sales@tkflow.com 
Balansering av aksialkraft i flertrinns sentrifugalpumper er en kritisk teknologi for å sikre stabil drift. På grunn av seriearrangementet av løpehjul, akkumuleres aksialkrefter betydelig (opptil flere tonn). Hvis ikke balansert riktig, kan dette føre til overbelastning av lager, skade på tetninger eller til og med utstyrsfeil. Nedenfor er vanlige metoder for balansering av aksialkraft, sammen med deres prinsipper, fordeler og ulemper.
1.Symmetrisk impellerarrangement (rygg mot rygg / ansikt mot ansikt)
I utformingen av aksialkraftbalanseringsanordningen til moderne sentrifugalpumper velges løpehjulstrinnet vanligvis som et partall, fordi når løpehjulstrinnet er et partall, kan løpehjulets symmetriske fordelingsmetoden brukes til å balansere utstyrets aksialkraft, og aksialkraften som genereres av det symmetrisk fordelte løpehjulet i driftsprosessen er lik i størrelse og motsatt i retning, og det vil vise en likevektstilstand på makroskopisk nivå. I designprosessen bør det bemerkes at tetningsstrupestørrelsen før innløpet til det reverserte løpehjulet er i samsvar med løpehjulets diameter for å sikre god tetting.
●PrinsippTilstøtende løpehjul er anordnet i motsatte retninger slik at deres aksiale krefter kansellerer hverandre ut.
●Rygg mot ryggTo sett med impellere er installert symmetrisk rundt pumpeakselens midtpunkt.
●Ansikt til ansiktImpellerne er anordnet vendt innover eller utover i en speilvendt konfigurasjon.
●FordelerIngen ekstra enheter kreves; enkel struktur; høy balanseringseffektivitet (over 90 %).
●UlemperKompleks pumpehusdesign; vanskelig optimalisering av strømningsbanen; kun gjeldende for pumper med et partall trinn.
●BruksområderHøytrykkskjelefødepumper, petrokjemiske flertrinnspumper.
2. Balanserende trommel
Balansetrommelstrukturen (også kjent som balansestempelet) har ikke en tett aksial klaring, som kan kompensere for mesteparten av den aksiale skyvekraften, men ikke all den aksiale skyvekraften, og det er ingen ekstra kompensasjon ved bevegelse i aksial posisjon, og aksiallager er vanligvis nødvendig. Denne designen vil ha høyere intern resirkulering (intern lekkasje), men er mer tolerant overfor oppstarter, nedstengninger og andre transiente forhold.
●PrinsippEn sylindrisk trommel er installert etter siste-trinns løpehjul. Høytrykksvæske lekker gjennom gapet mellom trommelen og huset inn i et lavtrykkskammer, noe som genererer en motvirkende kraft.
● EnfordelerSterk balanseringsevne, egnet for høytrykkspumper med flere trinn (f.eks. 10+ trinn).
●UlemperLekkasjetap (~3–5 % av strømningshastigheten), noe som reduserer effektiviteten. Krever ytterligere balanseringsrør eller resirkuleringssystemer, noe som øker vedlikeholdskompleksiteten.
●BruksområderStore flertrinns sentrifugalpumper (f.eks. langdistanse rørledningspumper).
3.Balanserende disk
Som en vanlig designmetode i designprosessen for aksialkraftbalanseringsanordningen til moderne flertrinns sentrifugalpumper, kan balanseringsskivemetoden justeres moderat i henhold til produksjonsbehovet, og balanseringskraften genereres hovedsakelig av tverrsnittet mellom den radielle klaringen og den aksiale klaringen på skiven, og den andre delen genereres hovedsakelig av den aksiale klaringen og den ytre radiusseksjonen av balanseringsskiven, og disse to balanseringskreftene spiller rollen som balansering av den aksiale kraften. Sammenlignet med andre metoder er fordelen med balanseringsplatemetoden at diameteren på balanseringsplaten er større og følsomheten er høyere, noe som effektivt forbedrer driftsstabiliteten til utstyrsanordningen. På grunn av den lille aksiale kjøreklaringen er imidlertid denne designen utsatt for slitasje og skade under forbigående forhold.
●PrinsippEn bevegelig skive er installert etter siste-trinns løpehjul. Trykkforskjellen over skiven justerer dynamisk posisjonen for å motvirke aksialkraft.
●FordelerTilpasser seg automatisk til variasjoner i aksialkraft; høy balanseringspresisjon.
●UlemperFriksjon forårsaker slitasje, som krever regelmessig utskifting. Følsom for væskerens (partikler kan sette seg fast i skiven).
●Bruksområder: Flertrinns rentvannspumper i tidlig fase (blir gradvis erstattet av balanseringstrommer).
4.Balanserende trommel + skivekombinasjon
Sammenlignet med balanseplatemetoden er balanseplatetrommelmetoden forskjellig ved at størrelsen på gassbøssingdelen er større enn størrelsen på impellernavet, mens balanseskiven krever at størrelsen på gassbøssingen tilsvarer størrelsen på impellernavet. Generelt sett, i designmetoden for balanseplatetrommelen, står balansekraften generert av balanseplaten for mer enn halvparten av den totale aksiale kraften, og maksimumet kan nå 90 % av den totale aksiale kraften, og de andre delene tilføres hovedsakelig av balansetrommelen. Samtidig vil en moderat økning av balansekraften til balansetrommelen tilsvarende redusere balansekraften til balanseplaten, og dermed redusere størrelsen på balanseplaten, og dermed redusere slitasjegraden på balanseplaten, forbedre levetiden til utstyrsdelene og sikre normal drift av flertrinns sentrifugalpumpen.
●PrinsippTrommelen håndterer mesteparten av aksialkraften, mens skiven finjusterer restkraften.
●FordelerKombinerer stabilitet og tilpasningsevne, egnet for variable driftsforhold.
●UlemperKompleks struktur; høyere kostnad.
●BruksområderHøytytende industripumper (f.eks. kjølevæskepumper for kjernereaktorer).
5. Akselager (hjelpebalansering)
●PrinsippVinkelkontaktkulelager eller Kingsbury-lagre absorberer gjenværende aksialkraft.
●FordelerPålitelig backup for andre balanseringsmetoder.
●UlemperKrever regelmessig smøring; kortere levetid under høye aksiale belastninger.
●BruksområderSmå til mellomstore flertrinnspumper eller høyhastighetspumper.
6. Design med dobbelt sugehjul
●PrinsippEt dobbeltsugende løpehjul brukes i første eller mellomliggende trinn, og balanserer aksialkraften gjennom dobbeltsidig innstrømning.
●FordelerEffektiv balansering samtidig som kavitasjonsytelsen forbedres.
●UlemperBalanserer kun ett-trinns aksialkraft; andre metoder er nødvendige for flertrinnspumper.
7. Hydrauliske balansehull (hull for løpehjulets bakplate)
●PrinsippHull bores i løpehjulets bakplate, slik at høytrykksvæske kan resirkulere til lavtrykkssonen, noe som reduserer aksialkraften.
●FordelerEnkelt og rimelig.
●UlemperReduserer pumpeeffektiviteten (~2–4 %).Kun egnet for applikasjoner med lav aksialkraft; krever ofte ekstra aksiallager.
Sammenligning av metoder for balansering av aksialkraft
| Metode | Effektivitet | Kompleksitet | Vedlikeholdskostnader | Typiske bruksområder |
| Symmetriske impellere | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Høytrykkspumper med jevne trinn |
| Balanserende trommel | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Flertrinnspumper med høyt trykk |
| Balanserende disk | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Rene væsker, variable belastninger |
| Tromme + disk-kombo | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Ekstreme forhold (atomvåpen, militære) |
| Aksellager | ★★ | ★★ | ★★★ | Balansering av resterende aksialkraft |
| Dobbeltsugende impeller | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Første eller mellomliggende stadium |
| Balansehull | ★★ | ★ | ★ | Små lavtrykkspumper |
Publisert: 29. mars 2025