1. Generasi Gaya Axial sareng Prinsip Balancing

Gaya axial inmultistage  pompa turbin nangtung  utamana diwangun ku dua komponén:

● komponén gaya centrifugal:Aliran radial cair alatan gaya centrifugal nyiptakeun diferensial tekanan antara panutup hareup jeung tukang impeller, hasilna gaya axial (ilaharna diarahkeun ka inlet nyeuseup).

● Pangaruh diferensial tekanan:Bedana tekanan kumulatif sakuliah unggal tahap salajengna ngaronjatkeun gaya axial.

Métode Balancing:

● Susunan impeller simetris:Ngagunakeun impellers nyeuseup ganda (cairan asup ti dua sisi) ngurangan diferensial tekanan unidirectional, nurunkeun gaya axial ka tingkat ditarima (10% -30%).

● Desain liang kasaimbangan:Liang radial atanapi serong dina panutup tukang impeller alihan cairan tekanan tinggi deui ka inlet, nyaimbangkeun béda tekanan. Ukuran liang kudu dioptimalkeun via itungan dinamika cairan pikeun nyegah leungitna efisiensi.

● Desain sabeulah sabalikna:Nambahkeun wilah sabalikna (sabalikna wilah utama) dina tahap panungtungan ngahasilkeun gaya counter-centrifugal pikeun offset beban axial. Biasana dianggo dina pompa sirah luhur (contona, pompa turbin vertikal multistage).

2. Generasi Beban Radial sareng Balancing

Beban radial asalna tina gaya inersia nalika rotasi, distribusi tekanan dinamis cair anu henteu rata, sareng henteu saimbangna sésa-sésa massa rotor. Akumulasi beban radial dina pompa multi-tahap bisa ngabalukarkeun overheating bearing, Geter, atawa misalignment rotor.

Strategi kasaimbangan:

● Optimasi simétri impeller:

o Ganjil-genap agul cocog (contona, 5 wilah + 7 wilah) distributes gaya radial merata.

o Balancing dinamis ensures centroid unggal impeller urang aligns jeung sumbu rotational, ngaminimalkeun saimbangna residual.

● tulangan struktural:

o Housings bearing panengah kaku ngawatesan kapindahan radial.

o Bantalan gabungan (contona, bantalan bola dorong baris ganda + bantalan roller silinder) nanganan beban axial sareng radial sacara misah.

● santunan hidrolik:

o Guide vanes atawa balik chambers di clearances impeller ngaoptimalkeun jalur aliran, ngurangan vortices lokal sarta fluctuations gaya radial.

3. Beban Transmission dina Multi-Panggung Impellers

Gaya axial akumulasi saarah sareng kedah diurus pikeun nyegah konsentrasi setrés:

● Tahap-wijaksana balancing:Masang piringan kasaimbangan (misalna, dina pompa centrifugal multi-tahap) ngagunakeun bédana tekanan gap axial pikeun otomatis nyaluyukeun gaya axial.

● Optimasi kaku:Pompa shafts dijieunna tina alloy-kakuatan tinggi (misalna 42CrMo) jeung disahkeun ku analisis unsur terhingga (FEA) pikeun wates deflection (ilaharna ≤ 0.1 mm / m).

4. Studi Kasus Téknik sareng Verifikasi Itungan

contona:Pompa turbin multistagevertical kimiawi (6 tahap, total sirah 300 m, laju aliran 200 m³ / h):

● Itungan gaya axial:

o Desain awal (single-nyeuseup impeller): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), hasilna 1.8×106N.

o Saatos ngarobah kana ganda-nyeuseup impeller tur nambahkeun liang kasaimbangan: gaya Axial diréduksi jadi 5 × 105N, papanggih standar API 610 (≤1.5 × dipeunteun torsi kakuatan).

● simulasi beban radial:

o ANSYS Fluent CFD ngungkabkeun puncak tekanan lokal (nepi ka 12 kN/m²) dina impeller anu teu dioptimalkeun. Ngenalkeun baling-baling pituduh ngirangan puncak ku 40% sareng naékna suhu ku 15 ° C.

5. Kriteria Desain konci jeung Pertimbangan

● wates gaya Axial: Ilaharna ≤ 30% kakuatan tensile aci pompa, kalawan suhu dorong bearing ≤ 70 ° C.

● Kontrol clearance impeller: Dijaga antara 0.2-0.5 mm (leutik teuing ngabalukarkeun gesekan; badag teuing ngabalukarkeun leakage).

● nguji dinamis: tés balancing-speed pinuh (G2.5 kelas) mastikeun stabilitas sistem saméméh commissioning.

kacindekan

Nyaimbangkeun beban axial sareng radial dina pompa turbin nangtung multistage mangrupikeun tantangan rékayasa sistem rumit anu ngalibetkeun dinamika cairan, desain mékanis, sareng élmu material. Ngaoptimalkeun géométri impeller, ngahijikeun alat balancing, sareng prosés manufaktur anu tepat sacara signifikan ningkatkeun réliabilitas sareng umur pompa. Kamajuan kahareup dina simulasi numerik anu didorong ku AI sareng manufaktur aditif salajengna bakal ngaktifkeun desain impeller pribadi sareng optimasi beban dinamis.

Catetan: Desain ngaropéa pikeun aplikasi husus (misalna sipat cairan, speed, suhu) kudu sasuai jeung standar internasional kayaning API jeung ISO.