sales@tkflow.com 
Uravnoteženje aksijalne sile u višestupanjskim centrifugalnim pumpama ključna je tehnologija za osiguranje stabilnog rada. Zbog serijskog rasporeda rotora, aksijalne sile se značajno akumuliraju (do nekoliko tona). Ako nisu pravilno uravnotežene, to može dovesti do preopterećenja ležajeva, oštećenja brtvi ili čak kvara opreme. U nastavku su navedene uobičajene metode uravnoteženja aksijalne sile, zajedno s njihovim principima, prednostima i nedostacima.
1.Simetrični raspored impelera (leđa uz leđa / lice u lice)
U dizajnu uređaja za uravnoteženje aksijalne sile moderne centrifugalne pumpe, stupanj rotora općenito se odabire kao paran broj, jer kada je stupanj rotora paran broj, metoda simetrične raspodjele rotora može se koristiti za uravnoteženje aksijalne sile opreme, a aksijalna sila koju generira simetrično raspoređeni rotor tijekom rada jednake je veličine i suprotnog smjera, te će pokazati ravnotežno stanje na makroskopskoj razini. U procesu dizajna treba napomenuti da je veličina prigušivanja brtve prije ulaza povratnog rotora u skladu s promjerom rotora kako bi se osiguralo dobro brtvljenje.
●NačeloSusjedna impelera su raspoređena u suprotnim smjerovima tako da se njihove aksijalne sile međusobno poništavaju.
●Jedan za drugimDva seta impelera su simetrično postavljena oko središnje točke osovine pumpe.
●Lice u liceImpeleri su raspoređeni okrenuti prema unutra ili prema van u zrcalnom rasporedu.
●PrednostiNisu potrebni dodatni uređaji; jednostavna struktura; visoka učinkovitost balansiranja (preko 90%).
●NedostaciSložen dizajn kućišta pumpe; teška optimizacija puta protoka; primjenjivo samo na pumpe s parnim brojem stupnjeva.
●PrimjeneVisokotlačne pumpe za napajanje kotlova, višestupanjske pumpe za petrokemijske industrije.
2. Balansirajući bubanj
Struktura bubnja za uravnoteženje (također poznata kao klip za uravnoteženje) nema uski aksijalni zazor, koji može kompenzirati većinu aksijalnog potiska, ali ne i sav aksijalni potisak, te nema dodatne kompenzacije pri kretanju u aksijalnom položaju, a općenito su potrebni aksijalni ležajevi. Ovaj dizajn imat će veću unutarnju recirkulaciju (unutarnje propuštanje), ali je tolerantniji na pokretanje, zaustavljanje i druge prijelazne uvjete.
●NačeloCilindrični bubanj ugrađen je nakon impelera posljednjeg stupnja. Tekućina pod visokim tlakom propušta kroz razmak između bubnja i kućišta u komoru niskog tlaka, stvarajući suprotnu silu.
● AprednostiSnažna sposobnost balansiranja, pogodno za visokotlačne, višestupanjske pumpe (npr. 10+ stupnjeva).
●NedostaciGubici zbog propuštanja (~3–5% protoka), smanjuju učinkovitost. Zahtijeva dodatne cijevi za balansiranje ili recirkulacijske sustave, što povećava složenost održavanja.
●PrimjeneVelike višestupanjske centrifugalne pumpe (npr. pumpe za cjevovode na velike udaljenosti).
3.Balansirajući disk
Kao uobičajena metoda projektiranja u procesu projektiranja uređaja za aksijalno uravnoteženje sila moderne višestupanjske centrifugalne pumpe, metoda balansnog diska može se umjereno prilagoditi prema zahtjevima proizvodnje, a sila uravnoteženja uglavnom se generira presjekom između radijalnog zazora i aksijalnog zazora diska, a drugi dio se uglavnom generira aksijalnim zazorom i vanjskim radijusom balansnog diska, a ove dvije balansne sile igraju ulogu uravnoteženja aksijalne sile. U usporedbi s drugim metodama, prednost metode balansne ploče je u tome što je promjer balansne ploče veći, a osjetljivost veća, što učinkovito poboljšava stabilnost rada uređaja. Međutim, zbog malog aksijalnog zazora, ovaj dizajn je osjetljiv na habanje i oštećenja u prijelaznim uvjetima.
●NačeloPomični disk je ugrađen nakon impelera posljednjeg stupnja. Razlika tlaka na disku dinamički prilagođava njegov položaj kako bi se suprotstavila aksijalnoj sili.
●PrednostiAutomatski se prilagođava promjenama aksijalne sile; visoka preciznost balansiranja.
●NedostaciTrenje uzrokuje trošenje, što zahtijeva periodičnu zamjenu. Osjetljivo na čistoću tekućine (čestice mogu zaglaviti disk).
●PrimjeneVišestupanjske pumpe za čistu vodu u ranoj fazi (postupno zamjenjivane balansirajućim bubnjevima).
4.Balansirajući bubanj + disk
U usporedbi s metodom balansne ploče, metoda bubnja balansne ploče razlikuje se po tome što je veličina čahure za gas veća od veličine glavčine impelera, dok balansni disk zahtijeva da veličina čahure za gas odgovara veličini glavčine impelera. Općenito govoreći, u metodi projektiranja bubnja balansne ploče, sila ravnoteže koju generira balansna ploča čini više od polovice ukupne aksijalne sile, a maksimum može doseći 90% ukupne aksijalne sile, dok ostale dijelove uglavnom osigurava balansni bubanj. Istovremeno, umjereno povećanje sile ravnoteže balansnog bubnja odgovarajuće će smanjiti silu ravnoteže balansne ploče i odgovarajuće smanjiti veličinu balansne ploče, čime se smanjuje stupanj trošenja balansne ploče, poboljšava vijek trajanja dijelova opreme i osigurava normalan rad višestupanjske centrifugalne pumpe.
●NačeloBubanj preuzima većinu aksijalne sile, dok disk fino podešava preostalu silu.
●PrednostiKombinira stabilnost i prilagodljivost, pogodno za promjenjive radne uvjete.
●NedostaciSložena struktura; viši trošak.
●PrimjeneVisokoučinkovite industrijske pumpe (npr. pumpe za rashladnu tekućinu nuklearnog reaktora).
5. Aksijalni ležajevi (pomoćno balansiranje)
●NačeloKuglični ležajevi s kutnim kontaktom ili Kingsbury ležajevi apsorbiraju preostalu aksijalnu silu.
●PrednostiPouzdana sigurnosna kopija za druge metode balansiranja.
●NedostaciZahtijeva redovito podmazivanje; kraći vijek trajanja pod visokim aksijalnim opterećenjima.
●PrimjeneMale do srednje višestupanjske pumpe ili pumpe velike brzine.
6. Dizajn impelera s dvostrukim usisavanjem
●NačeloDvostruko usisno impelerno kolo koristi se u prvoj ili međufazi, uravnotežujući aksijalnu silu putem dvostranog dovoda.
●PrednostiUčinkovito balansiranje uz poboljšanje performansi kavitacije.
●NedostaciUravnotežuje samo aksijalnu silu jednostupanjskih pumpi; za višestupanjske pumpe potrebne su druge metode.
7. Otvori za hidrauličko balansiranje (Otvori na stražnjoj ploči impelera)
●NačeloU stražnjoj ploči impelera izbušene su rupe koje omogućuju recirkulaciju tekućine pod visokim tlakom u zonu niskog tlaka, smanjujući aksijalnu silu.
●PrednostiJednostavno i jeftino.
●NedostaciSmanjuje učinkovitost pumpe (~2–4%).Pogodno samo za primjene s niskim aksijalnim silama; često su potrebni dodatni aksijalni ležajevi.
Usporedba metoda uravnoteženja aksijalnih sila
| Metoda | Učinkovitost | Složenost | Troškovi održavanja | Tipične primjene |
| Simetrični impeleri | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Visokotlačne pumpe s jednakim stupnjem |
| Balansirajući bubanj | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Višestupanjske pumpe visokog tlaka |
| Balansirajući disk | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Čiste tekućine, promjenjiva opterećenja |
| Kombinacija bubnjeva i diska | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Ekstremni uvjeti (nuklearni, vojni) |
| Aksijalni ležajevi | ★★ | ★★ | ★★★ | Uravnoteženje preostale aksijalne sile |
| Dvostruko usisno rotorno kolo | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Prva ili srednja faza |
| Rupe za ravnotežu | ★★ | ★ | ★ | Male niskotlačne pumpe |
Vrijeme objave: 29. ožujka 2025.