1. Осьтік күштерді құру және теңдестіру принциптері

Көп сатылы осьтік күштер  тік турбиналық сорғылар  негізінен екі компоненттен тұрады:

● Орталықтан тепкіш күш құрамдас бөлігі:Орталықтан тепкіш күштің әсерінен сұйықтықтың радиалды ағыны доңғалақтың алдыңғы және артқы қақпақтары арасында қысым дифференциалын жасайды, нәтижесінде осьтік күш пайда болады (әдетте сору кірісіне бағытталған).

● Қысым дифференциалды әсері:Әрбір кезеңдегі жинақталған қысым айырмашылығы осьтік күшті одан әрі арттырады.

Теңдестіру әдістері:

● Доңғалақтың симметриялық орналасуы:Қос сорғыш дөңгелектерді пайдалану (сұйықтық екі жағынан да кіреді) бір бағытты қысым дифференциалын азайтады, осьтік күшті рұқсат етілген деңгейге дейін төмендетеді (10%-30%).

● Баланс тесігінің дизайны:Доңғалақтың артқы қақпағындағы радиалды немесе қиғаш тесіктер қысым айырмашылығын теңестіре отырып, жоғары қысымды сұйықтықты қайтадан кіріске бағыттайды. Тиімділікті жоғалтпау үшін саңылау өлшемін сұйықтық динамикасын есептеу арқылы оңтайландыру керек.

● Кері пышақтың дизайны:Соңғы кезеңде кері пышақтарды (негізгі қалақтарға қарама-қарсы) қосу осьтік жүктемелерді өтеу үшін қарсы орталықтан тепкіш күшті тудырады. Көбінесе жоғары қысымды сорғыларда қолданылады (мысалы, көп сатылы тік турбиналық сорғылар).

2. Радиалды жүктемені қалыптастыру және теңдестіру

Радиалды жүктемелер айналу кезіндегі инерция күштерінен, сұйық динамикалық қысымның біркелкі таралуынан және ротор массасындағы қалдық теңгерімсіздіктен туындайды. Көп сатылы сорғылардағы жинақталған радиалды жүктемелер мойынтіректердің қызып кетуіне, дірілге немесе ротордың сәйкес келмеуіне әкелуі мүмкін.

Теңдестіру стратегиялары:

● Доңғалақтың симметриясын оңтайландыру:

o Тақ-жұп пышақтарды сәйкестендіру (мысалы, 5 қалақ + 7 қалақ) радиалды күштерді біркелкі таратады.

o Динамикалық теңгерімдеу қалдық теңгерімсіздікті барынша азайта отырып, әрбір дөңгелектің центроидінің айналу осімен туралануын қамтамасыз етеді.

● Құрылымдық күшейту:

o Қатты аралық мойынтіректердің корпустары радиалды орын ауыстыруды шектейді.

o Біріктірілген мойынтіректер (мысалы, екі қатарлы шарикті мойынтіректер + цилиндрлік роликті мойынтіректер) осьтік және радиалды жүктемелерді бөлек көтереді.

● Гидравликалық өтемақы:

o Доңғалақ саңылауларындағы бағыттаушы қалақшалар немесе кері камералар жергілікті құйындылар мен радиалды күштердің ауытқуын азайта отырып, ағын жолдарын оңтайландырады.

3. Көп сатылы доңғалақтардағы жүкті беру

Осьтік күштер кезең бойынша жинақталады және кернеу концентрациясының алдын алу үшін басқарылуы керек:

● Кезеңді теңестіру:Теңгерім дискісін орнату (мысалы, көп сатылы орталықтан тепкіш сорғыларда) осьтік күштерді автоматты түрде реттеу үшін осьтік аралық қысым айырмашылығын пайдаланады.

● Қаттылықты оңтайландыру:Сорғы біліктері беріктігі жоғары қорытпалардан жасалған (мысалы, 42CrMo) және ауытқу шегі (әдетте ≤ 0.1 мм/м) үшін соңғы элементтерді талдау (FEA) арқылы расталады.

4. Инженерлік жағдайды зерттеу және есептеуді тексеру

Мысал:Химиялық көп сатылы тік турбиналық сорғы (6 сатылы, жалпы биіктігі 300 м, шығыны 200 м³/сағ):

● Осьтік күшті есептеу:

o Бастапқы конструкция (бір сорғыш дөңгелек): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), нәтижесінде 1.8×106Н.

o Қос сору дөңгелегіне түрлендіру және теңгерім саңылауларын қосқаннан кейін: Осьтік күш API 5 стандарттарына сәйкес (≤105× номиналды қуат моменті) 610×1.5Н дейін азайтылды.

● Радиалды жүктеме симуляциясы:

o ANSYS Fluent CFD оңтайландырылмаған дөңгелектердегі жергілікті қысымның шыңдарын (12 кН/м² дейін) анықтады. Бағыттауыш қалақтарды енгізу шыңдарды 40%-ға азайтты және мойынтіректердің температурасын 15°C-қа көтерді.

5. Негізгі дизайн критерийлері мен қарастырулар

● Осьтік күштің шектері: әдетте сорғы білігінің созылу беріктігінің ≤ 30%, тіреу мойынтіректерінің температурасы ≤ 70°C.

● Доңғалақ саңылауын басқару: 0.2-0.5 мм аралығында сақталады (тым кішкентай үйкеліс тудырады; тым үлкен ағып кетуге әкеледі).

● Динамикалық тестілеу: Толық жылдамдықты теңдестіру сынақтары (G2.5 сыныбы) іске қосу алдында жүйе тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

қорытынды

Осьтік және радиалды жүктемелерді теңдестіру көп сатылы тік турбиналық сорғылар сұйықтық динамикасын, механикалық дизайнды және материалтануды қамтитын күрделі жүйелерді жобалау мәселесі болып табылады. Доңғалақтың геометриясын оңтайландыру, теңдестіру құрылғыларын біріктіру және нақты өндіріс процестері сорғының сенімділігі мен қызмет ету мерзімін айтарлықтай арттырады. AI басқаратын сандық модельдеудегі және қосымша өндірістегі болашақ жетістіктер жұмыс доңғалағының жекелендірілген дизайны мен динамикалық жүктемені оңтайландыруға мүмкіндік береді.

Ескертпе: Арнайы қолданбаларға арналған теңшелген дизайн (мысалы, сұйықтық қасиеттері, жылдамдық, температура) API және ISO сияқты халықаралық стандарттарға сәйкес болуы керек.