Modification of Balancing Piston for Trimming of Impeller Diameter for Maintaining Axial-Thrust Balance in Low-Specific-Speed Multistage Centrifugal Pumps

In the present study, the imbalance in the axial-thrust and variation in the volumetric efficiency that occurred during the trimming of impeller diameter were investigated. The present study was focused on low-specific-speed multistage centrifugal pumps with a balancing piston as the balancing mechanism. The effects of impeller trimming on the axial-thrust balance in multistage pumps with horizontal and vertical axes were compared. The results showed that impeller trimming resulted in an additional axial-thrust acting in direction of pump inlet. The axial-thrust imbalance due to impeller trimming was more severe in the vertical-axis pumps than in the horizontal-axis pumps. The rate of increase in the diameter of the balancing piston, which was proportional to the rate of impeller trimming, was evaluated to maintain the axial-thrust balance. Furthermore, a simultaneous increase in the piston length and piston diameter was more effective for reducing the axial-thrust imbalance along with the volumetric efficiency drop.

저비속도 원심 회전차 외경가공에 따른 축추력 불균형을 감쇄시키기 위한 평형 피스톤 수정방안에 관한 고찰

회전차 외경 가공에 따른 축추력 평형 및 체적 효율 변화에 대하여 고찰하였다. 평형장치로 평형피스톤이 장착된 저비속도 다단 원심 펌프를 연구 대상으로 해석을 수행하였다. 수평축 다단 펌프와 2종의 수직축 다단 펌프에 대해 해석 수행을 한 결과, 회전차 외경 가공에 의해 펌프 전방으로 추가적인 축추력이 발생하였다. 이러한 축추력 불균형은 수평축 펌프보다 수직축 펌프에서 크게 발생하였다. 축추력 불균형을 방지하기 위해 평형피스톤의 외경을 증가시키는 방안을 제시하였고, 이를 위해 필요한 평형피스톤의 직경 변화율을 산출하였다. 피스톤의 직경 변화량은 회전차 외경 가공률에 비례하여 증가하였다. 피스톤 직경 변화량이 클수록 틈새 면적 증가로 인해 체적효율이 감소하므로, 피스톤의 길이를 함께 증가시켜 체적 효율의 감소를 방지하는 것이 효과적이다.