sales@tkflow.com 
Att balansera axialkraften i flerstegscentrifugalpumpar är en kritisk teknik för att säkerställa stabil drift. På grund av serieanordningen av pumphjul ackumuleras axialkrafterna avsevärt (upp till flera ton). Om detta inte är korrekt balanserat kan det leda till överbelastning av lagren, tätningsskador eller till och med utrustningsfel. Nedan följer vanliga metoder för axialkraftbalansering, tillsammans med deras principer, fördelar och nackdelar.
1.Symmetriskt pumphjulsarrangemang (rygg mot rygg / ansikte mot ansikte)
Vid konstruktionen av axialkraftbalanseringsanordningen i moderna centrifugalpumpar väljs impellersteget generellt som ett jämnt tal, eftersom när impellersteget är ett jämnt tal kan impellerns symmetriska fördelningsmetod användas för att balansera utrustningens axiella kraft, och den axiella kraft som genereras av det symmetriskt fördelade impellern under drift är lika stor och motsatt riktad, och det kommer att uppvisa ett jämviktstillstånd på makroskopisk nivå. Vid konstruktionsprocessen bör det noteras att tätningsstrypningens storlek före inloppet till det omvända impellern överensstämmer med impellerns diameter för att säkerställa god tätning.
●PrincipIntilliggande pumphjul är anordnade i motsatta riktningar så att deras axiella krafter tar ut varandra.
●Rygg mot ryggTvå uppsättningar impellrar är installerade symmetriskt runt pumpaxelns mittpunkt.
●Ansikte mot ansikteImpellerna är anordnade inåt eller utåt i en speglad konfiguration.
●FördelarInga ytterligare enheter krävs; enkel struktur; hög balanseringseffektivitet (över 90 %).
●NackdelarKomplex pumphusdesign; svår optimering av flödesvägen; endast tillämplig på pumpar med ett jämnt antal steg.
●ApplikationerHögtryckspannmatningspumpar, petrokemiska flerstegspumpar.
2. Balanserande trumma
Balanseringstrummans struktur (även känd som balanskolven) har inte ett snävt axiellt spelrum, vilket kan kompensera för det mesta av den axiella dragkraften, men inte hela den axiella dragkraften, och det finns ingen ytterligare kompensation vid rörelse i axiellt läge, och axiallager krävs i allmänhet. Denna design har högre intern recirkulation (internt läckage) men är mer tolerant mot starter, avstängningar och andra övergående förhållanden.
●PrincipEn cylindrisk trumma installeras efter sista stegets impeller. Högtrycksvätska läcker genom mellanrummet mellan trumman och höljet in i en lågtryckskammare, vilket genererar en motverkande kraft.
● EnfördelarStark balanseringsförmåga, lämplig för högtryckspumpar med flera steg (t.ex. 10+ steg).
●NackdelarLäckageförluster (~3–5 % av flödeshastigheten), vilket minskar effektiviteten. Kräver ytterligare balanseringsrör eller recirkulationssystem, vilket ökar underhållskomplexiteten.
●ApplikationerStora flerstegscentrifugalpumpar (t.ex. långdistanspumpar i rörledningar).
3.Balanserande skiva
Som en vanlig designmetod i designprocessen för axialkraftbalanseringsanordningen i moderna flerstegscentrifugalpumpar kan balansskivmetoden justeras måttligt i enlighet med produktionsbehovet, och balanskraften genereras huvudsakligen av tvärsnittet mellan skivans radiella spelrum och axiella spelrum, och den andra delen genereras huvudsakligen av axiella spelrummet och balansskivans yttre radiesektion, och dessa två balanseringskrafter spelar rollen för att balansera axialkraften. Jämfört med andra metoder är fördelen med balansplattmetoden att balansplattans diameter är större och känsligheten är högre, vilket effektivt förbättrar utrustningens driftsstabilitet. På grund av det lilla axiella spelrummet är denna design dock känslig för slitage och skador under övergående förhållanden.
●PrincipEn rörlig skiva är installerad efter sista stegets pumphjul. Tryckskillnaden över skivan justerar dynamiskt dess position för att motverka axiell kraft.
●FördelarAnpassar sig automatiskt till axiella kraftvariationer; hög balanseringsprecision.
●NackdelarFriktion orsakar slitage, vilket kräver regelbundet byte. Känslig för vätskerenhet (partiklar kan blockera skivan).
●ApplikationerFlerstegspumpar för rent vatten i tidigt skede (ersätts gradvis av balanseringstrummor).
4.Balanserande trumma + skivkombination
Jämfört med balansplattmetoden skiljer sig balansplatttrummetoden genom att storleken på dess strypbussningsdel är större än storleken på impellernavet, medan balansskivan kräver att strypbussningens storlek motsvarar impellernavets storlek. Generellt sett står balanskraften som genereras av balansplattan i konstruktionsmetoden för balansplatttrumman för mer än hälften av den totala axialkraften, och den maximala kan nå 90 % av den totala axialkraften, medan de andra delarna huvudsakligen tillhandahålls av balanstrumman. Samtidigt kommer en måttlig ökning av balanstrummans balanskraft att motsvarande minska balansplattans balanskraft och därmed minska balansplattans storlek, varigenom balansplattans slitagegrad minskas, utrustningsdelarnas livslängd förbättras och flerstegscentrifugalpumpens normala drift säkerställs.
●PrincipTrumman hanterar det mesta av axialkraften, medan skivan finjusterar restkraften.
●FördelarKombinerar stabilitet och anpassningsförmåga, lämplig för varierande driftsförhållanden.
●NackdelarKomplex struktur; högre kostnad.
●ApplikationerHögpresterande industripumpar (t.ex. kylmedelspumpar för kärnreaktorer).
5. Axiallager (hjälpbalansering)
●PrincipVinkelkontaktkullager eller Kingsbury-lager absorberar kvarvarande axialkraft.
●FördelarTillförlitlig backup för andra balanseringsmetoder.
●NackdelarKräver regelbunden smörjning; kortare livslängd vid höga axiella belastningar.
●ApplikationerSmå till medelstora flerstegspumpar eller höghastighetspumpar.
6. Dubbelsugande impellerdesign
●PrincipEtt dubbelsugande pumphjul används i det första eller mellanliggande steget, vilket balanserar axiell kraft genom inflöde på båda sidor.
●FördelarEffektiv balansering samtidigt som kavitationsprestanda förbättras.
●NackdelarBalanserar endast axialkraft i en steg; andra metoder behövs för flerstegspumpar.
7. Hål för hydraulisk balansering (hål för pumphjulets bakplatta)
●PrincipHål borras i pumphjulets bakplatta, vilket gör att högtrycksvätska kan recirkulera till lågtryckszonen och minska axialkraften.
●FördelarEnkelt och billigt.
●NackdelarMinskar pumpens verkningsgrad (~2–4 %).Endast lämplig för applikationer med låg axialkraft; kräver ofta kompletterande axiallager.
Jämförelse av metoder för axialkraftbalansering
| Metod | Effektivitet | Komplexitet | Underhållskostnad | Typiska tillämpningar |
| Symmetriska impeller | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Jämnstegs högtryckspumpar |
| Balanserande trumma | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Flerstegspumpar med hög tryckhöjd |
| Balanserande skiva | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Rena vätskor, varierande belastningar |
| Trumma + skiva-kombination | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Extrema förhållanden (kärnkraft, militär) |
| Axiallager | ★★ | ★★ | ★★★ | Balansering av kvarvarande axiell kraft |
| Dubbelsugande impeller | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Första eller mellanliggande stadium |
| Balanshål | ★★ | ★ | ★ | Små lågtryckspumpar |
Publiceringstid: 29 mars 2025