Care este principala sursă de forță axială într -o pompă centrifugă orizontală

Pompe centrifuge orizontale sunt cele mai utilizate echipamente de transport cu fluide în procese industriale, iar fiabilitatea lor operațională afectează direct eficiența producției. În acest domeniu profesional, tracțiunea axială este un parametru de proiectare și funcționare crucială. Înțelegerea mecanismului de generare de tracțiune axială și modul de echilibrare a acestuia este crucială pentru selectarea pompei, instalarea, depanarea și prelungirea duratei de viață a rulmenților și a sigiliilor mecanice.

1. Sursa de bază a forței axiale: diferența de presiune între rotorul

Cauza fundamentală a forței axiale este dezechilibrul presiunii lichide pe ambele părți ale rotorului. Aceasta este principala și adesea cea mai mare sursă de forță axială.

Un rotor cu o singură etapă, cu o singură etapă, este cel mai tipic exemplu. Când funcționează o pompă centrifugă:

Pe partea de giulgi din față (partea de aspirație): zona centrală a rotorului este o zonă de joasă presiune, cu presiune aproape sau sub presiunea atmosferică (în funcție de NPSH).

Partea de învățământ din spate (partea din spate): Pe măsură ce lichidul curge din rotor și în volut, o parte din lichidul de înaltă presiune se va scurge sau va trece înapoi prin golurile din inelele purtate spre spatele rotorului. Mai mult, presiunea ridicată la ieșirea volută exercită, de asemenea, presiune pe partea din spate a rotorului. Prin urmare, presiunea medie din spatele rotorului este de obicei mult mai mare decât în ​​față.

Această diferență de presiune între față și partea din spate a rotorului, proiectată pe zona efectivă, creează o forță de reacție îndreptată spre portul de aspirație - o forță axială. Mărimea acestei forțe este direct legată de capul pompei, diametrul rotorului și decalajul inelului de purtare. Capul mai mare crește diferența de presiune și, în consecință, forța axială.

2. Efectul schimbării momentului în trecerea fluxului rotorului

O a doua sursă importantă de forță axială este forța de reacție de schimbare a momentului generată atunci când fluidul schimbă direcția și viteza în trecerea fluxului intern al rotorului.

Când lichidul intră în rotor din portul de aspirație, debitul se schimbă de la axial (paralel cu axa pompei) la radial (perpendicular pe axa pompei). Conform celei de -a doua legi a lui Newton, atunci când lichidul suferă această schimbare direcțională în interiorul rotorului, acesta generează inevitabil o forță de reacție asupra rotorului. Componenta acestei forțe de reacție, care acționează de -a lungul arborelui pompei, constituie o forță axială în direcția opusă.

În majoritatea proiectelor de rotor cu un singur sistem, direcția acestei forțe axiale induse de moment este opusă forței axiale cauzate de diferențialul de presiune, dar amploarea acesteia este de obicei mai mică decât forța axială cauzată de diferențialul de presiune.

3. Influența sigiliilor de arbore și a găurilor de echilibrare: distribuția presiunii locale

Condițiile de proiectare și de funcționare a zonei de etanșare a arborelui afectează, de asemenea, distribuția forței axiale locale.

Zona de etanșare mecanică/cutia de umplutură: La sigiliul arborelui, forța care acționează asupra arborelui pompei este forța combinată a presiunii lichidului în camera de etanșare și presiunea atmosferică. Dacă presiunea din camera de etanșare este ridicată, împinge arborele spre exterior de -a lungul arborelui pompei.

Găuri de echilibru: Pentru rotiștii care folosesc găuri de echilibrare pentru a echilibra forțele axiale, funcția găurilor de echilibrare este de a reduce eficient presiunea din spatele rotorului, direcționând lichid de înaltă presiune în spatele rotorului înapoi către portul de aspirație sau zona de joasă presiune. Proiectarea diametrului și numărului găurii de echilibrare determină direct gradul în care este eliminată diferența de presiune între suprafețele din față și din spate ale rotorului.

4.. Rotatorii de dublă suctină și echilibrul inerent al forțelor axiale

Este demn de remarcat faptul că, în pompele centrifuge cu dublu suctină, rotiștii sunt proiectați cu aspirație bilateral simetrică.

Structura simetrică: lichidul intră în centrul rotorului simultan și simetric din ambele părți.

Anularea mecanică: Aceasta înseamnă că geometria căii de flux a celor doi rotiști este complet simetrică, iar distribuția presiunii pe ambele părți este, de asemenea, esențial simetrică. În timpul funcționării, forțele axiale generate de cei doi rotiști sunt egale în mărime și opuse în direcție, obținând teoretic echilibrul forței axiale automate. Acesta este unul dintre avantajele structurale cheie ale pompelor cu dublu ascuns care le permit să gestioneze condițiile de curgere ridicate.

5. Importanța echilibrării forței axiale și a contramăsurilor

În proiectarea pompei centrifuge, eliminarea sau minimizarea forțelor axiale reziduale este crucială. În caz contrar, forțele axiale excesive pot duce la:

Supraîncărcarea rulmentului: Forțele axiale continue plasează sarcini semnificative pe rulmentul de tracțiune, accelerarea uzurii și defecțiunii. Acesta este unul dintre cele mai frecvente moduri de eșec în pompele centrifuge.

Deteriorarea garniturii mecanice: Modificările ascuțite ale forțelor axiale pot provoca compresie sau separare excesivă între inelele rotative și staționare ale sigiliului mecanic, ceea ce duce la scurgeri sau uzură severă.

Prin urmare, pe lângă proiectarea auto-echilibrării rolatorilor cu dublă suctină, următoarele mecanisme specializate sunt adesea utilizate în proiectele de inginerie pentru a echilibra forțele axiale:

Găuri de echilibru și palete din spate: utilizate în pompe cu o singură soluție.

Discuri/tobe de echilibru: Dispozitive de echilibrare de înaltă presiune utilizate în mod obișnuit în pompe cu mai multe etape.

Controlul precis al forțelor axiale ale pompelor centrifuge orizontale și asigurarea stabilității arborelui pompei sunt cerințe tehnice de bază pentru asigurarea funcționării pe termen lung și fiabile a echipamentului.