sales@tkflow.com 
Aksiaalivoimien tasapainottaminen monivaiheisissa keskipakopumpuissa on kriittinen tekniikka vakaan toiminnan varmistamiseksi. Juoksupyörien sarjajärjestelyn vuoksi aksiaalivoimat kasaantuvat merkittävästi (jopa useisiin tonneihin). Jos tasapainotusta ei tehdä oikein, se voi johtaa laakerin ylikuormitukseen, tiivisteiden vaurioitumiseen tai jopa laitteen vikaantumiseen. Alla on lueteltu yleisiä aksiaalivoimien tasapainotusmenetelmiä sekä niiden periaatteita, etuja ja haittoja.
1.Symmetrinen juoksupyörän järjestely (selkät vastakkain / kasvot vastakkain)
Nykyaikaisen keskipakopumpun aksiaalivoimatasapainolaitteen suunnittelussa juoksupyörän vaihe valitaan yleensä parilliseksi, koska kun juoksupyörän vaihe on parillinen luku, juoksupyörän symmetristä jakautumismenetelmää voidaan käyttää laitteen aksiaalivoiman tasapainottamiseen, ja symmetrisesti jakautuneen juoksupyörän toimintaprosessissa tuottama aksiaalivoima on suuruudeltaan yhtä suuri ja suunnaltaan vastakkainen, ja se osoittaa makroskooppisella tasolla tasapainotilaa. Suunnitteluprosessissa on huomattava, että käänteisen juoksupyörän tuloaukon edessä olevan tiivistyskuristuksen koko on yhdenmukainen juoksupyörän halkaisijan kanssa hyvän tiivistyksen varmistamiseksi.
●PeriaateVierekkäiset juoksupyörät on järjestetty vastakkaisiin suuntiin siten, että niiden aksiaalivoimat kumoavat toisensa.
●PeräkkäinKaksi juoksupyöräsarjaa on asennettu symmetrisesti pumpun akselin keskipisteen ympärille.
●KasvotustenJuoksupyörät on järjestetty peilikuvana sisäänpäin tai ulospäin.
●EdutEi vaadi lisälaitteita; yksinkertainen rakenne; korkea tasapainotustehokkuus (yli 90 %).
●HaitatMonimutkainen pumpun pesän rakenne; vaikea virtausreitin optimointi; soveltuu vain pumppuihin, joissa on parillinen määrä vaiheita.
●SovelluksetKorkeapainekattiloiden syöttöpumput, petrokemian monivaihepumput.
2. Tasapainotusrumpu
Tasapainotusrumpurakenteella (tunnetaan myös tasapainotusmäntänä) ei ole tiukkaa aksiaalista kulkuvälystä, joka pystyisi kompensoimaan suurimman osan aksiaalisesta työntövoimasta, mutta ei kaikkea aksiaalista työntövoimaa, eikä aksiaalisessa asennossa liikuttaessa ole lisäkompensaatiota, ja yleensä vaaditaan työntölaakerit. Tässä rakenteessa on suurempi sisäinen kierrätys (sisäinen vuoto), mutta se kestää paremmin käynnistyksiä, sammumisia ja muita ohimeneviä olosuhteita.
●PeriaateViimeisen vaiheen juoksupyörän jälkeen on asennettu sylinterimäinen rumpu. Korkeapaineinen neste vuotaa rummun ja kotelon välisestä raosta matalapainekammioon ja tuottaa vastavoiman.
● AedutVahva tasapainotuskyky, sopii korkeapaineisille, monivaiheisille pumpuille (esim. 10+ vaihetta).
●HaitatVuotohäviöt (~3–5 % virtausnopeudesta), jotka heikentävät tehokkuutta. Vaatii lisää tasapainotusputkia tai kierrätysjärjestelmiä, mikä lisää kunnossapidon monimutkaisuutta.
●SovelluksetSuuret monivaiheiset keskipakopumput (esim. pitkän matkan putkistopumput).
3.Tasapainotuslevy
Nykyaikaisten monivaiheisten keskipakopumppujen aksiaalivoimatasapainolaitteiden suunnitteluprosessissa yleisesti käytettynä suunnittelumenetelmänä tasapainotuslevymenetelmää voidaan säätää kohtalaisesti tuotantotarpeen mukaan. Tasapainotusvoima syntyy pääasiassa kiekon säteittäisen välyksen ja aksiaalisen välyksen välisestä poikkileikkauksesta, ja toinen osa syntyy pääasiassa tasapainotuslevyn aksiaalisesta välyksestä ja ulkosäteestä, ja nämä kaksi tasapainotusvoimaa tasapainottavat aksiaalivoimaa. Verrattuna muihin menetelmiin tasapainotuslevymenetelmän etuna on, että tasapainotuslevyn halkaisija on suurempi ja herkkyys suurempi, mikä parantaa tehokkaasti laitteen toiminnan vakautta. Pienen aksiaalisen kulkuvälyksen vuoksi tämä rakenne on kuitenkin altis kulumiselle ja vaurioille ohimenevien olosuhteiden aikana.
●PeriaateViimeisen vaiheen juoksupyörän jälkeen on asennettu liikkuva kiekko. Kiekon yli vaikuttava paine-ero säätää dynaamisesti sen asentoa aksiaalisen voiman vastapainoksi.
●EdutSopeutuu automaattisesti aksiaalivoiman vaihteluihin; korkea tasapainotustarkkuus.
●HaitatKitka aiheuttaa kulumista, joka vaatii säännöllistä vaihtoa. Herkkä nesteen puhtaudelle (hiukkaset voivat tukkia levyn).
●SovelluksetVarhaisvaiheen monivaiheiset puhdasvesipumput (jotka korvataan vähitellen tasapainotusrummuilla).
4.Tasapainottava rumpu + levy -yhdistelmä
Tasapainolevymenetelmään verrattuna tasapainolevyrumpumenetelmä eroaa siinä, että sen kuristusholkin koko on suurempi kuin juoksupyörän navan koko, kun taas tasauslevy vaatii kuristusholkin koon vastaavan juoksupyörän navan kokoa. Yleisesti ottaen tasapainolevyrummun suunnittelumenetelmässä tasapainolevyn tuottama tasapainovoima muodostaa yli puolet kokonaisaksiaalivoimasta, ja maksimissaan jopa 90 % kokonaisaksiaalivoimasta, ja loput osat tuotetaan pääasiassa tasapainorummulla. Samanaikaisesti tasapainorummun tasapainovoiman kohtalainen lisääminen vähentää vastaavasti tasapainolevyn tasapainovoimaa ja vastaavasti tasapainolevyn kokoa, mikä vähentää tasapainolevyn kulumisastetta, parantaa laitteen osien käyttöikää ja varmistaa monivaiheisen keskipakopumpun normaalin toiminnan.
●PeriaateRumpu käsittelee suurimman osan aksiaalivoimasta, kun taas levy hienosäätää jäännösvoimaa.
●EdutYhdistää vakauden ja mukautuvuuden, sopii vaihteleviin käyttöolosuhteisiin.
●HaitatMonimutkainen rakenne; korkeammat kustannukset.
●SovelluksetSuuritehoiset teollisuuspumput (esim. ydinreaktorin jäähdytysnestepumput).
5. Työntölaakerit (aputason tasapainotus)
●PeriaateViistokuulalaakerit tai Kingsbury-laakerit vaimentavat jäännösaksiaalivoimaa.
●EdutLuotettava varmuuskopio muille tasapainotusmenetelmille.
●HaitatVaatii säännöllistä voitelua; lyhyempi käyttöikä suurilla aksiaalikuormilla.
●SovelluksetPienet ja keskikokoiset monivaihepumput tai suurnopeuspumput.
6. Kaksoisimujuoksupyörän rakenne
●PeriaateEnsimmäisessä eli välivaiheessa käytetään kaksoisimujuoksupyörää, joka tasapainottaa aksiaalivoimaa kaksipuolisen sisäänvirtauksen avulla.
●EdutTehokas tasapainotus ja samalla kavitaatiosuorituskyvyn parantaminen.
●HaitatTasapainottaa vain yksivaiheista aksiaalivoimaa; monivaiheisille pumpuille tarvitaan muita menetelmiä.
7. Hydraulisen tasapainotuksen reiät (juoksupyörän taustalevyn reiät)
●PeriaateJuoksupyörän takalevyyn porataan reikiä, joiden avulla korkeapaineinen neste voi kiertää takaisin matalapainealueelle ja vähentää aksiaalista voimaa.
●EdutYksinkertainen ja edullinen.
●HaitatVähentää pumpun hyötysuhdetta (~2–4 %).Sopii vain sovelluksiin, joissa aksiaalivoima on pieni; vaatii usein täydentäviä työntölaakereita.
Aksiaalivoimien tasapainotusmenetelmien vertailu
| Menetelmä | Tehokkuus | Monimutkaisuus | Ylläpitokustannukset | Tyypilliset sovellukset |
| Symmetriset juoksupyörät | ★★★★★★ | ★★★ | ★★ | Tasapainoiset korkeapainepumput |
| Tasapainotusrumpu | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Korkeapaineiset monivaihepumput |
| Tasapainotuslevy | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Puhtaat nesteet, vaihtelevat kuormat |
| Rumpu- ja levyyhdistelmä | ★★★★★★ | ★★★★★★ | ★★★★ | Äärimmäiset olosuhteet (ydinvoima, sotilaskäyttöön) |
| Työntölaakerit | ★★ | ★★ | ★★★ | Jäännösaksiaalivoiman tasapainotus |
| Kaksinkertainen imujuoksupyörä | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Ensimmäinen tai välivaihe |
| Tasapainoreiät | ★★ | ★ | ★ | Pienet matalapainepumput |
Julkaisun aika: 29.3.2025