sales@tkflow.com 
Балансирање аксијалне силе у вишестепеним центрифугалним пумпама је критична технологија за обезбеђивање стабилног рада. Због серијског распореда импелера, аксијалне силе се значајно акумулирају (до неколико тона). Ако нису правилно балансиране, то може довести до преоптерећења лежајева, оштећења заптивке или чак квара опреме. У наставку су наведене уобичајене методе балансирања аксијалне силе, заједно са њиховим принципима, предностима и манама.
1.Симетрични распоред импелера (леђа уз леђа / лице у лице)
У пројектовању уређаја за балансирање аксијалних сила модерних центрифугалних пумпи, број степеника импелера се генерално бира као паран број, јер када је број степеника импелера паран, метода симетричне расподеле импелера може се користити за балансирање аксијалне силе опреме, а аксијална сила коју генерише симетрично распоређени импелер током процеса рада је једнаке величине и супротног смера, и показаће равнотежно стање на макроскопском нивоу. У процесу пројектовања, треба напоменути да величина заптивача пре улаза у обрнути импелер буде у складу са пречником импелера како би се осигурало добро заптивање.
●ПринципСуседна радна кола су распоређена у супротним смеровима тако да се њихове аксијалне силе међусобно поништавају.
●Један за другимДва сета импелера су симетрично постављена око средишње тачке вратила пумпе.
●Лицем у лицеИмпели су распоређени окренути ка унутра или ка споља у огледалном облику.
●ПредностиНису потребни додатни уређаји; једноставна структура; висока ефикасност балансирања (преко 90%).
●НедостациСложен дизајн кућишта пумпе; тешка оптимизација путање протока; применљиво само на пумпе са парним бројем степени.
●АпликацијеВисокопритисне пумпе за напајање котлова, вишестепене пумпе за петрохемијске производе.
2. Балансирајући бубањ
Структура балансног бубња (позната и као балансни клип) нема мали аксијални зазор, који може да компензује већину аксијалног потиска, али не и сав аксијални потисак, и нема додатне компензације при кретању у аксијалном положају, а генерално су потребни аксијални лежајеви. Овај дизајн ће имати већу унутрашњу рециркулацију (унутрашње цурење), али је толерантнији на покретања, гашења и друге пролазне услове.
●ПринципЦилиндрични бубањ је инсталиран након импелера последње фазе. Флуид под високим притиском цури кроз размак између бубња и кућишта у комору ниског притиска, стварајући супротну силу.
● АпредностиЈака способност балансирања, погодна за вишестепене пумпе високог притиска (нпр. 10+ степени).
●НедостациГубици услед цурења (~3–5% протока), смањујући ефикасност. Захтева додатне балансирајуће цеви или системе за рециркулацију, што повећава сложеност одржавања.
●АпликацијеВелике вишестепене центрифугалне пумпе (нпр. пумпе за цевоводе на велике удаљености).
3.Балансирајући диск
Као уобичајена метода пројектовања у процесу пројектовања уређаја за аксијално балансирање сила модерне вишестепене центрифугалне пумпе, метода балансног диска може се умерено прилагодити према захтевима производње, а сила балансирања се углавном генерише попречним пресеком између радијалног зазора и аксијалног зазора диска, а други део се углавном генерише аксијалним зазором и спољним радијусом балансног диска, и ове две силе балансирања играју улогу балансирања аксијалне силе. У поређењу са другим методама, предност методе балансне плоче је у томе што је пречник балансне плоче већи, а осетљивост већа, што ефикасно побољшава стабилност рада опреме. Међутим, због малог аксијалног радног зазора, овај дизајн је подложан хабању и оштећењима у пролазним условима.
●ПринципПокретни диск је инсталиран након импелера последње фазе. Разлика притиска на диску динамички подешава његов положај како би се супротставила аксијалној сили.
●ПредностиАутоматски се прилагођава варијацијама аксијалне силе; висока прецизност балансирања.
●НедостациТрење узрокује хабање, што захтева периодичну замену. Осетљиво на чистоћу течности (честице могу заглавити диск).
●АпликацијеВишестепене пумпе за чисту воду у раној фази (постепено се замењују балансирајућим бубњевима).
4.Балансирање комбинације бубња и диска
У поређењу са методом балансне плоче, метода бубња балансне плоче се разликује по томе што је величина његовог дела чауре гаса већа од величине главчине импелера, док балансни диск захтева да величина чауре гаса одговара величини главчине импелера. Генерално говорећи, код методе пројектовања бубња балансне плоче, сила баланса коју генерише балансна плоча чини више од половине укупне аксијалне силе, а максимум може достићи 90% укупне аксијалне силе, док остале делове углавном обезбеђује балансни бубањ. Истовремено, умерено повећање силе баланса балансног бубња ће сходно смањити силу балансне плоче и сходно томе смањити величину балансне плоче, чиме се смањује степен хабања балансне плоче, побољшава век трајања делова опреме и обезбеђује нормалан рад вишестепене центрифугалне пумпе.
●ПринципБубањ подноси већину аксијалне силе, док диск фино подешава преосталу силу.
●ПредностиКомбинује стабилност и прилагодљивост, погодан за променљиве услове рада.
●НедостациСложена структура; виши трошкови.
●АпликацијеВисокоперформансне индустријске пумпе (нпр. пумпе за расхладну течност нуклеарних реактора).
5. Аксијални лежајеви (помоћно балансирање)
●ПринципКуглични лежајеви са угаоним контактом или Кингсбери лежајеви апсорбују преосталу аксијалну силу.
●ПредностиПоуздана резервна копија за друге методе балансирања.
●НедостациПотребно је редовно подмазивање; краћи век трајања под великим аксијалним оптерећењима.
●АпликацијеМале до средње вишестепене пумпе или пумпе велике брзине.
6. Дизајн импелера са двоструким усисавањем
●ПринципДвоструко усисавајуће импелер се користи у првој или међуфази, уравнотежујући аксијалну силу кроз двострани довод.
●ПредностиЕфикасно балансирање уз побољшање перформанси кавитације.
●НедостациУравнотежује само аксијалну силу једностепених пумпи; за вишестепене пумпе су потребне друге методе.
7. Отвори за хидраулично балансирање (отвори на задњој плочи импелера)
●ПринципРупе су избушене у задњој плочи импелера, омогућавајући рециркулацију течности под високим притиском у зону ниског притиска, смањујући аксијалну силу.
●ПредностиЈедноставно и јефтино.
●НедостациСмањује ефикасност пумпе (~2–4%).Погодно само за примене са малим аксијалним силама; често су потребни додатни аксијални лежајеви.
Поређење метода балансирања аксијалних сила
| Метод | Ефикасност | Сложеност | Трошкови одржавања | Типичне примене |
| Симетрични импелери | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Парностепене пумпе високог притиска |
| Балансирајући бубањ | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Вишестепене пумпе високог напора |
| Балансирајући диск | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Чисте течности, променљива оптерећења |
| Комбинација бубњева и диска | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Екстремни услови (нуклеарни, војни) |
| Аксијални лежајеви | ★★ | ★★ | ★★★ | Балансирање преосталих аксијалних сила |
| Двоструко усисавајуће импелер | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Прва или средња фаза |
| Рупе за баланс | ★★ | ★ | ★ | Мале пумпе ниског притиска |
Време објаве: 29. март 2025.