1. Egwyddorion Cynhyrchu Grym Echelinol a Chydbwyso

Mae'r lluoedd echelinol inmultistage  pympiau tyrbin fertigol  yn cynnwys dwy gydran yn bennaf:

● Cydran grym allgyrchol:Mae llif rheiddiol hylifol oherwydd grym allgyrchol yn creu gwahaniaeth pwysau rhwng gorchuddion blaen a chefn y impeller, gan arwain at rym echelinol (yn nodweddiadol wedi'i gyfeirio at y fewnfa sugno).

● Effaith gwahaniaethol pwysau:Mae'r gwahaniaeth gwasgedd cronnol ar draws pob cam yn cynyddu'r grym echelinol ymhellach.

Dulliau Cydbwyso:

● Trefniant impeller cymesur:Mae defnyddio impelwyr sugno dwbl (mynediad hylif o'r ddwy ochr) yn lleihau gwahaniaeth pwysau un cyfeiriad, gan ostwng grym echelinol i lefelau derbyniol (10% -30%).

● Dyluniad twll cydbwysedd:Mae tyllau rheiddiol neu oblique yn y clawr cefn impeller yn ailgyfeirio hylif pwysedd uchel yn ôl i'r fewnfa, gan gydbwyso gwahaniaethau pwysau. Rhaid optimeiddio maint y twll trwy gyfrifiadau dynameg hylif er mwyn osgoi colli effeithlonrwydd.

● Dyluniad llafn gwrthdro:Mae ychwanegu llafnau gwrthdro (gyferbyn â'r prif lafnau) yn y cam olaf yn cynhyrchu grym gwrth-allgyrchol i wrthbwyso llwythi echelinol. Defnyddir yn gyffredin mewn pympiau pen uchel (ee, turbinepumps fertigol aml-gam).

2. Cynhyrchu Llwyth Radial a Chydbwyso

Mae llwythi radial yn tarddu o rymoedd syrthni yn ystod cylchdroi, dosbarthiad pwysau deinamig hylif anwastad, ac anghydbwysedd gweddilliol mewn màs rotor. Gall llwythi rheiddiol cronedig mewn pympiau aml-gam achosi gorboethi dwyn, dirgryniad, neu aliniad rotor.

Strategaethau Cydbwyso:

● Optimeiddio cymesuredd impeller:

o Mae paru llafn odrif (ee, 5 llafn + 7 llafn) yn dosbarthu grymoedd rheiddiol yn gyfartal.

o Mae cydbwyso deinamig yn sicrhau bod centroid pob impeller yn cyd-fynd â'r echelin gylchdro, gan leihau anghydbwysedd gweddilliol.

● Atgyfnerthu strwythurol:

o Mae amgaeadau dwyn canolradd anhyblyg yn cyfyngu ar ddadleoli rheiddiol.

o Mae berynnau cyfun (ee, Bearings peli byrdwn rhes ddwbl + Bearings rholer silindrog) yn trin llwythi echelinol a rheiddiol ar wahân.

● Iawndal hydrolig:

o Tywys esgyll neu siambrau dychwelyd mewn cliriadau impeller optimeiddio llwybrau llif, gan leihau forticau lleol ac amrywiadau grym rheiddiol.

3. Trawsyrru Llwyth mewn Impellers Aml-Gam

Mae grymoedd echelinol yn cronni fesul cam a rhaid eu rheoli i atal crynodiadau straen:

● Cydbwyso fesul cam:Mae gosod disg cydbwysedd (ee, mewn pympiau allgyrchol aml-gam) yn defnyddio gwahaniaethau pwysau bwlch echelinol i addasu grymoedd echelinol yn awtomatig.

● Optimization stiffness:Mae siafftiau pwmp wedi'u gwneud o aloion cryfder uchel (ee, 42CrMo) a'u dilysu trwy ddadansoddiad elfennau meidraidd (FEA) ar gyfer terfynau gwyro (yn nodweddiadol ≤ 0.1 mm/m).

4. Astudiaeth Achos Peirianneg a Dilysu Cyfrifiad

enghraifft:Pwmp tyrbin aml-gyfnod cemegol (6 cham, cyfanswm pen 300 m, cyfradd llif 200 m³/h):

● Cyfrifiad grym echelinol:

o Dyluniad cychwynnol (impeller sugno sengl): F=K⋅ρ⋅g⋅Q2⋅H (K=1.2−1.5), gan arwain at 1.8×106N.

o Ar ôl trosi i impeller sugno dwbl ac ychwanegu tyllau cydbwysedd: Grym echelinol wedi'i ostwng i 5 × 105N, gan fodloni safonau API 610 (trorym pŵer â sgôr ≤1.5 ×).

● Efelychiad llwyth rheiddiol:

o Datgelodd CFD Rhugl ANSYS uchafbwynt pwysau lleol (hyd at 12 kN/m²) mewn impelwyr heb eu optimeiddio. Fe wnaeth cyflwyno asgell dywys leihau copaon 40% a dwyn cynnydd tymheredd o 15°C.

5. Meini Prawf ac Ystyriaethau Dylunio Allweddol

● Terfynau grym echelinol: Yn nodweddiadol ≤ 30% o gryfder tynnol siafft pwmp, gyda thymheredd dwyn byrdwn ≤ 70 ° C.

● Rheolaeth clirio impeller: Wedi'i gynnal rhwng 0.2-0.5 mm (rhy fach yn achosi ffrithiant; rhy fawr yn arwain at ollyngiadau).

● Profion deinamig: Mae profion cydbwyso cyflym (gradd G2.5) yn sicrhau sefydlogrwydd system cyn comisiynu.

Casgliad

Mae cydbwyso llwythi echelinol a rheiddiol amryfal pympiau tyrbin fertigol yn her peirianneg systemau cymhleth sy'n cynnwys dynameg hylif, dylunio mecanyddol, a gwyddor materol. Mae optimeiddio geometreg impeller, integreiddio dyfeisiau cydbwyso, a phrosesau gweithgynhyrchu manwl gywir yn gwella dibynadwyedd a hyd oes pwmp yn sylweddol. Bydd datblygiadau yn y dyfodol mewn efelychiadau rhifiadol a yrrir gan AI a gweithgynhyrchu ychwanegion ymhellach yn galluogi dylunio impeller personol ac optimeiddio llwyth deinamig ymhellach.

Nodyn: Rhaid i ddyluniad wedi'i addasu ar gyfer cymwysiadau penodol (ee, priodweddau hylif, cyflymder, tymheredd) gydymffurfio â safonau rhyngwladol megis API ac ISO.