sales@tkflow.com 
Балансирането на аксиалните сили в многостъпалните центробежни помпи е критична технология за осигуряване на стабилна работа. Поради серийното разположение на работните колела, аксиалните сили се натрупват значително (до няколко тона). Ако не са правилно балансирани, това може да доведе до претоварване на лагерите, повреда на уплътненията или дори повреда на оборудването. По-долу са описани често срещаните методи за балансиране на аксиалните сили, заедно с техните принципи, предимства и недостатъци.
1.Симетрично разположение на работното колело (гръб към гръб / лице към лице)
При проектирането на устройството за балансиране на аксиалните сили на съвременните центробежни помпи, степента на работното колело обикновено се избира с четно число, тъй като когато степента на работното колело е четно число, методът на симетрично разпределение на работното колело може да се използва за балансиране на аксиалната сила на оборудването, а аксиалната сила, генерирана от симетрично разпределеното работно колело по време на работа, е равна по величина и противоположна по посока и ще покаже равновесно състояние на макроскопично ниво. При процеса на проектиране трябва да се отбележи, че размерът на дроселирането на уплътнението преди входа на обратното работно колело е съобразен с диаметъра на работното колело, за да се осигури добро уплътняване.
●ПринципСъседните работни колела са разположени в противоположни посоки, така че техните аксиални сили се неутрализират взаимно.
●Гръб до гръбДва комплекта работни колела са монтирани симетрично около средната точка на вала на помпата.
●Лице в лицеРаботните колела са разположени огледално, обърнати навътре или навън.
●ПредимстваНе са необходими допълнителни устройства; проста структура; висока ефективност на балансиране (над 90%).
●НедостатъциСложна конструкция на корпуса на помпата; трудна оптимизация на пътя на потока; приложимо само за помпи с четен брой степени.
●ПриложенияВисоконапорни помпи за захранване на котли, многостъпални помпи за нефтохимически продукти.
2. Балансиращ барабан
Структурата на балансиращия барабан (известна още като балансиращо бутало) няма стегната аксиална хлабина, която може да компенсира по-голямата част от аксиалната тяга, но не и цялата аксиална тяга, и няма допълнителна компенсация при движение в аксиално положение, като обикновено са необходими аксиални лагери. Тази конструкция ще има по-висока вътрешна рециркулация (вътрешно изтичане), но е по-толерантна към стартирания, спирания и други преходни условия.
●ПринципЦилиндричен барабан е монтиран след работното колело на последния етап. Флуид под високо налягане изтича през процепа между барабана и корпуса в камера с ниско налягане, генерирайки противодействаща сила.
● АпредимстваСилна балансираща способност, подходяща за многостъпални помпи с високо налягане (напр. 10+ степени).
●НедостатъциЗагуби от течове (~3–5% от дебита), намаляващи ефективността. Изисква допълнителни балансиращи тръби или рециркулационни системи, което увеличава сложността на поддръжката.
●ПриложенияГолеми многостъпални центробежни помпи (напр. помпи за тръбопроводи на дълги разстояния).
3.Балансиращ диск
Като често срещан метод за проектиране в процеса на проектиране на устройството за балансиране на аксиалните сили на съвременните многостъпални центробежни помпи, методът с балансиращия диск може да се регулира умерено според производствените нужди, като балансиращата сила се генерира главно от напречното сечение между радиалния хлабина и аксиалния хлабина на диска, а другата част се генерира главно от аксиалния хлабина и външния радиус на балансиращия диск, като тези две балансиращи сили играят ролята на балансиране на аксиалната сила. В сравнение с други методи, предимството на метода с балансираща плоча е, че диаметърът на балансиращата плоча е по-голям, а чувствителността е по-висока, което ефективно подобрява стабилността на работа на оборудването. Въпреки това, поради малкия аксиален хлабина, тази конструкция е податлива на износване и повреди при преходни условия.
●ПринципСлед работното колело на последния етап е монтиран подвижен диск. Разликата в налягането върху диска динамично регулира позицията му, за да противодейства на аксиалната сила.
●ПредимстваАвтоматично се адаптира към промените в аксиалната сила; висока прецизност на балансиране.
●НедостатъциТриенето причинява износване, което изисква периодична подмяна. Чувствителен към чистотата на течността (частици могат да заседнат в диска).
●ПриложенияМногостъпални помпи за чиста вода в ранен етап (постепенно заменяни от балансиращи барабани).
4.Балансираща комбинация от барабан и диск
В сравнение с метода на балансиращата плоча, методът на барабана на балансиращата плоча се различава по това, че размерът на дроселната втулка е по-голям от размера на главината на работното колело, докато балансиращият диск изисква размерът на дроселната втулка да съответства на размера на главината на работното колело. Най-общо казано, при метода на проектиране на барабана на балансиращата плоча, балансиращата сила, генерирана от балансиращата плоча, представлява повече от половината от общата аксиална сила, като максимумът може да достигне 90% от общата аксиална сила, а останалите части се осигуряват главно от балансиращия барабан. В същото време, умереното увеличаване на балансиращата сила на балансиращия барабан съответно ще намали балансиращата сила на балансиращата плоча и съответно ще намали размера на балансиращата плоча, като по този начин ще намали степента на износване на балансиращата плоча, ще подобри експлоатационния живот на частите на оборудването и ще осигури нормалната работа на многостъпалната центробежна помпа.
●ПринципБарабанът поема по-голямата част от аксиалната сила, докато дискът фино настройва остатъчната сила.
●ПредимстваСъчетава стабилност и адаптивност, подходящ за променливи условия на работа.
●НедостатъциСложна структура; по-висока цена.
●ПриложенияВисокопроизводителни промишлени помпи (напр. помпи за охлаждаща течност на ядрени реактори).
5. Аксиални лагери (спомагателно балансиране)
●ПринципЪгловите сачмени лагери или лагерите Kingsbury поемат остатъчната аксиална сила.
●ПредимстваНадеждна резервна копия за други методи за балансиране.
●НедостатъциИзисква редовно смазване; по-кратък живот при високи аксиални натоварвания.
●ПриложенияМалки до средни многостъпални помпи или високоскоростни помпи.
6. Дизайн на работното колело с двойно засмукване
●ПринципНа първия или междинния етап се използва двойно засмукващо работно колело, балансиращо аксиалната сила чрез двустранен вход.
●ПредимстваЕфективно балансиране, като същевременно се подобряват характеристиките на кавитация.
●НедостатъциБалансира само аксиалната сила на едностъпални помпи; за многостъпални помпи са необходими други методи.
7. Отвори за хидравличен баланс (отвори на задната плоча на работното колело)
●ПринципВ задната плоча на работното колело са пробити отвори, позволяващи на флуида под високо налягане да циркулира обратно в зоната с ниско налягане, намалявайки аксиалната сила.
●Предимства: Просто и евтино.
●НедостатъциНамалява ефективността на помпата (~2–4%).Подходящ само за приложения с ниски аксиални сили; често изисква допълнителни аксиални лагери.
Сравнение на методите за балансиране на аксиални сили
| Метод | Ефективност | Сложност | Разходи за поддръжка | Типични приложения |
| Симетрични импелери | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Едностепенни помпи за високо налягане |
| Балансиращ барабан | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Многостъпални помпи с висок напор |
| Балансиращ диск | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Чисти течности, променливи товари |
| Комбо от барабани + диск | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Екстремни условия (ядрени, военни) |
| Аксиални лагери | ★★ | ★★ | ★★★ | Балансиране на остатъчните аксиални сили |
| Двойно засмукващо работно колело | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Първи или междинен етап |
| Балансиращи дупки | ★★ | ★ | ★ | Малки помпи за ниско налягане |
Време на публикуване: 29 март 2025 г.