1. Тэнхлэгийн хүчийг үүсгэх ба тэнцвэржүүлэх зарчим

Олон үе шат дамжаагүй тэнхлэгийн хүч  босоо турбин насосууд  үндсэндээ хоёр бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ:

● Төвөөс зугтах хүчний бүрэлдэхүүн хэсэг:Төвөөс зугтах хүчний нөлөөгөөр шингэний радиаль урсгал нь импеллерийн урд ба хойд тагны хооронд даралтын зөрүү үүсгэж, улмаар тэнхлэгийн хүчийг (ихэвчлэн сорох оролт руу чиглүүлдэг) үүсгэдэг.

● Даралтын дифференциал нөлөө:Үе шат бүрт хуримтлагдсан даралтын зөрүү нь тэнхлэгийн хүчийг улам нэмэгдүүлнэ.

Тэнцвэржүүлэх аргууд:

● Импеллерийн тэгш хэмтэй зохион байгуулалт:Давхар сорох сэнс (шингэн нь хоёр талаас орж ирдэг) ашиглах нь нэг чиглэлтэй даралтын зөрүүг бууруулж, тэнхлэгийн хүчийг зөвшөөрөгдөх хэмжээнд (10-30%) бууруулдаг.

● Тэнцвэрийн нүхний загвар:Сэнсний арын тагны радиаль эсвэл ташуу нүхнүүд нь өндөр даралтын шингэнийг оролт руу буцааж чиглүүлж, даралтын зөрүүг тэнцвэржүүлдэг. Үр ашгийг алдагдуулахгүйн тулд нүхний хэмжээг шингэний динамикийн тооцоогоор оновчтой болгох шаардлагатай.

● Урвуу ирний загвар:Сүүлийн шатанд урвуу ирийг (үндсэн ирний эсрэг талд) нэмэх нь тэнхлэгийн ачааллыг арилгахын тулд эсрэг төвөөс зугтах хүчийг үүсгэдэг. Ихэвчлэн өндөр даралттай насосуудад (жишээлбэл, олон шатлалт босоо турбин насос) ашигладаг.

2. Радиал ачаалал үүсгэх ба тэнцвэржүүлэх

Радиал ачаалал нь эргэлтийн үед инерцийн хүч, шингэний динамик даралтын жигд бус хуваарилалт, роторын массын үлдэгдэл тэнцвэргүй байдлаас үүсдэг. Олон шатлалт шахуургад хуримтлагдсан радиаль ачаалал нь холхивчийн хэт халалт, чичиргээ, роторын буруу тохируулга үүсгэдэг.

Тэнцвэржүүлэх стратеги:

● Импеллерийн тэгш хэмийн оновчлол:

o Сондгой-тэгш ирийг тааруулах (жишээлбэл, 5 ир + 7 ир) нь радиаль хүчийг жигд хуваарилдаг.

o Динамик тэнцвэржүүлэлт нь импеллер бүрийн төв хэсэг нь эргэлтийн тэнхлэгтэй тохирч, үлдэгдэл тэнцвэргүй байдлыг багасгадаг.

● Бүтцийн арматур:

o Хатуу завсрын холхивчийн орон сууц нь радиаль шилжилтийг хязгаарладаг.

o Хосолсон холхивч (жишээлбэл, хоёр эгнээний холхивч + цилиндр булт холхивч) нь тэнхлэгийн болон радиаль ачааллыг тусад нь зохицуулдаг.

● Гидравлик нөхөн олговор:

o Сэнсний нүхэнд байрлах чиглүүлэгч сэнс эсвэл буцах камерууд нь урсгалын замыг оновчтой болгож, орон нутгийн эргэлт болон радиаль хүчний хэлбэлзлийг бууруулдаг.

3. Олон шатлалт импеллер дэх ачааллын дамжуулалт

Тэнхлэгийн хүч нь үе шаттайгаар хуримтлагддаг бөгөөд стрессийн концентрацаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд удирдаж байх ёстой.

● Үе шатаар тэнцвэржүүлэх:Тэнцвэрийн дискийг суурилуулах (жишээлбэл, олон шатлалт төвөөс зугтах шахуургад) тэнхлэгийн хүчийг автоматаар тохируулахын тулд тэнхлэгийн зөрүүний даралтын зөрүүг ашигладаг.

● Хатуу байдлыг оновчтой болгох:Насосны гол нь өндөр бат бэх хайлшаар (жишээ нь, 42CrMo) хийгдсэн бөгөөд хазайлтын хязгаарыг (ихэвчлэн ≤ 0.1 мм/м) хязгаарлагдмал элементийн шинжилгээгээр (FEA) баталгаажуулдаг.

4. Инженерийн кейс судалгаа, тооцооны баталгаажуулалт

Жишээ нь:Химийн олон шатлалт босоо турбин насос (6 шатлалт, нийт өндөр 300 м, урсгалын хурд 200 м³/цаг):

● Тэнхлэгийн хүчний тооцоо:

o Анхны загвар (нэг сорох сэнс): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), үр дүнд нь 1.8×106Н.

o Давхар сорох сэнс болгон хувиргаж, тэнцвэрийн нүх нэмсний дараа: Тэнхлэгийн хүчийг 5×105Н хүртэл бууруулж, API 610 стандартыг хангасан (≤1.5× нэрлэсэн чадлын момент).

● Радиал ачааллын загварчлал:

o ANSYS Fluent CFD нь оновчтой бус импеллерүүдэд орон нутгийн даралтын оргил (12 кН/м² хүртэл) байгааг илрүүлсэн. Хөтөч сэнсийг нэвтрүүлснээр оргилыг 40%-иар бууруулж, холхивчийн температурыг 15°С-аар нэмэгдүүлэв.

5. Загварын үндсэн шалгуур, анхаарах зүйлс

● Тэнхлэгийн хүчний хязгаар: Ихэвчлэн шахуургын босоо амны суналтын бат бэхийн ≤ 30%, ачааны холхивчийн температур ≤ 70°C байна.

● Импеллерийн зайны хяналт: 0.2-0.5 мм-ийн хооронд хадгалагдана (хэт жижиг нь үрэлтийг үүсгэдэг; хэт том нь гоожиход хүргэдэг).

● Динамик туршилт: Бүрэн хурдны тэнцвэржүүлэх туршилт (G2.5 зэрэг) нь ашиглалтад оруулахаас өмнө системийн тогтвортой байдлыг хангадаг.

Дүгнэлт

Олон шатлалт босоо турбин насосуудын тэнхлэгийн болон радиаль ачааллыг тэнцвэржүүлэх нь шингэний динамик, механик дизайн, материалын шинжлэх ухааныг хамарсан системийн инженерчлэлийн нарийн төвөгтэй ажил юм. Импеллерийн геометрийг оновчтой болгох, тэнцвэржүүлэх төхөөрөмжүүдийг нэгтгэх, үйлдвэрлэлийн нарийн процессууд нь насосны найдвартай байдал, ашиглалтын хугацааг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Хиймэл оюун ухаанд суурилсан тоон симуляци болон нэмэлт үйлдвэрлэлийн ирээдүйн дэвшил нь импеллерийн хувийн загвар, динамик ачааллыг оновчтой болгох боломжийг олгоно.

Тэмдэглэл: Тодорхой хэрэглээнд зориулагдсан загвар (шингэний шинж чанар, хурд, температур) нь API болон ISO зэрэг олон улсын стандартад нийцсэн байх ёстой.