هل لديك سؤال؟ اتصل بنا على الرقم: 0086-13817768896

طرق موازنة القوة المحورية في المضخات الطاردة المركزية متعددة المراحل

يُعدّ تحقيق التوازن في القوة المحورية في المضخات الطاردة المركزية متعددة المراحل تقنية بالغة الأهمية لضمان التشغيل المستقر. ونظرًا لترتيب المراوح على التوالي، تتراكم القوى المحورية بشكل كبير (تصل إلى عدة أطنان). وإذا لم يتم تحقيق التوازن بشكل صحيح، فقد يؤدي ذلك إلى زيادة الحمل على المحامل، أو تلف موانع التسرب، أو حتى تعطل المعدات. فيما يلي طرق شائعة لتحقيق التوازن في القوة المحورية، إلى جانب مبادئها ومزاياها وعيوبها.

1.ترتيب المروحة المتناظر (ظهراً لظهر / وجهاً لوجه)

 

111

في تصميم جهاز موازنة القوة المحورية للمضخات الطاردة المركزية الحديثة، يُختار عدد زوجي من مراحل المروحة عادةً، لأنه عندئذٍ يُمكن استخدام طريقة التوزيع المتناظر للمروحة لموازنة القوة المحورية للجهاز. وتكون القوة المحورية الناتجة عن المروحة الموزعة بشكل متناظر أثناء التشغيل متساوية في المقدار ومتعاكسة في الاتجاه، مما يُحقق حالة توازن على المستوى الكلي. ويجب مراعاة أن يكون حجم صمام الخنق قبل مدخل المروحة العكسية متوافقًا مع قطر المروحة لضمان إحكام الغلق.

مبدأيتم ترتيب المراوح المتجاورة في اتجاهات متعاكسة بحيث تلغي قواها المحورية بعضها البعض.

متتالي: يتم تركيب مجموعتين من المراوح بشكل متناظر حول منتصف عمود المضخة.

وجهاً لوجهيتم ترتيب المراوح بحيث تواجه الداخل أو الخارج في تكوين معكوس.

المزايا: لا حاجة لأجهزة إضافية؛ هيكل بسيط؛ كفاءة موازنة عالية (أكثر من 90%).

العيوب: تصميم معقد لهيكل المضخة؛ تحسين مسار التدفق الصعب؛ ينطبق فقط على المضخات ذات عدد زوجي من المراحل.

التطبيقاتمضخات تغذية الغلايات ذات الضغط العالي، ومضخات البتروكيماويات متعددة المراحل.

2. طبلة التوازن

 

222

لا يتمتع هيكل أسطوانة التوازن (المعروف أيضًا باسم مكبس التوازن) بخلوص تشغيل محوري ضيق، مما يسمح بتعويض معظم قوة الدفع المحورية، ولكن ليس كلها. ولا يوجد تعويض إضافي عند الحركة في الوضع المحوري، وعادةً ما تكون محامل الدفع ضرورية. يتميز هذا التصميم بارتفاع معدل إعادة التدوير الداخلي (التسريب الداخلي)، ولكنه أكثر تحملاً لعمليات بدء التشغيل والإيقاف وغيرها من الظروف العابرة.

 

مبدأيتم تركيب أسطوانة أسطوانية بعد المروحة في المرحلة الأخيرة. يتسرب السائل عالي الضغط عبر الفجوة بين الأسطوانة والغلاف إلى حجرة منخفضة الضغط، مما يولد قوة معاكسة.

● أالمزايا: قدرة موازنة قوية، مناسبة للمضخات متعددة المراحل ذات الضغط العالي (على سبيل المثال، 10 مراحل فأكثر).

العيوبتتسبب خسائر التسرب (حوالي 3-5% من معدل التدفق) في انخفاض الكفاءة. ويتطلب ذلك أنابيب موازنة إضافية أو أنظمة إعادة تدوير، مما يزيد من تعقيد الصيانة.

التطبيقات: مضخات طرد مركزي كبيرة متعددة المراحل (مثل مضخات خطوط الأنابيب لمسافات طويلة).

3.قرص التوازن

333

تُعدّ طريقة قرص التوازن من الطرق الشائعة في تصميم أجهزة موازنة القوى المحورية للمضخات الطاردة المركزية الحديثة متعددة المراحل. ويمكن تعديلها بشكل معتدل وفقًا لمتطلبات الإنتاج. وتتولد قوة التوازن بشكل أساسي من خلال المقطع العرضي بين الخلوص القطري والخلوص المحوري للقرص، بينما يتولد الجزء الآخر بشكل رئيسي من خلال الخلوص المحوري ومقطع نصف القطر الخارجي لقرص التوازن. وتؤدي هاتان القوتان دور موازنة القوة المحورية. وبالمقارنة مع الطرق الأخرى، تتميز طريقة صفيحة التوازن بقطر أكبر وحساسية أعلى، مما يُحسّن بشكل فعّال استقرار تشغيل الجهاز. ومع ذلك، ونظرًا لصغر الخلوص المحوري، فإن هذا التصميم عرضة للتآكل والتلف في الظروف العابرة.

 

مبدأيتم تركيب قرص متحرك بعد دافعة المرحلة الأخيرة. ويقوم فرق الضغط عبر القرص بتعديل موضعه ديناميكيًا لموازنة القوة المحورية.

المزايا: يتكيف تلقائياً مع تغيرات القوة المحورية؛ دقة عالية في الموازنة.

العيوبيؤدي الاحتكاك إلى التآكل، مما يستدعي استبداله دوريًا. وهو حساس لنظافة السوائل (قد تتسبب الجزيئات في انسداد القرص).

التطبيقات: مضخات المياه النظيفة متعددة المراحل في المراحل المبكرة (يتم استبدالها تدريجياً بأسطوانات الموازنة).

4.موازنة مجموعة الطبول والقرص

 

444

بالمقارنة مع طريقة لوحة التوازن، تختلف طريقة أسطوانة لوحة التوازن في أن حجم جلبة الخانق فيها أكبر من حجم محور المروحة، بينما يتطلب قرص التوازن أن يتناسب حجم جلبة الخانق مع حجم محور المروحة. عمومًا، في تصميم أسطوانة لوحة التوازن، تُشكل قوة التوازن الناتجة عن لوحة التوازن أكثر من نصف إجمالي القوة المحورية، وقد تصل إلى 90% كحد أقصى، بينما تُوفر أسطوانة التوازن باقي القوة. في الوقت نفسه، يؤدي رفع قوة التوازن لأسطوانة التوازن بشكل معتدل إلى تقليل قوة التوازن للوحة التوازن، وبالتالي تقليل حجمها، مما يُقلل من تآكلها، ويُحسّن عمر أجزاء الجهاز، ويضمن التشغيل السليم للمضخة الطاردة المركزية متعددة المراحل.

 

مبدأ: تتحمل الأسطوانة معظم القوة المحورية، بينما يقوم القرص بضبط القوة المتبقية بدقة.

المزايايجمع بين الثبات والقدرة على التكيف، وهو مناسب لظروف التشغيل المتغيرة.

العيوب: بنية معقدة؛ تكلفة أعلى.

التطبيقات: مضخات صناعية عالية الأداء (مثل مضخات تبريد المفاعلات النووية).

 

5. محامل الدفع (الموازنة المساعدة)

مبدأ: محامل الكرات ذات التلامس الزاوي أو محامل كينغسبري تمتص القوة المحورية المتبقية.

المزايا: نسخة احتياطية موثوقة لأساليب الموازنة الأخرى.

العيوب: يتطلب تشحيمًا منتظمًا؛ عمر افتراضي أقصر تحت الأحمال المحورية العالية.

التطبيقات: مضخات متعددة المراحل صغيرة إلى متوسطة الحجم أو مضخات عالية السرعة.

 

6. تصميم المروحة ذات الشفط المزدوج

مبدأ: يتم استخدام دافع مزدوج الشفط في المرحلة الأولى أو المتوسطة، لتحقيق التوازن في القوة المحورية من خلال التدفق الداخلي ثنائي الجانب.

المزايا: تحقيق توازن فعال مع تحسين أداء التجويف.

العيوب: يوازن فقط القوة المحورية أحادية المرحلة؛ هناك حاجة إلى طرق أخرى للمضخات متعددة المراحل.

 

7. فتحات التوازن الهيدروليكي (فتحات اللوحة الخلفية للمروحة)

مبدأ: يتم حفر ثقوب في اللوحة الخلفية للمروحة، مما يسمح للسائل عالي الضغط بإعادة الدوران إلى منطقة الضغط المنخفض، مما يقلل من القوة المحورية.

المزايابسيط ومنخفض التكلفة.

العيوب: يقلل من كفاءة المضخة (~2-4%).مناسب فقط للتطبيقات ذات القوة المحورية المنخفضة؛ وغالبًا ما يتطلب محامل دفع إضافية.


مقارنة طرق موازنة القوى المحورية

طريقة كفاءة تعقيد تكلفة الصيانة التطبيقات النموذجية
مراوح متناظرة ★★★★★ ★★★ ★★ مضخات الضغط العالي ذات المراحل المتساوية
طبلة التوازن ★★★★ ★★★★ ★★★ مضخات متعددة المراحل ذات ضغط عالٍ
قرص التوازن ★★★ ★★★★ ★★★★ سوائل نظيفة، أحمال متغيرة
مجموعة الطبول والقرص ★★★★★ ★★★★★ ★★★★ ظروف قاسية (نووية، عسكرية)
محامل الدفع ★★ ★★ ★★★ موازنة القوة المحورية المتبقية
مروحة شفط مزدوجة ★★★★ ★★★ ★★ المرحلة الأولى أو المتوسطة
فتحات التوازن ★★ مضخات صغيرة منخفضة الضغط

تاريخ النشر: 29 مارس 2025