sales@tkflow.com 
Balansiranje aksijalne sile u višestepenim centrifugalnim pumpama je ključna tehnologija za osiguranje stabilnog rada. Zbog serijskog rasporeda impelera, aksijalne sile se značajno akumuliraju (do nekoliko tona). Ako nisu pravilno uravnotežene, to može dovesti do preopterećenja ležajeva, oštećenja zaptivki ili čak kvara opreme. U nastavku su navedene uobičajene metode balansiranja aksijalne sile, zajedno s njihovim principima, prednostima i nedostacima.
1.Simetrični raspored impelera (leđa uz leđa / lice u lice)
U dizajnu uređaja za aksijalno uravnoteženje sila modernih centrifugalnih pumpi, broj stepena impelera se uglavnom bira kao paran broj, jer kada je broj stepena impelera paran, metoda simetrične raspodjele impelera može se koristiti za uravnoteženje aksijalne sile opreme, a aksijalna sila koju generira simetrično raspoređeni impeler tokom procesa rada je jednake veličine i suprotnog smjera, te će pokazati ravnotežno stanje na makroskopskom nivou. U procesu dizajna treba napomenuti da veličina prigušivanja zaptivke prije ulaza u obrnuti impeler bude u skladu s promjerom impelera kako bi se osiguralo dobro zaptivanje.
●PrincipSusjedna impelera su raspoređena u suprotnim smjerovima tako da se njihove aksijalne sile međusobno poništavaju.
●Jedan za drugimDva seta impelera su simetrično postavljena oko središnje tačke vratila pumpe.
●Lice u liceImpeleri su raspoređeni okrenuti prema unutra ili prema van u zrcalnom rasporedu.
●PrednostiNisu potrebni dodatni uređaji; jednostavna struktura; visoka efikasnost balansiranja (preko 90%).
●NedostaciSložen dizajn kućišta pumpe; teška optimizacija putanje protoka; primjenjivo samo na pumpe s parnim brojem stepeni.
●AplikacijeVisokotlačne pumpe za napajanje kotlova, višestepene pumpe za petrohemijske sisteme.
2. Balansirajući bubanj
Struktura balansnog bubnja (također poznata kao balansni klip) nema mali aksijalni zazor, koji može kompenzirati većinu aksijalnog potiska, ali ne i sav aksijalni potisak, te nema dodatne kompenzacije pri kretanju u aksijalnom položaju, te su općenito potrebni aksijalni ležajevi. Ovaj dizajn će imati veću unutrašnju recirkulaciju (unutrašnje curenje), ali je tolerantniji na pokretanje, gašenje i druge prelazne uvjete.
●PrincipCilindrični bubanj je ugrađen nakon impelera posljednje faze. Fluid pod visokim pritiskom curi kroz razmak između bubnja i kućišta u komoru niskog pritiska, stvarajući suprotnu silu.
● AprednostiSnažna sposobnost balansiranja, pogodno za višestepene pumpe visokog pritiska (npr. 10+ stepeni).
●NedostaciGubici zbog curenja (~3–5% protoka), smanjuju efikasnost. Zahtijeva dodatne cijevi za balansiranje ili recirkulacijske sisteme, što povećava složenost održavanja.
●AplikacijeVelike višestepene centrifugalne pumpe (npr. pumpe za cjevovode na velike udaljenosti).
3.Balansirajući disk
Kao uobičajena metoda projektovanja u procesu projektovanja uređaja za aksijalno uravnoteženje sila modernih višestepenih centrifugalnih pumpi, metoda balansnog diska može se umjereno prilagoditi prema zahtjevima proizvodnje, a sila uravnoteženja se uglavnom generira poprečnim presjekom između radijalnog zazora i aksijalnog zazora diska, a drugi dio se uglavnom generira aksijalnim zazorom i vanjskim radijalnim presjekom balansnog diska, a ove dvije balansne sile igraju ulogu uravnoteženja aksijalne sile. U poređenju s drugim metodama, prednost metode balansne ploče je u tome što je promjer balansne ploče veći, a osjetljivost veća, što efikasno poboljšava stabilnost rada uređaja. Međutim, zbog malog aksijalnog zazora, ovaj dizajn je podložan habanju i oštećenjima u prelaznim uslovima.
●PrincipPokretni disk je ugrađen nakon impelera posljednje faze. Razlika pritiska na disku dinamički podešava njegov položaj kako bi se suprotstavila aksijalnoj sili.
●PrednostiAutomatski se prilagođava promjenama aksijalne sile; visoka preciznost balansiranja.
●NedostaciTrenje uzrokuje habanje, što zahtijeva periodičnu zamjenu. Osjetljivo na čistoću tekućine (čestice mogu zaglaviti disk).
●AplikacijeVišestepene pumpe za čistu vodu u ranoj fazi (postepeno zamjenjivane balansirajućim bubnjevima).
4.Kombinacija balansirajućeg bubnja i diska
U poređenju sa metodom balansne ploče, metoda bubnja balansne ploče se razlikuje po tome što je veličina čahure gasa veća od veličine glavčine impelera, dok balansni disk zahtijeva da veličina čahure gasa odgovara veličini glavčine impelera. Generalno govoreći, kod metode projektovanja bubnja balansne ploče, sila balansa koju generiše balansna ploča čini više od polovine ukupne aksijalne sile, a maksimum može doseći 90% ukupne aksijalne sile, dok ostale dijelove uglavnom obezbjeđuje balansni bubanj. Istovremeno, umjereno povećanje sile balansa balansnog bubnja će odgovarajuće smanjiti silu balansne ploče i odgovarajuće smanjiti veličinu balansne ploče, čime se smanjuje stepen habanja balansne ploče, poboljšava vijek trajanja dijelova opreme i osigurava normalan rad višestepene centrifugalne pumpe.
●PrincipBubanj preuzima većinu aksijalne sile, dok disk fino podešava preostalu silu.
●PrednostiKombinuje stabilnost i prilagodljivost, pogodno za promjenjive uslove rada.
●NedostaciSložena struktura; viši troškovi.
●AplikacijeVisokoučinkovite industrijske pumpe (npr. pumpe za rashladnu tekućinu nuklearnih reaktora).
5. Aksijalni ležajevi (pomoćno balansiranje)
●PrincipKuglični ležajevi s kosim dodirom ili Kingsbury ležajevi apsorbiraju preostalu aksijalnu silu.
●PrednostiPouzdana rezervna kopija za druge metode balansiranja.
●NedostaciZahtijeva redovno podmazivanje; kraći vijek trajanja pri visokim aksijalnim opterećenjima.
●AplikacijeMale do srednje višestepene pumpe ili pumpe velike brzine.
6. Dizajn impelera s dvostrukim usisavanjem
●PrincipDvostruko usisno impelerno kolo se koristi u prvoj ili međufazi, uravnotežujući aksijalnu silu putem dvostranog dovoda.
●PrednostiEfikasno balansiranje uz poboljšanje performansi kavitacije.
●NedostaciUravnotežuje samo aksijalnu silu jednostepenih pumpi; za višestepene pumpe potrebne su druge metode.
7. Otvori za hidraulično balansiranje (Otvori na stražnjoj ploči impelera)
●PrincipU stražnjoj ploči impelera izbušene su rupe koje omogućavaju recirkulaciju tekućine pod visokim pritiskom u zonu niskog pritiska, smanjujući aksijalnu silu.
●PrednostiJednostavno i jeftino.
●NedostaciSmanjuje efikasnost pumpe (~2–4%).Pogodno samo za primjene s niskim aksijalnim silama; često su potrebni dodatni aksijalni ležajevi.
Poređenje metoda za uravnoteženje aksijalnih sila
| Metoda | Efikasnost | Složenost | Troškovi održavanja | Tipične primjene |
| Simetrični impeleri | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Visokotlačne pumpe s jednakim stepenom |
| Balansirajući bubanj | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Višestepene pumpe visokog pritiska |
| Balansirajući disk | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Čiste tekućine, promjenjiva opterećenja |
| Kombinacija bubnjeva i diska | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Ekstremni uslovi (nuklearni, vojni) |
| Aksijalni ležajevi | ★★ | ★★ | ★★★ | Balansiranje rezidualnih aksijalnih sila |
| Dvostruko usisno impeler | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Prva ili srednja faza |
| Rupe za ravnotežu | ★★ | ★ | ★ | Male pumpe niskog pritiska |
Vrijeme objave: 29. mart 2025.