seth@tkflow.com 
Vyvážení axiální síly ve vícestupňových odstředivých čerpadlech je kritickou technologií pro zajištění stabilního provozu. Vzhledem k uspořádání série oběžných kol se axiální síly výrazně hromadí (až do několika tun). Pokud není správně vyvážené, může to vést k přetížení ložiska, poškození těsnění nebo dokonce selhání zařízení. Níže jsou uvedeny běžné metody vyrovnávání axiálních sil, spolu s jejich principy, výhodami a nevýhodami.
1.Symetrické uspořádání oběžného kola (back-to-back / face-to-face)
In the design of the axial force balance device of modern centrifugal pump, the impeller stage is generally selected as an even number, because when the impeller stage is an even number, the impeller symmetrical distribution method can be used to balance the axial force of the equipment, and the axial force generated by the symmetrically distributed impeller in the operation process is equal in magnitude and opposite in direction, and it will show a equilibrium state on the macroscopic úroveň. V procesu návrhu je třeba poznamenat, že velikost těsnicího škrticího škrticího prostoru před vstupem obráceného oběžného kola je v souladu s průměrem oběžného kola, aby se zajistilo dobré těsnění.
●Princip: Přilehlé oběžné kolo jsou uspořádány v opačných směrech, aby se jejich axiální síly navzájem zrušily.
●Back-to-back: Dvě sady oběžných kol jsou nainstalovány symetricky kolem středu hřídele čerpadla.
●Tváří v tvář: V zrcadlové konfiguraci jsou uspořádány oběžné kolo směřující dovnitř nebo ven.
●Výhody: Žádná další zařízení; jednoduchá struktura; vysoká účinnost vyrovnávání (více než 90%).
●Nevýhody: Komplexní design krytu čerpadla; obtížná optimalizace dráhy průtoku; použitelné pouze pro čerpadla s sudým počtem fází.
●Aplikace: Vysokotlaká čerpadla kotle, petrochemická vícestupňová čerpadla.
2. Vyvažování bubnu
Struktura rovnováhy bubnu (také známá jako vyvážený píst) nemá těsnou axiální běžeckou vůli, která může kompenzovat většinu axiálního tahu, ale ne všechny axiální tah, a při pohybu v axiální poloze není žádná další kompenzace a obecně jsou vyžadována tahová ložiska. Tento návrh bude mít vyšší vnitřní recirkulaci (vnitřní únik), ale je tolerantnější vůči začínajícím podnikům, odstávkám a dalším přechodným podmínkám.
●Princip: Po posledním stádiu je nainstalován válcový buben. Vysokotlaká tekutina prosakuje mezerou mezi bubnem a krytem do nízkotlaké komory, čímž generuje protiaktivní sílu.
● adVantages: Silná schopnost vyrovnávání, vhodná pro vysokotlaké, vícestupňové čerpadla (např. 10+ fází).
●Nevýhody: Ztráty úniku (~ 3–5% průtoku), snížení účinnosti. Vyžaduje další vyrovnávací potrubí nebo recirkulační systémy, zvyšování složitosti údržby.
●Aplikace: Velká vícestupňová odstředivá čerpadla (např. Čerpadla na dlouhou vzdálenost).
3.Vyvažování disku
As a common design method in the design process of the axial force balance device of modern multistage centrifugal pump, the balance disc method can be moderately adjusted according to the production demand, and the balance force is mainly generated by the cross-section between the radial clearance and the axial clearance of the disk, and the other part is mainly generated by the axial clearance and the outer radius section of the balance disc, and these two balancing forces play the role of balancing the axiální síla. Ve srovnání s jinými metodami je výhodou metody vyvážené desky, že průměr vyvážené desky je větší a citlivost je vyšší, což účinně zlepšuje provozní stabilitu zařízení zařízení. Avšak vzhledem k malé axiální běžecké vůli je tento design náchylný k opotřebení a poškození za přechodných podmínek.
●Princip: Movitelný disk je nainstalován po oběžném oběru posledního stupně. Rozdíl tlaku na disku dynamicky upravuje svou polohu tak, aby působila proti axiální síle.
●Výhody: Automaticky se přizpůsobí variacím axiální síly; vysoká přesnost vyrovnávání.
●Nevýhody: Tření způsobuje opotřebení, vyžaduje periodické výměny. Citlivé na čistotu tekutin (částice mohou disk zaseknout).
●Aplikace: Multistageová čerpadla s čistou vodou v rané fázi (postupně se nahrazují vyvážením bubnů).
4.Vyvažování kombinace diskového bubnu + disku
Ve srovnání s metodou vyvážené desky se metoda bubnu vyvážené desky liší v tom, že velikost jeho dílo škrticí klapky je větší než velikost náboje oběžného kola, zatímco vyvažovací disk vyžaduje velikost pouzdra škrticí klapky, aby odpovídala velikosti rozbočovače oběžného kola. Obecně lze říci, že při metodě návrhu bubnu vyvážené desky odpovídá vyvážená síla generovaná vyváženou deskou více než polovinu celkové axiální síly a maximum může dosáhnout 90% celkové axiální síly a ostatní části jsou zajištěny hlavně vyvažovacím bubnem. Současně mírně zvyšování vyvážené síly vyvažovacího bubnu odpovídajícím způsobem sníží vyváženou sílu vyvážené desky a odpovídajícím způsobem zmenšuje velikost vyváženého desky, čímž se sníží stupeň opotřebení vyvažovací desky, zlepší životnost částí zařízení a zajistí normální provoz vícestupňového centrifugálního čerpadla.
●Princip: Buben zpracovává většinu axiální síly, zatímco disk jemno zdolabuje zbytkovou sílu.
●Výhody: Kombinuje stabilitu a přizpůsobivost, vhodné pro proměnlivé provozní podmínky.
●Nevýhody: Komplexní struktura; vyšší náklady.
●Aplikace: Vysoce výkonná průmyslová čerpadla (např. Čerpadla chladicí kapaliny jaderného reaktoru).
5. Thrustová ložiska (pomocné vyvažování)
●Princip: Úhlová kontaktní kulička nebo ložiska Kingsbury absorbují zbytkovou axiální sílu.
●Výhody: Spolehlivá záloha pro jiné metody vyvažování.
●Nevýhody: Vyžaduje pravidelné mazání; Kratší životnost při vysokém axiálním zatížení.
●Aplikace: Malá na mediální vícestupňová čerpadla nebo vysokorychlostní čerpadla.
6. Návrh oběžného kola s dvojitým nastavením
●Princip: V první nebo střední fázi se používá oběžné kolo s dvojitou mírou a vyvažuje axiální sílu přes přítok s dvojitou stranou.
●Výhody: Efektivní vyvážení a zlepšení kavitačního výkonu.
●Nevýhody: Vyvažuje pouze jednostupňovou axiální sílu; Pro vícestupňová čerpadla jsou zapotřebí další metody.
7. Hydraulické vyvážené otvory (otvory pro zadní desku)
●Princip: Otvory jsou vyvrtány v zadní desce oběžného kola, což umožňuje vysokotlaké tekutině recirkulovat do nízkotlaké zóny, což snižuje axiální sílu.
●Výhody: Jednoduché a levné.
●Nevýhody: Snižuje účinnost čerpadla (~ 2–4%).Vhodné pouze pro aplikace s nízkou axiální silou; často vyžaduje doplňková tahová ložiska.
Porovnání metod vyrovnávání axiálních sil
| Metoda | Účinnost | Složitost | Náklady na údržbu | Typické aplikace |
| Symetrické oběžné kolo | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Rovnoměrná vysokotlaká čerpadla |
| Vyvažování bubnu | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Vícestupňová čerpadla s vysokou hlavou |
| Vyvažování disku | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Čisté tekutiny, variabilní zatížení |
| Kombo diskový drum | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Extrémní podmínky (jaderná, armáda) |
| Tahová ložiska | ★★ | ★★ | ★★★ | Zbytková axiální vyvážení síly |
| Oběžní ovoce | ★★★★ | ★★★ | ★★ | První nebo střední fáze |
| Vyvážené díry | ★★ | ★ | ★ | Malá nízkotlaká čerpadla |
Čas příspěvku: březen-29-2025