बहुचरणीय अपकेंद्री पंपों में अक्षीय बल का संतुलन स्थिर संचालन सुनिश्चित करने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक है। इंपेलरों की श्रृंखला व्यवस्था के कारण, अक्षीय बल काफी अधिक (कई टन तक) जमा हो जाते हैं। यदि इन्हें ठीक से संतुलित नहीं किया जाता है, तो इससे बेयरिंग पर अत्यधिक भार, सील की क्षति या उपकरण की विफलता भी हो सकती है। नीचे अक्षीय बल संतुलन के सामान्य तरीके, उनके सिद्धांत, लाभ और हानियां दी गई हैं।
1.सममित इम्पेलर व्यवस्था (आमने-सामने / आमने-सामने)
आधुनिक सेंट्रीफ्यूगल पंप के अक्षीय बल संतुलन उपकरण के डिजाइन में, इम्पेलर स्टेज को आमतौर पर सम संख्या में चुना जाता है, क्योंकि जब इम्पेलर स्टेज सम संख्या में होते हैं, तो उपकरण के अक्षीय बल को संतुलित करने के लिए इम्पेलर सममित वितरण विधि का उपयोग किया जा सकता है। संचालन प्रक्रिया में सममित रूप से वितरित इम्पेलर द्वारा उत्पन्न अक्षीय बल परिमाण में बराबर और दिशा में विपरीत होता है, जिससे स्थूल स्तर पर संतुलन की स्थिति दिखाई देती है। डिजाइन प्रक्रिया में, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि रिवर्स इम्पेलर के इनलेट से पहले सीलिंग थ्रॉटलिंग का आकार इम्पेलर के व्यास के अनुरूप हो ताकि अच्छी सीलिंग सुनिश्चित हो सके।
●सिद्धांत: आसन्न इंपेलर विपरीत दिशाओं में इस प्रकार व्यवस्थित होते हैं कि उनके अक्षीय बल एक दूसरे को रद्द कर देते हैं।
●एक के पीछे एकपंप शाफ्ट के मध्यबिंदु के चारों ओर सममित रूप से दो इंपेलर सेट स्थापित किए गए हैं।
●आमने - सामनेइम्पेलर को दर्पण विन्यास में अंदर या बाहर की ओर मुंह करके व्यवस्थित किया जाता है।
●लाभ: किसी अतिरिक्त उपकरण की आवश्यकता नहीं; सरल संरचना; उच्च संतुलन दक्षता (90% से अधिक)।
●नुकसान: जटिल पंप हाउसिंग डिजाइन; कठिन प्रवाह पथ अनुकूलन; केवल सम संख्या में चरणों वाले पंपों पर ही लागू।
●आवेदन: उच्च दबाव वाले बॉयलर फीड पंप, पेट्रोकेमिकल मल्टीस्टेज पंप।
2. संतुलन ड्रम
बैलेंस ड्रम संरचना (जिसे बैलेंस पिस्टन भी कहा जाता है) में अक्षीय गति के लिए पर्याप्त जगह नहीं होती है, जो अधिकांश अक्षीय दबाव को तो संतुलित कर सकती है, लेकिन पूर्ण दबाव को नहीं। अक्षीय स्थिति में गति करते समय कोई अतिरिक्त क्षतिपूर्ति नहीं होती है, और आमतौर पर थ्रस्ट बेयरिंग की आवश्यकता होती है। इस डिज़ाइन में आंतरिक रिसाव (इंटरनल रीसर्कुलेशन) अधिक होता है, लेकिन यह स्टार्ट-अप, शटडाउन और अन्य क्षणिक स्थितियों के प्रति अधिक सहनशील है।
●सिद्धांतअंतिम चरण के इम्पेलर के बाद एक बेलनाकार ड्रम लगाया जाता है। उच्च दबाव वाला द्रव ड्रम और आवरण के बीच के अंतराल से रिसकर कम दबाव वाले कक्ष में प्रवेश करता है, जिससे एक प्रतिकारक बल उत्पन्न होता है।
● एलाभ: मजबूत संतुलन क्षमता, उच्च दबाव वाले, बहु-चरणीय पंपों (जैसे, 10+ चरण) के लिए उपयुक्त।
●नुकसानरिसाव के कारण होने वाली हानि (प्रवाह दर का लगभग 3-5%), जिससे दक्षता कम हो जाती है। इसके लिए अतिरिक्त संतुलन पाइप या पुनर्संचरण प्रणाली की आवश्यकता होती है, जिससे रखरखाव की जटिलता बढ़ जाती है।
●आवेदन: बड़े बहुस्तरीय अपकेंद्री पंप (उदाहरण के लिए, लंबी दूरी की पाइपलाइन पंप)।
3.संतुलन डिस्क
आधुनिक बहुस्तरीय अपकेंद्री पंप के अक्षीय बल संतुलन उपकरण के डिजाइन प्रक्रिया में एक सामान्य डिजाइन विधि के रूप में, संतुलन डिस्क विधि को उत्पादन मांग के अनुसार मध्यम रूप से समायोजित किया जा सकता है। इस विधि में संतुलन बल मुख्य रूप से डिस्क के रेडियल क्लीयरेंस और अक्षीय क्लीयरेंस के बीच के अनुप्रस्थ काट द्वारा उत्पन्न होता है, और शेष भाग मुख्य रूप से अक्षीय क्लीयरेंस और संतुलन डिस्क के बाहरी त्रिज्या खंड द्वारा उत्पन्न होता है। ये दोनों संतुलन बल अक्षीय बल को संतुलित करने का कार्य करते हैं। अन्य विधियों की तुलना में, संतुलन प्लेट विधि का लाभ यह है कि संतुलन प्लेट का व्यास बड़ा होता है और संवेदनशीलता अधिक होती है, जिससे उपकरण की परिचालन स्थिरता में प्रभावी रूप से सुधार होता है। हालांकि, कम अक्षीय रनिंग क्लीयरेंस के कारण, यह डिजाइन क्षणिक परिस्थितियों में घिसाव और क्षति के प्रति संवेदनशील है।
●सिद्धांतअंतिम चरण के इम्पेलर के बाद एक चल डिस्क लगाई जाती है। डिस्क के आर-पार दबाव का अंतर अक्षीय बल का प्रतिकार करने के लिए इसकी स्थिति को गतिशील रूप से समायोजित करता है।
●लाभअक्षीय बल में होने वाले बदलावों के अनुसार स्वतः अनुकूलित हो जाता है; उच्च संतुलन परिशुद्धता।
●नुकसानघर्षण के कारण घिसाव होता है, जिसके लिए समय-समय पर इसे बदलना आवश्यक होता है। तरल की स्वच्छता के प्रति संवेदनशील (कण डिस्क को जाम कर सकते हैं)।
●आवेदनप्रारंभिक चरण के बहुस्तरीय स्वच्छ जल पंप (जिन्हें धीरे-धीरे बैलेंसिंग ड्रमों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है)।
4.बैलेंसिंग ड्रम + डिस्क संयोजन
बैलेंस प्लेट विधि की तुलना में, बैलेंस प्लेट ड्रम विधि इस मायने में भिन्न है कि इसके थ्रॉटल बुशिंग भाग का आकार इम्पेलर हब के आकार से बड़ा होता है, जबकि बैलेंस डिस्क में थ्रॉटल बुशिंग का आकार इम्पेलर हब के आकार के अनुरूप होना आवश्यक होता है। सामान्यतः, बैलेंस प्लेट ड्रम की डिज़ाइन विधि में, बैलेंस प्लेट द्वारा उत्पन्न संतुलन बल कुल अक्षीय बल के आधे से अधिक होता है, और अधिकतम 90% तक पहुँच सकता है, जबकि अन्य बल मुख्य रूप से बैलेंस ड्रम द्वारा ही प्रदान किए जाते हैं। साथ ही, बैलेंस ड्रम के संतुलन बल को मध्यम रूप से बढ़ाने से बैलेंस प्लेट का संतुलन बल उसी अनुपात में कम हो जाता है, और बैलेंस प्लेट का आकार भी उसी अनुपात में कम हो जाता है, जिससे बैलेंस प्लेट का घिसाव कम होता है, उपकरण के पुर्जों का सेवाकाल बढ़ता है और बहुस्तरीय अपकेंद्री पंप का सुचारू संचालन सुनिश्चित होता है।
●सिद्धांतड्रम अधिकांश अक्षीय बल को संभालता है, जबकि डिस्क अवशिष्ट बल को सूक्ष्मता से समायोजित करती है।
●लाभ: यह स्थिरता और अनुकूलनशीलता का संयोजन है, जो विभिन्न परिचालन स्थितियों के लिए उपयुक्त है।
●नुकसान: जटिल संरचना; उच्च लागत।
●आवेदनउच्च प्रदर्शन वाले औद्योगिक पंप (उदाहरण के लिए, परमाणु रिएक्टर शीतलक पंप)।
5. थ्रस्ट बियरिंग (सहायक संतुलन)
●सिद्धांतएंगुलर कॉन्टैक्ट बॉल बेयरिंग या किंग्सबरी बेयरिंग अवशिष्ट अक्षीय बल को अवशोषित करते हैं।
●लाभ: अन्य संतुलन विधियों के लिए विश्वसनीय बैकअप।
●नुकसान: नियमित रूप से चिकनाई की आवश्यकता होती है; उच्च अक्षीय भार के तहत जीवनकाल कम होता है।
●आवेदनछोटे से मध्यम आकार के मल्टीस्टेज पंप या हाई-स्पीड पंप।
6. डबल-सक्शन इम्पेलर डिज़ाइन
●सिद्धांतपहले या मध्यवर्ती चरण में डबल-सक्शन इम्पेलर का उपयोग किया जाता है, जो दो तरफा प्रवाह के माध्यम से अक्षीय बल को संतुलित करता है।
●लाभ: कैविटेशन प्रदर्शन में सुधार करते हुए प्रभावी संतुलन बनाना।
●नुकसानयह केवल एकल-चरण अक्षीय बल को संतुलित करता है; बहु-चरण पंपों के लिए अन्य विधियों की आवश्यकता होती है।
7. हाइड्रोलिक बैलेंस होल (इम्पेलर बैकप्लेट होल)
●सिद्धांतइम्पेलर बैकप्लेट में छेद किए जाते हैं, जिससे उच्च दबाव वाले द्रव को कम दबाव वाले क्षेत्र में पुनः प्रसारित किया जा सके, जिससे अक्षीय बल कम हो जाता है।
●लाभसरल और कम लागत वाला।
●नुकसानइससे पंप की कार्यक्षमता में कमी आती है (~2–4%)।केवल कम अक्षीय बल वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त; अक्सर अतिरिक्त थ्रस्ट बियरिंग की आवश्यकता होती है।
अक्षीय बल संतुलन विधियों की तुलना
| तरीका | क्षमता | जटिलता | मेंटेनेन्स कोस्ट | विशिष्ट अनुप्रयोग |
| सममित इंपेलर | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | सम-चरण उच्च-दबाव पंप |
| संतुलन ड्रम | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | उच्च-शीर्ष बहु-चरणीय पंप |
| संतुलन डिस्क | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | स्वच्छ तरल पदार्थ, परिवर्तनीय भार |
| ड्रम + डिस्क कॉम्बो | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | अत्यधिक कठिन परिस्थितियाँ (परमाणु, सैन्य) |
| थ्रस्ट बियरिंग्स | ★★ | ★★ | ★★★ | अवशिष्ट अक्षीय बल संतुलन |
| डबल-सक्शन इम्पेलर | ★★★★ | ★★★ | ★★ | पहला या मध्यवर्ती चरण |
| संतुलन छेद | ★★ | ★ | ★ | छोटे कम दबाव वाले पंप |
पोस्ट करने का समय: 29 मार्च 2025