การปรับสมดุลแรงตามแนวแกนในปั๊มหอยโข่งหลายชั้นเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานจะเสถียร เนื่องจากใบพัดเรียงกันเป็นชุด แรงตามแนวแกนจึงสะสมมากขึ้น (มากถึงหลายตัน) หากไม่ได้ปรับสมดุลอย่างเหมาะสม อาจทำให้เกิดการรับน้ำหนักเกิน ซีลเสียหาย หรือแม้แต่อุปกรณ์ขัดข้อง ด้านล่างนี้เป็นวิธีการปรับสมดุลแรงตามแนวแกนทั่วไป พร้อมหลักการ ข้อดีและข้อเสีย
1.การจัดเรียงใบพัดแบบสมมาตร (หลังชนหลัง / หน้าชนหน้า)

ในการออกแบบอุปกรณ์ปรับสมดุลแรงตามแนวแกนของปั๊มหอยโข่งสมัยใหม่ ใบพัดมักจะถูกเลือกเป็นเลขคู่ เนื่องจากเมื่อใบพัดเป็นเลขคู่ วิธีกระจายสมมาตรของใบพัดสามารถใช้เพื่อปรับสมดุลแรงตามแนวแกนของอุปกรณ์ได้ และแรงตามแนวแกนที่เกิดจากใบพัดที่กระจายสมมาตรในกระบวนการทำงานจะมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม และจะแสดงสถานะสมดุลในระดับมหภาค ในกระบวนการออกแบบ ควรสังเกตว่าขนาดการควบคุมการปิดผนึกก่อนทางเข้าของใบพัดย้อนกลับนั้นสอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึกที่ดี
หลักการ:ใบพัดที่อยู่ติดกันจะถูกจัดเรียงในทิศทางตรงข้ามกันเพื่อให้แรงตามแนวแกนหักล้างกัน
ติดๆ กัน:ใบพัดสองชุดได้รับการติดตั้งอย่างสมมาตรรอบจุดกึ่งกลางเพลาปั๊ม
การเผชิญหน้ากัน:ใบพัดจะถูกจัดเรียงให้หันเข้าด้านในหรือด้านนอกในลักษณะกระจกเงา
ข้อดี: ไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม โครงสร้างเรียบง่าย ประสิทธิภาพการปรับสมดุลสูง (มากกว่า 90%)
ข้อเสีย:การออกแบบตัวเรือนปั๊มที่ซับซ้อน การปรับเส้นทางการไหลที่ยากลำบาก สามารถใช้ได้เฉพาะกับปั๊มที่มีจำนวนขั้นตอนเท่ากันเท่านั้น
แอปพลิเคชั่น:ปั๊มป้อนหม้อไอน้ำแรงดันสูง, ปั๊มหลายขั้นปิโตรเคมี
2. กลองทรงตัว

โครงสร้างดรัมสมดุล (เรียกอีกอย่างว่าลูกสูบสมดุล) ไม่มีระยะห่างการทำงานตามแนวแกนที่แคบ ซึ่งสามารถชดเชยแรงขับตามแนวแกนได้ส่วนใหญ่ แต่ไม่ทั้งหมด และไม่มีการชดเชยเพิ่มเติมเมื่อเคลื่อนที่ในตำแหน่งตามแนวแกน และโดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้ตลับลูกปืนกันรุน การออกแบบนี้จะมีการหมุนเวียนภายในที่สูงกว่า (การรั่วไหลภายใน) แต่ทนทานต่อการสตาร์ท ปิดเครื่อง และสภาวะชั่วคราวอื่นๆ ได้ดีกว่า
หลักการ:ติดตั้งถังทรงกระบอกหลังใบพัดขั้นตอนสุดท้าย ของเหลวที่มีแรงดันสูงจะรั่วผ่านช่องว่างระหว่างถังและตัวเรือนเข้าไปในห้องแรงดันต่ำ ทำให้เกิดแรงต้าน
● กข้อดี:ความสามารถในการปรับสมดุลที่แข็งแกร่ง เหมาะสำหรับปั๊มหลายขั้นตอนแรงดันสูง (เช่น 10 ขั้นตอนขึ้นไป)
ข้อเสีย:การสูญเสียจากการรั่วไหล (~3–5% ของอัตราการไหล) ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ต้องใช้ท่อปรับสมดุลเพิ่มเติมหรือระบบหมุนเวียนน้ำ ทำให้การบำรุงรักษามีความซับซ้อนมากขึ้น
แอปพลิเคชั่น:ปั๊มหอยโข่งหลายขั้นขนาดใหญ่ (เช่น ปั๊มท่อระยะไกล)
3.ดิสก์ปรับสมดุล

เป็นวิธีการออกแบบทั่วไปในกระบวนการออกแบบอุปกรณ์ปรับสมดุลแรงตามแนวแกนของปั๊มหอยโข่งหลายชั้นสมัยใหม่ วิธีแผ่นปรับสมดุลสามารถปรับได้ปานกลางตามความต้องการในการผลิต และแรงปรับสมดุลนั้นส่วนใหญ่เกิดจากหน้าตัดระหว่างระยะห่างแนวรัศมีและระยะห่างแนวแกนของแผ่น ส่วนอีกส่วนหนึ่งนั้นส่วนใหญ่เกิดจากระยะห่างแนวแกนและส่วนรัศมีด้านนอกของแผ่นปรับสมดุล และแรงปรับสมดุลทั้งสองนี้มีบทบาทในการปรับสมดุลแรงตามแนวแกน เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่นๆ ข้อดีของวิธีแผ่นปรับสมดุลคือเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นปรับสมดุลนั้นใหญ่กว่าและความไวต่อแรงกดนั้นสูงกว่า ซึ่งช่วยปรับปรุงเสถียรภาพการทำงานของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระยะห่างในการทำงานแนวแกนที่เล็ก การออกแบบนี้จึงอาจสึกหรอและเสียหายได้ภายใต้สภาวะชั่วคราว
หลักการ:ดิสก์ที่เคลื่อนที่ได้จะถูกติดตั้งไว้หลังใบพัดขั้นสุดท้าย ความแตกต่างของแรงดันระหว่างดิสก์จะปรับตำแหน่งแบบไดนามิกเพื่อต่อต้านแรงตามแนวแกน
ข้อดี:ปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของแรงตามแนวแกนโดยอัตโนมัติ ความแม่นยำในการปรับสมดุลสูง
ข้อเสีย:แรงเสียดทานทำให้เกิดการสึกหรอ ต้องเปลี่ยนเป็นระยะๆ ไวต่อความสะอาดของของเหลว (อนุภาคอาจติดขัดในแผ่นดิสก์ได้)
แอปพลิเคชั่น:ปั๊มน้ำสะอาดหลายขั้นตอนในระยะเริ่มต้น (ค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยถังสมดุล)
4.ชุดกลองบาลานซ์ + ดิสก์

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีแผ่นสมดุล วิธีดรัมแผ่นสมดุลจะแตกต่างกันตรงที่ขนาดของชิ้นส่วนบูชปีกผีเสื้อจะใหญ่กว่าขนาดของดุมใบพัด ในขณะที่ดิสก์สมดุลต้องใช้ขนาดของบูชปีกผีเสื้อให้สอดคล้องกับขนาดของดุมใบพัด โดยทั่วไปแล้ว ในวิธีการออกแบบดรัมแผ่นสมดุล แรงสมดุลที่เกิดจากแผ่นสมดุลคิดเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของแรงแนวแกนทั้งหมด และแรงสูงสุดอาจถึง 90% ของแรงแนวแกนทั้งหมด และส่วนอื่นๆ ส่วนใหญ่มาจากดรัมสมดุล ในเวลาเดียวกัน การเพิ่มแรงสมดุลของดรัมสมดุลในระดับปานกลางจะช่วยลดแรงสมดุลของแผ่นสมดุลและลดขนาดของแผ่นสมดุลลงตามลำดับ จึงช่วยลดระดับการสึกหรอของแผ่นสมดุล ปรับปรุงอายุการใช้งานของชิ้นส่วนอุปกรณ์ และช่วยให้ปั๊มหอยโข่งหลายขั้นตอนทำงานได้ตามปกติ
หลักการ:กลองจะทำหน้าที่รับแรงตามแนวแกนส่วนใหญ่ ในขณะที่ดิสก์จะทำหน้าที่ปรับแต่งแรงที่เหลือให้ละเอียดยิ่งขึ้น
ข้อดี:ผสมผสานความเสถียรและความสามารถในการปรับตัว เหมาะกับสภาวะการทำงานที่แปรผัน
ข้อเสีย:โครงสร้างที่ซับซ้อน ต้นทุนสูงกว่า
แอปพลิเคชั่น:ปั๊มอุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูง (เช่น ปั๊มน้ำหล่อเย็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์)
5. ตลับลูกปืนกันรุน (การปรับสมดุลเสริม)
หลักการ:ตลับลูกปืนแบบสัมผัสเชิงมุมหรือตลับลูกปืน Kingsbury จะดูดซับแรงตามแนวแกนที่เหลือ
ข้อดี:การสำรองข้อมูลที่เชื่อถือได้สำหรับวิธีการปรับสมดุลอื่น ๆ
ข้อเสีย:ต้องการการหล่อลื่นเป็นประจำ อายุการใช้งานสั้นลงภายใต้ภาระแนวแกนที่สูง
แอปพลิเคชั่น:ปั๊มหลายขั้นขนาดเล็กถึงขนาดกลาง หรือปั๊มความเร็วสูง
6. การออกแบบใบพัดดูดคู่
หลักการ:ใบพัดดูดคู่ใช้ในขั้นแรกหรือขั้นกลาง เพื่อรักษาสมดุลของแรงตามแนวแกนด้วยการไหลเข้าสองด้าน
ข้อดี:การปรับสมดุลที่มีประสิทธิภาพพร้อมปรับปรุงประสิทธิภาพการเกิดโพรงอากาศ
ข้อเสีย:สร้างสมดุลให้กับแรงตามแนวแกนขั้นตอนเดียวเท่านั้น สำหรับปั๊มหลายขั้นตอน ต้องใช้กรรมวิธีอื่น
7. รูบาลานซ์ไฮดรอลิก (รูแผ่นหลังใบพัด)
หลักการ:เจาะรูที่แผ่นรองใบพัด ช่วยให้ของเหลวที่มีแรงดันสูงหมุนเวียนไปยังโซนที่มีแรงดันต่ำ ช่วยลดแรงตามแนวแกน
ข้อดี: เรียบง่าย และต้นทุนต่ำ
ข้อเสีย: ลดประสิทธิภาพปั๊ม (~2–4%)เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแรงตามแนวแกนต่ำเท่านั้น โดยมักต้องใช้ตลับลูกปืนกันรุนเสริม
การเปรียบเทียบวิธีการปรับสมดุลแรงตามแนวแกน
วิธี | ประสิทธิภาพ | ความซับซ้อน | ค่าบำรุงรักษา | การใช้งานทั่วไป |
ใบพัดแบบสมมาตร | ปั๊มแรงดันสูงแบบขั้นคู่ | |||
กลองทรงตัว | ปั๊มหลายชั้นหัวสูง | |||
ดิสก์ปรับสมดุล | ของเหลวสะอาด โหลดแปรผัน | |||
คอมโบกลอง + ดิสก์ | สภาวะสุดขั้ว (นิวเคลียร์, ทหาร) | |||
ตลับลูกปืนกันรุน | การปรับสมดุลแรงแกนตกค้าง | |||
ใบพัดดูดคู่ | ระยะแรกหรือระยะกลาง | |||
รูสมดุล | ปั๊มน้ำแรงดันต่ำขนาดเล็ก |
เวลาโพสต์ : 29 มี.ค. 2568