1. Eksenel kuchlarni yaratish va muvozanatlash tamoyillari

Eksenel kuchlar ko'p bosqichli  vertikal turbinali nasoslar  asosan ikkita komponentdan iborat:

● Markazdan qochma kuch komponenti:Suyuq radiusli oqim markazdan qochma kuch tufayli pervanelning old va orqa qopqoqlari o'rtasida bosim farqini hosil qiladi, natijada eksenel kuch paydo bo'ladi (odatda assimilyatsiya kirishiga yo'naltirilgan).

● Bosim farqi effekti:Har bir bosqichdagi kümülatif bosim farqi eksenel kuchni yanada oshiradi.

Balanslash usullari:

● Pervanelning simmetrik joylashuvi:Ikki tomonlama assimilyatsiya pervanellaridan foydalanish (suyuqlik har ikki tomondan kiradi) bir tomonlama bosim farqini pasaytiradi, eksenel kuchni maqbul darajaga tushiradi (10% -30%).

● Balans teshigi dizayni:Pervanelning orqa qopqog'idagi radial yoki qiya teshiklar yuqori bosimli suyuqlikni kirish joyiga yo'naltiradi va bosim farqlarini muvozanatlashtiradi. Samaradorlikni yo'qotmaslik uchun teshik o'lchamini suyuqlik dinamikasi hisob-kitoblari orqali optimallashtirish kerak.

● Teskari pichoq dizayni:Oxirgi bosqichda teskari pichoqlarni (asosiy pichoqlarga qarama-qarshi) qo'shish eksenel yuklarni bartaraf etish uchun markazdan qochma kuch hosil qiladi. Odatda yuqori boshli nasoslarda (masalan, ko'p bosqichli vertikal turbin nasoslarda) qo'llaniladi.

2. Radial yuk hosil qilish va muvozanatlash

Radial yuklar aylanish jarayonida inertsiya kuchlaridan, suyuqlikning dinamik bosimining notekis taqsimlanishidan va rotor massasidagi qoldiq muvozanatdan kelib chiqadi. Ko'p bosqichli nasoslarda to'plangan radial yuklar rulmanning haddan tashqari qizishi, tebranishi yoki rotorning noto'g'ri joylashishiga olib kelishi mumkin.

Muvozanat strategiyalari:

● Pervanel simmetriyasini optimallashtirish:

o Toq-juft pichoq moslashuvi (masalan, 5 pichoq + 7 pichoq) radial kuchlarni teng ravishda taqsimlaydi.

o Dinamik balanslash har bir pervanelning markaziy qismini aylanish o'qi bilan tekislashini ta'minlaydi va qoldiq nomutanosiblikni minimallashtiradi.

● Strukturaviy mustahkamlash:

o Qattiq oraliq podshipnik korpuslari radial joy almashishni cheklaydi.

o Kombinatsiyalangan podshipniklar (masalan, ikki qatorli rulmanlar + silindrsimon rulmanlar) eksenel va radial yuklarni alohida-alohida ko'taradi.

● Gidravlik kompensatsiya:

o Pervanel bo'shliqlaridagi yo'naltiruvchi qanotlar yoki qaytib kameralar oqim yo'llarini optimallashtiradi, mahalliy vortekslar va radial kuch tebranishlarini kamaytiradi.

3. Ko'p bosqichli pervanellarda yuk uzatish

Eksenel kuchlar bosqichma-bosqich to'planadi va stress kontsentratsiyasining oldini olish uchun boshqarilishi kerak:

● Bosqich bo'yicha muvozanatlash:Balans diskini o'rnatish (masalan, ko'p bosqichli santrifüj nasoslarda) eksenel kuchlarni avtomatik sozlash uchun eksenel bo'shliqdagi bosim farqlaridan foydalanadi.

● Qattiqlikni optimallashtirish:Nasos vallari yuqori quvvatli qotishmalardan (masalan, 42CrMo) yasalgan va chekli elementlar tahlili (FEA) orqali burilish chegaralari (odatda ≤ 0.1 mm/m) uchun tasdiqlangan.

4. Muhandislik ishi va hisob-kitoblarni tekshirish

misol:Kimyoviy ko'p bosqichli vertikal turbinali nasos (6 bosqichli, umumiy quvvati 300 m, oqim tezligi 200 m³ / soat):

● Eksenel kuchni hisoblash:

o Dastlabki konstruksiya (bitta assimilyatsiya pervanesi): F=K⋅r⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), natijada 1.8×106N.

o Ikki assimilyatsiya pervaniga aylantirilgandan va muvozanat teshiklari qo'shilgandan so'ng: Eksenel quvvat 5 × 105N ga kamaydi, API 610 standartlariga javob beradi (≤1.5 × nominal quvvat momenti).

● Radial yuk simulyatsiyasi:

o ANSYS Fluent CFD optimallashtirilmagan pervanellarda mahalliy bosim cho'qqilarini (12 kN/m² gacha) aniqladi. Qo'llanma qanotlarini joriy qilish cho'qqilarni 40% ga qisqartirdi va rulman harorati 15 ° C ga ko'tarildi.

5. Dizaynning asosiy mezonlari va mulohazalari

● Eksenel kuch chegaralari: Odatda nasos milining kuchlanish kuchining ≤ 30% ni tashkil qiladi, rulman harorati ≤ 70 °C.

● Pervanel bo'shlig'ini boshqarish: 0.2-0.5 mm oralig'ida saqlanadi (juda kichik ishqalanishga olib keladi; juda katta oqishga olib keladi).

● Dinamik sinov: To'liq tezlikda muvozanatlash testlari (G2.5 graduli) ishga tushirishdan oldin tizim barqarorligini ta'minlaydi.

Xulosa

Eksenel va radial yuklarni muvozanatlash ko'p bosqichli vertikal turbinali nasoslar suyuqlik dinamikasi, mexanik dizayn va materialshunoslikni o'z ichiga olgan murakkab tizim muhandisligi muammosidir. Pervanel geometriyasini optimallashtirish, balanslash moslamalarini birlashtirish va aniq ishlab chiqarish jarayonlari nasosning ishonchliligi va ishlash muddatini sezilarli darajada oshiradi. AI tomonidan boshqariladigan raqamli simulyatsiyalar va qo'shimchalar ishlab chiqarishdagi kelajakdagi yutuqlar shaxsiylashtirilgan pervanel dizayni va dinamik yukni optimallashtirish imkonini beradi.

Eslatma: Muayyan ilovalar uchun moslashtirilgan dizayn (masalan, suyuqlik xususiyatlari, tezlik, harorat) API va ISO kabi xalqaro standartlarga mos kelishi kerak.