1. محوري قوت جي پيداوار ۽ توازن جا اصول

ڪثير مرحلن ۾ محوري قوتون  عمودي ٽربائن پمپ  بنيادي طور تي ٻن حصن تي مشتمل آهن:

● سينٽرفيوگل فورس جزو:سينٽرفيوگل فورس جي ڪري مائع ريڊيل وهڪري امپيلر جي اڳيان ۽ پوئين ڍڪڻ جي وچ ۾ دٻاءُ جو فرق پيدا ڪري ٿي، جنهن جي نتيجي ۾ هڪ محوري قوت (عام طور تي سکشن انليٽ ڏانهن هدايت ڪئي ويندي آهي) پيدا ٿئي ٿي.

● دٻاءُ جي فرق جو اثر:هر مرحلي ۾ مجموعي دٻاءُ جو فرق محوري قوت کي وڌيڪ وڌائي ٿو.

توازن جا طريقا:

● هموار امپيلر ترتيب:ڊبل-سڪشن امپيلر استعمال ڪرڻ (ٻنهي پاسن کان مائع داخل ٿئي ٿو) هڪ طرفي دٻاءُ جي فرق کي گھٽائي ٿو، محوري قوت کي قابل قبول سطحن (10%-30%) تائين گھٽائي ٿو.

● بيلنس هول ڊيزائن:امپيلر جي پوئين ڪَوَر ۾ ريڊيل يا ترچھا سوراخ تيز دٻاءُ واري مائع کي واپس انليٽ ڏانهن ريڊائريڪٽ ڪن ٿا، دٻاءُ جي فرق کي متوازن ڪن ٿا. ڪارڪردگي جي نقصان کان بچڻ لاءِ سوراخ جي سائيز کي فلوئڊ ڊائنامڪس حسابن ذريعي بهتر بڻايو وڃي.

● ريورس بليڊ ڊيزائن:آخري مرحلي ۾ ريورس بليڊ (مين بليڊ جي سامهون) شامل ڪرڻ سان محوري لوڊ کي آفسيٽ ڪرڻ لاءِ ڪائونٽر سينٽرفيوگل فورس پيدا ٿئي ٿي. عام طور تي هاءِ هيڊ پمپن ۾ استعمال ٿيندو آهي (مثال طور، ملٽي اسٽيج عمودي ٽربائن پمپ).

2. ريڊيل لوڊ جنريشن ۽ بيلنسنگ

ريڊيل لوڊ گردش دوران انرشيا قوتن، غير مساوي مائع متحرڪ دٻاءُ جي ورڇ، ۽ روٽر ماس ۾ بقايا عدم توازن مان پيدا ٿين ٿا. ملٽي اسٽيج پمپن ۾ جمع ٿيل ريڊيل لوڊ بيئرنگ جي اوور هيٽنگ، وائبريشن، يا روٽر جي غلط ترتيب جو سبب بڻجي سگهن ٿا.

توازن واريون حڪمت عمليون:

● امپيلر سميٽري اصلاح:

o طاق-جفت بليڊ ميچنگ (مثال طور، 5 بليڊ + 7 بليڊ) ريڊيل فورس کي هڪجهڙائي سان ورهائي ٿو.

o متحرڪ توازن يقيني بڻائي ٿو ته هر امپيلر جو سينٽرائيڊ گردش جي محور سان ترتيب ڏئي ٿو، باقي عدم توازن کي گهٽ ۾ گهٽ ڪري ٿو.

● ساخت جي مضبوطي:

o سخت وچولي بيئرنگ هائوسنگ ريڊيل ڊسپليسمينٽ کي محدود ڪن ٿا.

o گڏيل بيئرنگ (مثال طور، ڊبل-رو ٿرسٽ بال بيئرنگ + سلنڊريڪل رولر بيئرنگ) محوري ۽ ريڊيل لوڊ کي الڳ الڳ سنڀاليندا آهن.

● هائيڊولڪ معاوضو:

o امپيلر ڪليئرنس ۾ گائيڊ وين يا ريٽرن چيمبر وهڪري جي رستن کي بهتر بڻائين ٿا، مقامي وورٽس ۽ ريڊيل فورس جي اتار چڙهاؤ کي گهٽائين ٿا.

3. ملٽي اسٽيج امپيلرز ۾ لوڊ ٽرانسميشن

محوري قوتون مرحلي وار گڏ ٿين ٿيون ۽ دٻاءُ جي ڪنسنٽريشن کي روڪڻ لاءِ انهن کي منظم ڪرڻ گهرجي:

● اسٽيج وار توازن:بيلنس ڊسڪ کي انسٽال ڪرڻ (مثال طور، ملٽي اسٽيج سينٽريفيوگل پمپن ۾) محوري قوتن کي خودڪار طريقي سان ترتيب ڏيڻ لاءِ محوري خال جي دٻاءُ جي فرق کي استعمال ڪندو آهي.

● سختي جي اصلاح:پمپ شافٽ اعليٰ طاقت وارن مصرعن (مثال طور، 42CrMo) مان ٺهيل آهن ۽ انحراف جي حدن (عام طور تي ≤ 0.1 ملي ميٽر/ميٽر) لاءِ محدود عنصر تجزيي (FEA) ذريعي تصديق ٿيل آهن.

4. انجنيئرنگ ڪيس اسٽڊي ۽ حساب ڪتاب جي تصديق

مثال طور:هڪ ڪيميڪل ملٽي اسٽيج عمودي ٽربائن پمپ (6 اسٽيج، ڪل هيڊ 300 ميٽر، وهڪري جي شرح 200 m³/h):

● محوري قوت جو حساب:

o شروعاتي ڊيزائن (سنگل-سڪشن امپيلر): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5)، جنهن جي نتيجي ۾ 1.8×106N ٿيندو.

o ڊبل-سڪشن امپيلر ۾ تبديل ٿيڻ ۽ بيلنس هولز شامل ڪرڻ کان پوءِ: محوري قوت 5×105N تائين گهٽجي وئي، API 610 معيارن کي پورو ڪندي (≤1.5× ريٽيڊ پاور ٽورڪ).

● ريڊيل لوڊ سموليشن:

o ANSYS Fluent CFD غير اصلاح ٿيل امپيلر ۾ مقامي دٻاءُ جي چوٽي (12 kN/m² تائين) ظاهر ڪئي. گائيڊ وين متعارف ڪرائڻ سان چوٽيون 40٪ گهٽجي ويون ۽ بيئرنگ جي گرمي پد ۾ 15 °C اضافو ٿيو.

5. اهم ڊيزائن جا معيار ۽ غور ويچار

● محوري قوت جون حدون: عام طور تي پمپ شافٽ جي ٽينسل طاقت جو ≤ 30٪، ٿرسٽ بيئرنگ جي گرمي پد ≤ 70°C سان.

● امپيلر ڪليئرنس ڪنٽرول: 0.2-0.5 ملي ميٽر جي وچ ۾ برقرار رکيو ويو (تمام ننڍو رگڙ جو سبب بڻجندو آهي؛ تمام وڏو رساو جو سبب بڻجندو آهي).

● متحرڪ ٽيسٽنگ: مڪمل رفتار بيلنسنگ ٽيسٽ (G2.5 گريڊ) ڪميشننگ کان اڳ سسٽم جي استحڪام کي يقيني بڻائين ٿا.

ٿڪل

ملٽي اسٽيج عمودي ٽربائن پمپن ۾ محوري ۽ ريڊيل لوڊ کي متوازن ڪرڻ هڪ پيچيده سسٽم انجنيئرنگ چئلينج آهي جنهن ۾ فلوئڊ ڊائنامڪس، ميڪيڪل ڊيزائن، ۽ مادي سائنس شامل آهي. امپيلر جيوميٽري کي بهتر ڪرڻ، بيلنسنگ ڊوائيسز کي ضم ڪرڻ، ۽ صحيح پيداوار جي عملن کي پمپ جي اعتبار ۽ عمر کي خاص طور تي وڌايو. AI-driven عددي سموليشنز ۽ اضافي پيداوار ۾ مستقبل جي ترقي ذاتي امپيلر ڊيزائن ۽ متحرڪ لوڊ اصلاح کي وڌيڪ فعال ڪندي.

نوٽ: مخصوص ايپليڪيشنن لاءِ ترتيب ڏنل ڊيزائن (مثال طور، سيال خاصيتون، رفتار، گرمي پد) کي API ۽ ISO جهڙن بين الاقوامي معيارن جي تعميل ڪرڻ گهرجي.