seth@tkflow.com 
Balansering av axiell kraft i centrifugalpumpar med flera steg är en kritisk teknik för att säkerställa stabil drift. På grund av seriens arrangemang av impeller, ackumuleras axiella krafter betydligt (upp till flera ton). Om det inte är ordentligt balanserat kan detta leda till överbelastning av bärning, tätningsskador eller till och med utrustningsfel. Nedan finns vanliga axiella kraftbalanseringsmetoder, tillsammans med deras principer, fördelar och nackdelar.
1.Symmetriskt impellerarrangemang (back-to-back / ansikte mot ansikte)
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. I designprocessen bör det noteras att den tätande strypstorleken före det omvända hjulets inlopp överensstämmer med pumphjulets diameter för att säkerställa god tätning.
●Princip: Angränsande impeller är arrangerade i motsatta riktningar så att deras axiella krafter avbryter varandra.
●Back-to-back: Två uppsättningar av impeller är installerade symmetriskt runt pumpsaxeln mittpunkt.
●Ansikte mot ansikte: Impeller är arrangerade inåt eller utåt i en speglad konfiguration.
●Fördelar: Inga ytterligare enheter krävs; enkel struktur; Hög balanseringseffektivitet (över 90%).
●Nackdelar: Komplex pumphusdesign; svår flödesvägsoptimering; Endast tillämpligt på pumpar med ett jämnt antal steg.
●Ansökningar: Högtryckspanna matarpumpar, petrokemiska multistiska pumpar.
2. Balans trumma
Balans trumstrukturen (även känd som balanskolven) har inte en tät axiell löpningsavstånd, vilket kan kompensera för de flesta av axiella drivkraften, men inte allt det axiella tryckningen, och det finns ingen ytterligare kompensation när man rör sig i axiella läge, och drivkraften krävs i allmänhet. Denna design kommer att ha högre intern återcirkulation (internt läckage) men är mer tolerant mot nystartade företag, avstängningar och andra övergående förhållanden.
●Princip: En cylindrisk trumma installeras efter det sista stegets pumphjul. Högtrycksvätskan läcker genom klyftan mellan trumman och höljet i en lågtryckskammare, vilket genererar en motverkande kraft.
● advantages: Stark balanseringsförmåga, lämplig för högtryck, flerstegspumpar (t.ex. 10+ steg).
●Nackdelar: Läckageförluster (~ 3–5% av flödeshastigheten), vilket minskar effektiviteten. Kräver ytterligare balansör eller återcirkulationssystem, vilket ökar underhållskomplexiteten.
●Ansökningar: Stora multistage-centrifugalpumpar (t.ex. långväga pumpar).
3.Balanseringsskiva
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 axiell kraft. Jämfört med andra metoder är fördelen med balansplattmetoden att diametern på balansplattan är större och känsligheten är högre, vilket effektivt förbättrar driftsstabiliteten för utrustningsanordningen. På grund av den lilla axiella köravståndet är denna design emellertid mottaglig för slitage och skador under övergående förhållanden.
●Princip: En rörlig disk är installerad efter det sista stegets pumphjul. Tryckskillnaden över skivan justerar dynamiskt sin position för att motverka axiell kraft.
●Fördelar: Anpassar automatiskt till axiella kraftvariationer; Hög balansering Precision.
●Nackdelar: Friktion orsakar slitage, vilket kräver periodisk ersättning. Känslig för vätskerensning (partiklar kan fastna disken).
●Ansökningar: Clean-Wat-vattenpumpar i tidigt stadium (gradvis ersätts av att balansera trummor).
4.Balansera trumma + diskkombination
Jämfört med Balance Plate -metoden är Balance Plate Drum -metoden annorlunda genom att storleken på dess gasbussningsdel är större än storleken på pumphjulets nav, medan balansskivan kräver storleken på gasbussningen för att motsvara storleken på pumphjulsnavet. Generellt sett, i designmetoden för balansplatttrumman, står balanskraften som genereras av balansplattan för mer än hälften av den totala axiella kraften, och det maximala kan nå 90% av den totala axiella kraften, och de andra delarna tillhandahålls huvudsakligen av balanstrumman. Samtidigt kommer måttligt att öka balanskraften för balanstrumman på motsvarande sätt minska balanskraften för balansplattan och på ett motsvarande sätt minska storleken på balansplattan, och därmed minska slitexamen för balansplattan, förbättra utrustningens delar och säkerställa att den normala driften av multuppage -centrifugalpumpen.
●Princip: Trumman hanterar det mesta av axiell kraft, medan skivan finjusterar resterande kraften.
●Fördelar: Kombinerar stabilitet och anpassningsförmåga, lämplig för variabla driftsförhållanden.
●Nackdelar: Komplex struktur; högre kostnad.
●Ansökningar: Högpresterande industriella pumpar (t.ex. kärnvätskekylvätskepumpar).
5. Trycklager (hjälpbalansering)
●Princip: Vinkelkontaktkullager eller Kingsbury -lager absorberar återstående axiell kraft.
●Fördelar: Tillförlitlig säkerhetskopiering för andra balansmetoder.
●Nackdelar: Kräver regelbunden smörjning; Kortare livslängd under höga axiella belastningar.
●Ansökningar: Små-till-medium-multstegspumpar eller höghastighetspumpar.
6. Design för dubbelsugning
●Princip: Ett dubbelsugningshjul används vid det första eller mellanstadiet, vilket balanserar axiell kraft genom inflöde med dubbla sidor.
●Fördelar: Effektiv balansering under förbättring av kavitationsprestanda.
●Nackdelar: Bara balanserar axiell kraft på enstegs; Andra metoder behövs för flerstegspumpar.
7. Hydrauliska balanshål (hål i pumphjulet)
●Princip: Hål borras i pumphjulets bakplatta, vilket gör att högtrycksvätska kan återcirkulera till lågtryckszonen, vilket minskar axiell kraft.
●Fördelar: Enkel och billig.
●Nackdelar: Minskar pumpeffektiviteten (~ 2–4%).Endast lämplig för applikationer med låg axiell kraft; kräver ofta kompletterande trycklager.
Jämförelse av axiella kraftbalanseringsmetoder
| Metod | Effektivitet | Komplexitet | Underhållskostnad | Typiska applikationer |
| Symmetriska impeller | ★★★★★★ | ★★★ | ★★ | Jämnt steg med högtryckspumpar |
| Balans trumma | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Högstegspumpar |
| Balanseringsskiva | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Rena vätskor, variabla belastningar |
| Trumma + skivkombination | ★★★★★★ | ★★★★★★ | ★★★★ | Extrema förhållanden (kärnkraft, militär) |
| Trycklager | ★★ | ★★ | ★★★ | Återstående axiell kraftbalansering |
| Dubbelsugningshjul | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Första eller mellanstadiet |
| Balanshål | ★★ | ★ | ★ | Små lågtryckspumpar |
Posttid: Mar-29-2025