sales@tkflow.com 
Балансування осьової сили в багатоступеневих відцентрових насосах є критично важливою технологією для забезпечення стабільної роботи. Через послідовне розташування робочих коліс осьові сили значно накопичуються (до кількох тонн). Якщо їх не збалансувати належним чином, це може призвести до перевантаження підшипників, пошкодження ущільнень або навіть виходу з ладу обладнання. Нижче наведено поширені методи балансування осьової сили, а також їхні принципи, переваги та недоліки.
1.Симетричне розташування робочого колеса (спина до спини / обличчя до обличчя)
У конструкції пристрою для балансування осьових сил сучасного відцентрового насоса, ступінь робочого колеса зазвичай вибирається парною, оскільки коли ступінь робочого колеса є парною, метод симетричного розподілу робочого колеса може бути використаний для балансування осьової сили обладнання, а осьова сила, що створюється симетрично розподіленим робочим колесом під час роботи, є рівноважною за величиною та протилежною за напрямком, і це демонструватиме рівноважний стан на макроскопічному рівні. У процесі проектування слід зазначити, що розмір дроселювання ущільнення перед входом зворотного робочого колеса відповідає діаметру робочого колеса для забезпечення хорошого ущільнення.
●ПринципСуміжні робочі колеса розташовані в протилежних напрямках, так що їхні осьові сили компенсують одна одну.
●Спина до спиниДва комплекти робочих коліс встановлені симетрично навколо середньої точки вала насоса.
●ОсобистоРобочі колеса розташовані дзеркально спрямованими всередину або назовні.
●ПеревагиНе потрібні додаткові пристрої; проста структура; високий коефіцієнт балансування (понад 90%).
●НедолікиСкладна конструкція корпусу насоса; складна оптимізація потоку; застосовується лише для насосів з парною кількістю ступенів.
●ЗастосуванняНасоси для живлення котлів високого тиску, багатоступінчасті насоси для нафтохімічної промисловості.
2. Балансувальний барабан
Конструкція балансувального барабана (також відома як балансувальний поршень) не має щільного осьового зазору, який може компенсувати більшу частину осьового зусилля, але не все осьове зусилля, і немає додаткової компенсації при русі в осьовому положенні, тому зазвичай потрібні опорні підшипники. Така конструкція матиме вищу внутрішню рециркуляцію (внутрішній витік), але вона більш стійка до пусків, зупинок та інших перехідних умов.
●ПринципЦиліндричний барабан встановлено після робочого колеса останнього ступеня. Рідина під високим тиском протікає через зазор між барабаном і корпусом у камеру низького тиску, створюючи протидіючу силу.
● АперевагиВисока балансувальна здатність, підходить для багатоступеневих насосів високого тиску (наприклад, 10+ ступенів).
●НедолікиВтрати через витоки (~3–5% витрати), що знижують ефективність. Потрібні додаткові балансувальні труби або системи рециркуляції, що збільшує складність обслуговування.
●ЗастосуванняВеликі багатоступеневі відцентрові насоси (наприклад, насоси для трубопроводів великих міст).
3.Балансувальний диск
Як поширений метод проектування пристрою для балансування осьових сил сучасного багатоступеневого відцентрового насоса, метод балансувального диска може бути дещо скоригований відповідно до виробничих потреб, причому сила балансування в основному створюється поперечним перерізом між радіальним зазором та осьовим зазором диска, а інша частина в основному створюється осьовим зазором та зовнішнім радіусним перерізом балансувального диска, і ці дві сили балансування відіграють роль балансування осьової сили. Порівняно з іншими методами, перевагою методу балансувального диска є те, що діаметр балансувального диска більший, а чутливість вища, що ефективно покращує стабільність роботи обладнання. Однак через малий осьовий робочий зазор ця конструкція схильна до зносу та пошкоджень у перехідних умовах.
●ПринципРухомий диск встановлено після робочого колеса останнього ступеня. Різниця тисків на диску динамічно регулює його положення для протидії осьовій силі.
●ПеревагиАвтоматично адаптується до змін осьової сили; висока точність балансування.
●НедолікиТертя спричиняє знос, що вимагає періодичної заміни. Чутливий до чистоти рідини (частинки можуть заклинювати диск).
●ЗастосуванняБагатоступінчасті насоси для чистої води ранньої стадії (поступово замінюються балансувальними барабанами).
4.Балансувальний барабан + диск
Порівняно з методом балансувальної пластини, метод барабана балансувальної пластини відрізняється тим, що розмір його дросельної втулки більший за розмір маточини робочого колеса, тоді як балансувальний диск вимагає, щоб розмір дросельної втулки відповідав розміру маточини робочого колеса. Загалом, у методі проектування барабана балансувальної пластини, балансувальна сила, що створюється балансувальною пластиною, становить більше половини загальної осьової сили, а максимум може досягати 90% загальної осьової сили, а інші частини в основному забезпечуються балансувальним барабаном. Водночас, помірне збільшення балансувальної сили балансувального барабана відповідно зменшить балансувальну силу балансувальної пластини та, відповідно, зменшить розмір балансувальної пластини, тим самим зменшуючи ступінь зносу балансувальної пластини, покращуючи термін служби деталей обладнання та забезпечуючи нормальну роботу багатоступеневого відцентрового насоса.
●ПринципБарабан сприймає більшу частину осьової сили, тоді як диск точно налаштовує залишкову силу.
●ПеревагиПоєднує стабільність та адаптивність, підходить для змінних умов експлуатації.
●НедолікиСкладна структура; вища вартість.
●ЗастосуванняВисокопродуктивні промислові насоси (наприклад, насоси теплоносія ядерних реакторів).
5. Опорні підшипники (допоміжне балансування)
●ПринципРадіально-упорні кулькові підшипники або підшипники Kingsbury поглинають залишкову осьову силу.
●ПеревагиНадійна резервна копія для інших методів балансування.
●НедолікиПотребує регулярного змащування; коротший термін служби за високих осьових навантажень.
●ЗастосуванняМалі та середні багатоступеневі насоси або високошвидкісні насоси.
6. Конструкція робочого колеса з подвійним всмоктуванням
●ПринципНа першому або проміжному етапі використовується робоче колесо з подвійним всмоктуванням, яке врівноважує осьову силу за допомогою двостороннього впуску.
●ПеревагиЕфективне балансування з одночасним покращенням кавітаційних характеристик.
●НедолікиВрівноважує лише осьову силу одноступеневих насосів; для багатоступеневих насосів потрібні інші методи.
7. Отвори для гідравлічного балансування (отвори задньої пластини робочого колеса)
●ПринципУ задній пластині робочого колеса просвердлені отвори, що дозволяють рідині високого тиску рециркулювати в зону низького тиску, зменшуючи осьову силу.
●Переваги: Просто та недорогий.
●НедолікиЗнижує ефективність насоса (~2–4%).Підходить лише для застосувань з низькими осьовими зусиллями; часто потрібні додаткові опорні підшипники.
Порівняння методів балансування осьових сил
| Метод | Ефективність | Складність | Вартість технічного обслуговування | Типові застосування |
| Симетричні робочі колеса | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Рівноступінчасті насоси високого тиску |
| Балансувальний барабан | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Багатоступеневі насоси з високим напором |
| Балансувальний диск | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Чисті рідини, змінні навантаження |
| Комбо барабанів + диска | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Екстремальні умови (ядерні, військові) |
| Опорні підшипники | ★★ | ★★ | ★★★ | Балансування залишкових осьових сил |
| Робоче колесо подвійного всмоктування | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Перший або проміжний етап |
| Балансувальні отвори | ★★ | ★ | ★ | Малі насоси низького тиску |
Час публікації: 29 березня 2025 р.