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O equilíbrio da força axial em bombas centrífugas de vários estágios é uma tecnologia crítica para garantir uma operação estável. Devido ao arranjo em série dos impulsores, as forças axiais se acumulam significativamente (até várias toneladas). Se não for adequadamente equilibrado, isso pode levar a sobrecarga de rolamentos, danos causados por vedação ou até falha do equipamento. Abaixo estão os métodos comuns de equilíbrio de equilíbrio de força axial, juntamente com seus princípios, vantagens e desvantagens.
1.Arranjo de impulsor simétrico (consecutivo / presencial)
In the design of the axial force balance device of modern centrifugal pump, the impeller stage is generally selected as an even number, because when the impeller stage is an even number, the impeller symmetrical distribution method can be used to balance the axial force of the equipment, and the axial force generated by the symmetrically distributed impeller in the operation process is equal in magnitude and opposite in direction, and it will show a equilibrium state on the macroscopic level. No processo de design, deve -se notar que o tamanho de estrangulamento de vedação antes da entrada do impulsor reverso é consistente com o diâmetro do impulsor para garantir uma boa vedação.
●Princípio: Os impulsores adjacentes são organizados em direções opostas, para que suas forças axiais se cancelem.
●Por trás: Dois conjuntos de impulsores são instalados simetricamente ao redor do ponto médio do eixo da bomba.
●Cara a cara: Os impulsores são dispostos voltados para dentro ou para fora em uma configuração espelhada.
●Vantagens: Não são necessários dispositivos adicionais; estrutura simples; alta eficiência de equilíbrio (mais de 90%).
●Desvantagens: Design complexo da carcaça da bomba; difícil otimização do caminho do fluxo; Somente aplicável a bombas com um número par de estágios.
●Aplicações: Bombas de alimentação de caldeira de alta pressão, bombas de vários estágios petroquímicos.
2. Balanceando tambor
A estrutura do tambor de equilíbrio (também conhecida como pistão de equilíbrio) não possui uma folga axial apertada, que pode compensar a maior parte do impulso axial, mas não todo o impulso axial, e não há compensação adicional ao se mover na posição axial, e geralmente são necessários rolamentos de impulso. Esse design terá maior recirculação interna (vazamento interno), mas é mais tolerante a startups, desligamentos e outras condições transitórias.
●Princípio: Um tambor cilíndrico é instalado após o impulsor do último estágio. O fluido de alta pressão vazamentos através da lacuna entre o tambor e a carcaça em uma câmara de baixa pressão, gerando uma força de neutralização.
● aDVANTAGES: Capacidade de equilíbrio forte, adequada para bombas de alta pressão e de vários estágios (por exemplo, mais de 10 estágios).
●Desvantagens: Perdas de vazamento (~ 3-5% da taxa de fluxo), reduzindo a eficiência. Requer tubos de balanceamento adicionais ou sistemas de recirculação, aumentando a complexidade da manutenção.
●Aplicações: Grandes bombas centrífugas de vários estágios (por exemplo, bombas de tubulação de longa distância).
3.Balanceamento de disco
As a common design method in the design process of the axial force balance device of modern multistage centrifugal pump, the balance disc method can be moderately adjusted according to the production demand, and the balance force is mainly generated by the cross-section between the radial clearance and the axial clearance of the disk, and the other part is mainly generated by the axial clearance and the outer radius section of the balance disc, and these two balancing forces play the role of balancing the axial força. Comparado com outros métodos, a vantagem do método da placa de balanço é que o diâmetro do placar é maior e a sensibilidade é maior, o que melhora efetivamente a estabilidade da operação do dispositivo do equipamento. No entanto, devido à pequena folga axial, esse design é suscetível ao desgaste e danos sob condições transitórias.
●Princípio: Um disco móvel é instalado após o impulsor do último estágio. A diferença de pressão no disco ajusta dinamicamente sua posição para combater a força axial.
●Vantagens: Adapta automaticamente as variações de força axial; alta precisão de equilíbrio.
●Desvantagens: O atrito causa desgaste, exigindo substituição periódica. Sensível à limpeza do fluido (as partículas podem tocar o disco).
●Aplicações: As bombas de água limpa de vários estágios em estágio inicial (gradualmente sendo substituídas pelo equilíbrio da bateria).
4.Balanceamento da combinação de tambor + disco
Comparado com o método da placa de balança, o método do tambor de balanço é diferente, pois o tamanho de sua parte da bucha do acelerador é maior que o tamanho do cubo do impulsor, enquanto o disco de equilíbrio requer o tamanho da bucha do acelerador para corresponder ao tamanho do cubo do impulsor. De um modo geral, no método de projeto do tambor da placa de balanço, a força de equilíbrio gerada pela placa de balanço é responsável por mais da metade da força axial total, e o máximo pode atingir 90% da força axial total, e as outras partes são fornecidas principalmente pelo tambor de saldo. Ao mesmo tempo, aumentar moderadamente a força de equilíbrio do tambor de equilíbrio reduzirá correspondentemente a força de equilíbrio do balanço e reduzirá correspondentemente o tamanho do prato de balanço, reduzindo assim o grau de desgaste do balanço, melhorando a vida útil das peças do equipamento e garantindo a operação normal da bomba centrífuga multista.
●Princípio: O tambor lida com a maior parte da força axial, enquanto o disco ajusta a força residual.
●Vantagens: Combina estabilidade e adaptabilidade, adequadas para condições de operação variáveis.
●Desvantagens: Estrutura complexa; custo mais alto.
●Aplicações: Bombas industriais de alto desempenho (por exemplo, bombas de refrigerante do reator nuclear).
5. Rolamentos de impulso (balanceamento auxiliar)
●Princípio: Rolamentos de esferas de contato angular ou rolamentos de Kingsbury absorvem a força axial residual.
●Vantagens: Backup confiável para outros métodos de equilíbrio.
●Desvantagens: Requer lubrificação regular; mais curta vida útil sob altas cargas axiais.
●Aplicações: Bombas de vários estágios de pequeno a médio porte ou bombas de alta velocidade.
6. Projeto de impulsor de dupla sutiã
●Princípio: Um impulsor de dupla sugestão é usado no estágio primeiro ou intermediário, equilibrando a força axial através da entrada de lado duplo.
●Vantagens: Balanceamento eficaz ao melhorar o desempenho da cavitação.
●Desvantagens: Apenas equilibra força axial de estágio único; Outros métodos são necessários para bombas de vários estágios.
7.
●Princípio: Os orifícios são perfurados na placa traseira do impulsor, permitindo que o fluido de alta pressão recircule para a zona de baixa pressão, reduzindo a força axial.
●Vantagens: Simples e de baixo custo.
●Desvantagens: Reduz a eficiência da bomba (~ 2-4%).Somente adequado para aplicações de força axial baixa; Muitas vezes, requer rolamentos de impulso suplementares.
Comparação de métodos de equilíbrio de força axial
| Método | Eficiência | Complexidade | Custo de manutenção | Aplicações típicas |
| Impeladores simétricos | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Bombas de alta pressão no estágio |
| Balanceando tambor | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Bombas de vários estágios de cabeça alta |
| Balanceamento de disco | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Líquidos limpos, cargas variáveis |
| Tambor + combinação de disco | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Condições extremas (nuclear, militar) |
| Rolamentos de impulso | ★★ | ★★ | ★★★ | Balanceamento de força axial residual |
| Impulsor de duplo sugestão | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Primeiro ou intermediário estágio |
| Balanço de orifícios | ★★ | ★ | ★ | Pequenas bombas de baixa pressão |
Hora de postagem: 29-2025 de março