1. محوری قوت کی تخلیق اور توازن کے اصول

محوری قوتیں ملٹیجائز کرتی ہیں۔  عمودی ٹربائن پمپ  بنیادی طور پر دو اجزاء پر مشتمل ہیں:

● سینٹرفیوگل فورس کا جزو:سینٹرفیوگل فورس کی وجہ سے مائع شعاعی بہاؤ امپیلر کے اگلے اور پچھلے کور کے درمیان دباؤ کا فرق پیدا کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک محوری قوت ہوتی ہے (عام طور پر سکشن انلیٹ کی طرف ہوتا ہے)۔

● دباؤ کا فرق اثر:ہر مرحلے میں مجموعی دباؤ کا فرق محوری قوت کو مزید بڑھاتا ہے۔

توازن کے طریقے:

● سڈول امپیلر ترتیب:ڈبل سکشن امپیلر (دونوں اطراف سے مائع داخل ہوتا ہے) کا استعمال یک طرفہ دباؤ کے فرق کو کم کرتا ہے، محوری قوت کو قابل قبول سطح تک کم کرتا ہے (10%-30%)۔

● بیلنس ہول ڈیزائن:امپیلر بیک کور میں ریڈیل یا ترچھا سوراخ ہائی پریشر مائع کو واپس اندر کی طرف ری ڈائریکٹ کرتے ہیں، دباؤ کے فرق کو متوازن کرتے ہیں۔ کارکردگی کے نقصان سے بچنے کے لیے سوراخ کے سائز کو فلوڈ ڈائنامکس کیلکولیشنز کے ذریعے بہتر بنایا جانا چاہیے۔

● ریورس بلیڈ ڈیزائن:آخری مرحلے میں ریورس بلیڈ (مین بلیڈ کے برعکس) شامل کرنے سے محوری بوجھ کو دور کرنے کے لیے انسداد سینٹرفیوگل قوت پیدا ہوتی ہے۔ عام طور پر ہائی ہیڈ پمپس میں استعمال ہوتا ہے (مثال کے طور پر، ملٹی اسٹیج ورٹیکل ٹربائن پمپس)۔

2. ریڈیل لوڈ جنریشن اور بیلنسنگ

ریڈیل بوجھ گردش کے دوران جڑواں قوتوں، غیر مساوی مائع متحرک دباؤ کی تقسیم، اور روٹر ماس میں بقایا عدم توازن سے پیدا ہوتے ہیں۔ ملٹی اسٹیج پمپوں میں جمع شعاعی بوجھ بیئرنگ اوور ہیٹنگ، وائبریشن یا روٹر کی غلط ترتیب کا سبب بن سکتا ہے۔

توازن کی حکمت عملی:

● Impeller ہم آہنگی کی اصلاح:

o طاق بلیڈ میچنگ (مثال کے طور پر، 5 بلیڈ + 7 بلیڈ) شعاعی قوتوں کو یکساں طور پر تقسیم کرتا ہے۔

o متحرک توازن کو یقینی بناتا ہے کہ ہر امپیلر کا سنٹرائڈ گردشی محور کے ساتھ سیدھ میں ہو، بقایا عدم توازن کو کم سے کم کرتا ہے۔

● ساختی کمک:

o سخت انٹرمیڈیٹ بیئرنگ ہاؤسنگ شعاعی نقل مکانی کو محدود کرتے ہیں۔

o مشترکہ بیرنگ (مثال کے طور پر، ڈبل قطار تھرسٹ بال بیرنگ + سلنڈر رولر بیرنگ) محوری اور ریڈیل بوجھ کو الگ الگ ہینڈل کرتے ہیں۔

● ہائیڈرولک معاوضہ:

o امپیلر کلیئرنس میں گائیڈ وینز یا ریٹرن چیمبر بہاؤ کے راستوں کو بہتر بناتے ہیں، مقامی بھوروں اور ریڈیل فورس کے اتار چڑھاو کو کم کرتے ہیں۔

3. ملٹی اسٹیج امپیلرز میں لوڈ ٹرانسمیشن

محوری قوتیں مرحلہ وار جمع ہوتی ہیں اور تناؤ کے ارتکاز کو روکنے کے لیے ان کا انتظام کیا جانا چاہیے:

● مرحلہ وار توازن:بیلنس ڈسک کو انسٹال کرنا (مثلاً ملٹی سٹیج سینٹری فیوگل پمپس میں) محوری قوتوں کو خود بخود ایڈجسٹ کرنے کے لیے محوری خلا کے دباؤ کے فرق کو استعمال کرتا ہے۔

● سختی کی اصلاح:پمپ شافٹ اعلی طاقت والے مرکب دھاتوں (مثلاً 42CrMo) سے بنے ہوتے ہیں اور انحراف کی حدوں (عام طور پر ≤ 0.1 mm/m) کے لیے محدود عنصر تجزیہ (FEA) کے ذریعے تصدیق کی جاتی ہے۔

4. انجینئرنگ کیس اسٹڈی اور حساب کی تصدیق

: مثال کے طور پرایک کیمیکل ملٹی اسٹیج ورٹیکل ٹربائن پمپ (6 مراحل، کل سر 300 میٹر، بہاؤ کی شرح 200 m³/h):

● محوری قوت کا حساب کتاب:

o ابتدائی ڈیزائن (سنگل سکشن امپیلر): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5)، جس کے نتیجے میں 1.8×106N۔

o ڈبل سکشن امپیلر میں تبدیل ہونے اور بیلنس ہولز شامل کرنے کے بعد: محوری قوت 5×105N تک کم ہو گئی، API 610 معیارات (≤1.5× ریٹیڈ پاور ٹارک) کو پورا کرتی ہے۔

● ریڈیل لوڈ سمولیشن:

o ANSYS Fluent CFD نے غیر موزوں امپیلرز میں مقامی دباؤ کی چوٹیوں (12 kN/m² تک) کا انکشاف کیا۔ گائیڈ وینز کو متعارف کرانے سے چوٹیوں کو 40% کم کیا گیا اور درجہ حرارت میں 15°C کا اضافہ ہوا۔

5. کلیدی ڈیزائن کے معیار اور تحفظات

● محوری قوت کی حد: عام طور پر ≤ 30% پمپ شافٹ ٹینسائل طاقت، تھرسٹ بیئرنگ درجہ حرارت ≤ 70°C کے ساتھ۔

● امپیلر کلیئرنس کنٹرول: 0.2-0.5 ملی میٹر کے درمیان برقرار رکھا جاتا ہے (بہت چھوٹا رگڑ کا سبب بنتا ہے؛ بہت زیادہ رساو کا باعث بنتا ہے)۔

● ڈائنامک ٹیسٹنگ: فل اسپیڈ بیلنسنگ ٹیسٹ (G2.5 گریڈ) شروع کرنے سے پہلے سسٹم کے استحکام کو یقینی بناتے ہیں۔

نتیجہ

محوری اور شعاعی بوجھ میں توازن قائم کرنا عمودی ٹربائن پمپس کا ایک پیچیدہ نظام انجینئرنگ چیلنج ہے جس میں فلوڈ ڈائنامکس، مکینیکل ڈیزائن اور مادی سائنس شامل ہیں۔ امپیلر جیومیٹری کو بہتر بنانا، بیلنسنگ ڈیوائسز کو اکٹھا کرنا، اور درست مینوفیکچرنگ کے عمل پمپ کی وشوسنییتا اور عمر کو نمایاں طور پر بڑھاتے ہیں۔ AI سے چلنے والے عددی سمولیشنز اور اضافی مینوفیکچرنگ میں مستقبل کی پیشرفت ذاتی امپیلر ڈیزائن اور متحرک لوڈ آپٹیمائزیشن کو مزید قابل بنائے گی۔

نوٹ: مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے حسب ضرورت ڈیزائن (مثلاً، سیال خصوصیات، رفتار، درجہ حرارت) کو بین الاقوامی معیارات جیسے API اور ISO کے مطابق ہونا چاہیے۔