1. അച്ചുതണ്ട് ബലം ജനറേഷൻ, ബാലൻസിങ് തത്വങ്ങൾ

മൾട്ടിസ്റ്റേജുകളിലെ അക്ഷീയ ബലങ്ങൾ  ലംബ ടർബൈൻ പമ്പുകൾ  പ്രധാനമായും രണ്ട് ഘടകങ്ങൾ ചേർന്നതാണ്:

● അപകേന്ദ്രബല ഘടകം:അപകേന്ദ്രബലം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ദ്രാവക റേഡിയൽ പ്രവാഹം ഇംപെല്ലറിന്റെ മുൻവശത്തും പിൻവശത്തുമുള്ള കവറുകൾക്കിടയിൽ ഒരു മർദ്ദ വ്യത്യാസം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു അക്ഷീയ ബലത്തിന് കാരണമാകുന്നു (സാധാരണയായി സക്ഷൻ ഇൻലെറ്റിലേക്ക് നയിക്കപ്പെടുന്നു).

● മർദ്ദ വ്യത്യാസ പ്രഭാവം:ഓരോ ഘട്ടത്തിലുടനീളമുള്ള സഞ്ചിത മർദ്ദ വ്യത്യാസം അക്ഷീയ ബലത്തെ കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ബാലൻസിങ് രീതികൾ:

● സമമിതി ഇംപെല്ലർ ക്രമീകരണം:ഇരട്ട-സക്ഷൻ ഇംപെല്ലറുകൾ (ദ്രാവകം ഇരുവശത്തുനിന്നും പ്രവേശിക്കുന്നു) ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഏകദിശാ മർദ്ദ വ്യത്യാസം കുറയ്ക്കുകയും അച്ചുതണ്ട് ബലം സ്വീകാര്യമായ തലങ്ങളിലേക്ക് (10%-30%) കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

● ബാലൻസ് ഹോൾ ഡിസൈൻ:ഇംപെല്ലർ ബാക്ക് കവറിലെ റേഡിയൽ അല്ലെങ്കിൽ ചരിഞ്ഞ ദ്വാരങ്ങൾ ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലുള്ള ദ്രാവകത്തെ ഇൻലെറ്റിലേക്ക് തിരികെ തിരിച്ചുവിടുന്നു, സമ്മർദ്ദ വ്യത്യാസങ്ങൾ സന്തുലിതമാക്കുന്നു. കാര്യക്ഷമത നഷ്ടപ്പെടുന്നത് ഒഴിവാക്കാൻ ദ്രാവക ചലനാത്മക കണക്കുകൂട്ടലുകൾ വഴി ദ്വാര വലുപ്പം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യണം.

● റിവേഴ്‌സ് ബ്ലേഡ് ഡിസൈൻ:അവസാന ഘട്ടത്തിൽ റിവേഴ്സ് ബ്ലേഡുകൾ (പ്രധാന ബ്ലേഡുകൾക്ക് എതിർവശത്ത്) ചേർക്കുന്നത് അക്ഷീയ ലോഡുകൾ ഓഫ്‌സെറ്റ് ചെയ്യുന്നതിന് കൌണ്ടർ-സെൻട്രിഫ്യൂഗൽ ഫോഴ്‌സ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. സാധാരണയായി ഹൈ-ഹെഡ് പമ്പുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, മൾട്ടിസ്റ്റേജ് ലംബ ടർബൈൻ പമ്പുകൾ).

2. റേഡിയൽ ലോഡ് ജനറേഷനും ബാലൻസിംഗും

ഭ്രമണസമയത്ത് ജഡത്വ ബലങ്ങൾ, അസമമായ ദ്രാവക ചലനാത്മക മർദ്ദ വിതരണം, റോട്ടർ പിണ്ഡത്തിലെ അവശിഷ്ട അസന്തുലിതാവസ്ഥ എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് റേഡിയൽ ലോഡുകൾ ഉണ്ടാകുന്നത്. മൾട്ടി-സ്റ്റേജ് പമ്പുകളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടിയ റേഡിയൽ ലോഡുകൾ ബെയറിംഗ് ഓവർഹീറ്റിംഗ്, വൈബ്രേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ റോട്ടർ തെറ്റായ ക്രമീകരണം എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകും.

ബാലൻസിങ് തന്ത്രങ്ങൾ:

● ഇംപെല്ലർ സമമിതി ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ:

o ഒറ്റ-ഇരട്ട ബ്ലേഡ് പൊരുത്തം (ഉദാ. 5 ബ്ലേഡുകൾ + 7 ബ്ലേഡുകൾ) റേഡിയൽ ബലങ്ങളെ തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യുന്നു.

o ഡൈനാമിക് ബാലൻസിംഗ് ഓരോ ഇംപെല്ലറിന്റെയും സെൻട്രോയിഡ് ഭ്രമണ അക്ഷവുമായി വിന്യസിക്കുന്നു എന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു, ഇത് അവശിഷ്ട അസന്തുലിതാവസ്ഥ കുറയ്ക്കുന്നു.

● ഘടനാപരമായ ബലപ്പെടുത്തൽ:

o കർക്കശമായ ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ബെയറിംഗ് ഹൗസിംഗുകൾ റേഡിയൽ ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് നിയന്ത്രിക്കുന്നു.

o സംയോജിത ബെയറിംഗുകൾ (ഉദാ: ഇരട്ട-വരി ത്രസ്റ്റ് ബോൾ ബെയറിംഗുകൾ + സിലിണ്ടർ റോളർ ബെയറിംഗുകൾ) അച്ചുതണ്ട്, റേഡിയൽ ലോഡുകൾ വെവ്വേറെ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നു.

● ഹൈഡ്രോളിക് നഷ്ടപരിഹാരം:

ഇംപെല്ലർ ക്ലിയറൻസുകളിലെ ഗൈഡ് വാനുകൾ അല്ലെങ്കിൽ റിട്ടേൺ ചേമ്പറുകൾ ഫ്ലോ പാത്തുകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നു, ഇത് പ്രാദേശിക വോർട്ടീസുകളും റേഡിയൽ ഫോഴ്‌സ് ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളും കുറയ്ക്കുന്നു.

3. മൾട്ടി-സ്റ്റേജ് ഇംപെല്ലറുകളിൽ ലോഡ് ട്രാൻസ്മിഷൻ

ഘട്ടം ഘട്ടമായി അച്ചുതണ്ട് ശക്തികൾ അടിഞ്ഞുകൂടുന്നു, സമ്മർദ്ദ സാന്ദ്രത തടയുന്നതിന് അവയെ നിയന്ത്രിക്കണം:

● ഘട്ടം തിരിച്ചുള്ള ബാലൻസിംഗ്:ഒരു ബാലൻസ് ഡിസ്ക് ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യുമ്പോൾ (ഉദാഹരണത്തിന്, മൾട്ടി-സ്റ്റേജ് സെൻട്രിഫ്യൂഗൽ പമ്പുകളിൽ) അക്ഷീയ വിടവ് മർദ്ദ വ്യത്യാസങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് അക്ഷീയ ബലങ്ങൾ യാന്ത്രികമായി ക്രമീകരിക്കുന്നു.

● കാഠിന്യം ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ:പമ്പ് ഷാഫ്റ്റുകൾ ഉയർന്ന ശക്തിയുള്ള ലോഹസങ്കരങ്ങൾ (ഉദാ. 42CrMo) കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, കൂടാതെ ഡിഫ്ലെക്ഷൻ പരിധികൾക്കായി (സാധാരണയായി ≤ 0.1 mm/m) ഫിനിറ്റ് എലമെന്റ് അനാലിസിസ് (FEA) വഴി സാധൂകരിക്കപ്പെടുന്നു.

4. എഞ്ചിനീയറിംഗ് കേസ് പഠനവും കണക്കുകൂട്ടൽ പരിശോധനയും

ഉദാഹരണം:ഒരു കെമിക്കൽ മൾട്ടിസ്റ്റേജ് ലംബ ടർബൈൻ പമ്പ് (6 ഘട്ടങ്ങൾ, ആകെ ഹെഡ് 300 മീ, ഫ്ലോ റേറ്റ് 200 മീ³/മണിക്കൂർ):

● അച്ചുതണ്ട് ബല കണക്കുകൂട്ടൽ:

o പ്രാരംഭ രൂപകൽപ്പന (സിംഗിൾ-സക്ഷൻ ഇംപെല്ലർ): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), അതിന്റെ ഫലമായി 1.8×106N.

o ഇരട്ട-സക്ഷൻ ഇംപെല്ലറിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്‌ത് ബാലൻസ് ഹോളുകൾ ചേർത്തതിന് ശേഷം: അച്ചുതണ്ട് ബലം 5×105N ആയി കുറച്ചു, API 610 മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുന്നു (≤1.5× റേറ്റുചെയ്ത പവർ ടോർക്ക്).

● റേഡിയൽ ലോഡ് സിമുലേഷൻ:

ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാത്ത ഇംപെല്ലറുകളിൽ ANSYS ഫ്ലൂയന്റ് CFD പ്രാദേശിക മർദ്ദ കൊടുമുടികൾ (12 kN/m² വരെ) വെളിപ്പെടുത്തി. ഗൈഡ് വാനുകൾ അവതരിപ്പിച്ചത് കൊടുമുടികൾ 40% കുറയ്ക്കുകയും ബെയറിംഗ് താപനില 15°C വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.

5. പ്രധാന ഡിസൈൻ മാനദണ്ഡങ്ങളും പരിഗണനകളും

● അച്ചുതണ്ട് ബല പരിധികൾ: സാധാരണയായി പമ്പ് ഷാഫ്റ്റ് ടെൻസൈൽ ശക്തിയുടെ ≤ 30%, ത്രസ്റ്റ് ബെയറിംഗ് താപനില ≤ 70°C.

● ഇംപെല്ലർ ക്ലിയറൻസ് നിയന്ത്രണം: 0.2-0.5 മില്ലിമീറ്ററിൽ നിലനിർത്തുന്നു (വളരെ ചെറുത് ഘർഷണത്തിന് കാരണമാകുന്നു; വളരെ വലുത് ചോർച്ചയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു).

● ഡൈനാമിക് ടെസ്റ്റിംഗ്: കമ്മീഷൻ ചെയ്യുന്നതിന് മുമ്പ് ഫുൾ-സ്പീഡ് ബാലൻസിങ് ടെസ്റ്റുകൾ (G2.5 ഗ്രേഡ്) സിസ്റ്റം സ്ഥിരത ഉറപ്പാക്കുന്നു.

തീരുമാനം

മൾട്ടിസ്റ്റേജ് ലംബ ടർബൈൻ പമ്പുകളിൽ അച്ചുതണ്ട്, റേഡിയൽ ലോഡുകൾ സന്തുലിതമാക്കുന്നത് ദ്രാവക ചലനാത്മകത, മെക്കാനിക്കൽ ഡിസൈൻ, മെറ്റീരിയൽ സയൻസ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്ന സങ്കീർണ്ണമായ സിസ്റ്റം എഞ്ചിനീയറിംഗ് വെല്ലുവിളിയാണ്. ഇംപെല്ലർ ജ്യാമിതി ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യൽ, ബാലൻസിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ സംയോജിപ്പിക്കൽ, കൃത്യമായ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾ എന്നിവ പമ്പിന്റെ വിശ്വാസ്യതയും ആയുസ്സും ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. AI- നയിക്കുന്ന സംഖ്യാ സിമുലേഷനുകളിലും അഡിറ്റീവ് നിർമ്മാണത്തിലും ഭാവിയിലെ പുരോഗതി വ്യക്തിഗതമാക്കിയ ഇംപെല്ലർ രൂപകൽപ്പനയും ഡൈനാമിക് ലോഡ് ഒപ്റ്റിമൈസേഷനും കൂടുതൽ പ്രാപ്തമാക്കും.

കുറിപ്പ്: പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി (ഉദാ: ദ്രാവക ഗുണങ്ങൾ, വേഗത, താപനില) ഇഷ്ടാനുസൃതമാക്കിയ ഡിസൈൻ API, ISO പോലുള്ള അന്താരാഷ്ട്ര മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കണം.