದ್ರವ ಡೈನಾಮಿಕ್ ಒತ್ತಡ ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ರೋಟರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಲ್ಲಿನ ಉಳಿಕೆ ಅಸಮತೋಲನದಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಬಹು-ಹಂತದ ಪಂಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹವಾದ ರೇಡಿಯಲ್ ಲೋಡ್‌ಗಳು ಬೇರಿಂಗ್ ಅಧಿಕ ಬಿಸಿಯಾಗುವುದು, ಕಂಪನ ಅಥವಾ ರೋಟರ್ ತಪ್ಪು ಜೋಡಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.

ಸಮತೋಲನ ತಂತ್ರಗಳು:

● ಇಂಪೆಲ್ಲರ್ ಸಮ್ಮಿತಿ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್:

o ಬೆಸ-ಸಮ ಬ್ಲೇಡ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ (ಉದಾ, 5 ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳು + 7 ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳು) ರೇಡಿಯಲ್ ಬಲಗಳನ್ನು ಸಮವಾಗಿ ವಿತರಿಸುತ್ತದೆ.

o ಡೈನಾಮಿಕ್ ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸಿಂಗ್ ಪ್ರತಿ ಪ್ರಚೋದಕದ ಸೆಂಟ್ರಾಯ್ಡ್ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಅಕ್ಷದೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವುದನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಉಳಿದ ಅಸಮತೋಲನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

● ರಚನಾತ್ಮಕ ಬಲವರ್ಧನೆ:

o ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ ಮಧ್ಯಂತರ ಬೇರಿಂಗ್ ಹೌಸಿಂಗ್‌ಗಳು ರೇಡಿಯಲ್ ಸ್ಥಳಾಂತರವನ್ನು ನಿರ್ಬಂಧಿಸುತ್ತವೆ.

o ಸಂಯೋಜಿತ ಬೇರಿಂಗ್‌ಗಳು (ಉದಾ, ಡಬಲ್-ರೋ ಥ್ರಸ್ಟ್ ಬಾಲ್ ಬೇರಿಂಗ್‌ಗಳು + ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ರೋಲರ್ ಬೇರಿಂಗ್‌ಗಳು) ಅಕ್ಷೀಯ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ಲೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

● ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಪರಿಹಾರ:

o ಇಂಪೆಲ್ಲರ್ ಕ್ಲಿಯರೆನ್ಸ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಗೈಡ್ ವ್ಯಾನ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ರಿಟರ್ನ್ ಚೇಂಬರ್‌ಗಳು ಹರಿವಿನ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಸ್ಥಳೀಯ ಸುಳಿಗಳು ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ಬಲದ ಏರಿಳಿತಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

3. ಮಲ್ಟಿ-ಸ್ಟೇಜ್ ಇಂಪೆಲ್ಲರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಲೋಡ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್

ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲಗಳು ಹಂತವಾರು ಸಂಗ್ರಹಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ಅವುಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬೇಕು:

● ಹಂತವಾರು ಸಮತೋಲನ:ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸ್ ಡಿಸ್ಕ್ ಅನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸುವುದು (ಉದಾ. ಬಹು-ಹಂತದ ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ ಪಂಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ) ಅಕ್ಷೀಯ ಅಂತರ ಒತ್ತಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲಗಳನ್ನು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ಹೊಂದಿಸುತ್ತದೆ.

● ಬಿಗಿತ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್:ಪಂಪ್ ಶಾಫ್ಟ್‌ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಿಂದ (ಉದಾ, 42CrMo) ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿಚಲನ ಮಿತಿಗಳಿಗಾಗಿ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ≤ 0.1 mm/m) ಸೀಮಿತ ಅಂಶ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ (FEA) ಮೂಲಕ ಮೌಲ್ಯೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

4. ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಪ್ರಕರಣ ಅಧ್ಯಯನ ಮತ್ತು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಪರಿಶೀಲನೆ

ಉದಾಹರಣೆ:ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಹು-ಹಂತದ ಲಂಬ ಟರ್ಬೈನ್ ಪಂಪ್ (6 ಹಂತಗಳು, ಒಟ್ಟು ತಲೆ 300 ಮೀ, ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ 200 ಮೀ³/ಗಂ):

● ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ:

o ಆರಂಭಿಕ ವಿನ್ಯಾಸ (ಏಕ-ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಚೋದಕ): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ 1.8×106N.

o ಡಬಲ್-ಸಕ್ಷನ್ ಇಂಪೆಲ್ಲರ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಿದ ನಂತರ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸ್ ಹೋಲ್‌ಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿದ ನಂತರ: ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲವು 5×105N ಗೆ ಇಳಿದಿದೆ, API 610 ಮಾನದಂಡಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತದೆ (≤1.5× ರೇಟೆಡ್ ಪವರ್ ಟಾರ್ಕ್).

● ರೇಡಿಯಲ್ ಲೋಡ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್:

o ANSYS ಫ್ಲೂಯೆಂಟ್ CFD ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ ಮಾಡದ ಇಂಪೆಲ್ಲರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಥಳೀಯ ಒತ್ತಡದ ಶಿಖರಗಳನ್ನು (12 kN/m² ವರೆಗೆ) ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು. ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ ವ್ಯಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವುದರಿಂದ ಶಿಖರಗಳು 40% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾದವು ಮತ್ತು ಬೇರಿಂಗ್ ತಾಪಮಾನವು 15°C ರಷ್ಟು ಏರಿಕೆಯಾಯಿತು.

5. ಪ್ರಮುಖ ವಿನ್ಯಾಸ ಮಾನದಂಡಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಗಣನೆಗಳು

● ಅಕ್ಷೀಯ ಬಲದ ಮಿತಿಗಳು: ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪಂಪ್ ಶಾಫ್ಟ್ ಕರ್ಷಕ ಬಲದ ≤ 30%, ಒತ್ತಡ ಬೇರಿಂಗ್ ತಾಪಮಾನ ≤ 70°C.

● ಇಂಪೆಲ್ಲರ್ ಕ್ಲಿಯರೆನ್ಸ್ ನಿಯಂತ್ರಣ: 0.2-0.5 ಮಿಮೀ ನಡುವೆ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗಿದೆ (ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾದರೆ ಘರ್ಷಣೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ; ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾದರೆ ಸೋರಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ).

● ಡೈನಾಮಿಕ್ ಪರೀಕ್ಷೆ: ಪೂರ್ಣ-ವೇಗದ ಸಮತೋಲನ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳು (G2.5 ದರ್ಜೆ) ಕಾರ್ಯಾರಂಭ ಮಾಡುವ ಮೊದಲು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತವೆ.

ತೀರ್ಮಾನ

ಬಹು ಹಂತದ ಲಂಬ ಟರ್ಬೈನ್ ಪಂಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅಕ್ಷೀಯ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ಲೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸುವುದು ದ್ರವ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಸಂಕೀರ್ಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಸವಾಲಾಗಿದೆ. ಇಂಪೆಲ್ಲರ್ ಜ್ಯಾಮಿತಿಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವುದು, ಸಮತೋಲನ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು ಮತ್ತು ನಿಖರವಾದ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಪಂಪ್ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ ಮತ್ತು ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ. AI-ಚಾಲಿತ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಯೋಜಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಭವಿಷ್ಯದ ಪ್ರಗತಿಗಳು ವೈಯಕ್ತಿಕಗೊಳಿಸಿದ ಇಂಪೆಲ್ಲರ್ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಡೈನಾಮಿಕ್ ಲೋಡ್ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಗಮನಿಸಿ: ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ (ಉದಾ. ದ್ರವ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ವೇಗ, ತಾಪಮಾನ) ಕಸ್ಟಮೈಸ್ ಮಾಡಿದ ವಿನ್ಯಾಸವು API ಮತ್ತು ISO ನಂತಹ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಮಾನದಂಡಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಬೇಕು.