Dlaczego wydajność kawitacji pompy odśrodkowej pogarsza się po przecięciu wirnika?

Cięcie wirnika odnosi się do mechanicznego zmniejszenia zewnętrznej średnicy wirnika pompy odśrodkowej w celu zmiany jego wydajności hydraulicznej. Cięcie wirnika jest powszechną metodą dostosowania wydajności pompy, zwykle stosowanej w celu zmniejszenia głowicy pompy i przepływu w celu spełnienia rzeczywistych warunków pracy. Jednak chociaż ta metoda może dostosować głowicę pompy i przepływ, aby spełnić nowe warunki pracy, zniszczy dopasowanie oryginalnego projektu hydraulicznego i doprowadzi do szeregu problemów, jednym z najczęstszych i łatwo przeoczonych problemów jest to, że wydajność kawitacji pompy się pogorszy.

 

 

1. Zwiększona prędkość przepływu na wlocie ostrza powoduje nagłe spadek ciśnienia

1) Po odcięciu wirnika średnica wylotu wirnika jest zmniejszona, a prędkość przepływu na wlocie wirnika wzrośnie z powodu redystrybucji przepływu (q=A⋅V). Zgodnie z równaniem Bernoulliego prędkość przepływu jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia statycznego, a ciśnienie lokalne zostanie zmniejszone do poziomu bliżej lub nawet niższego niż nasycone ciśnienie pary cieczy, znacznie zwiększając prawdopodobieństwo wytwarzania bańki, co może powodować kawitację.
2) Kluczowy wzór: NPSHR jest proporcjonalny do kwadratu prędkości przepływu wlotu, a wzrost prędkości przepływu znacznie zwiększy NPSHR.

 

2. Zmiany w kątu wlotu ostrza ataku

1) Po odcięciu wirnika zewnętrzna średnica wirnika jest zmniejszona, ale średnica wlotu zwykle pozostaje niezmieniona (tylko część wylotowa jest wycięta). Zmieni to względny kierunek prędkości przepływu (kąt ataku) na wlocie wirnika, co prowadzi do separacji przepływu lub zwiększonego turbulencji, co dodatkowo zmniejszając lokalne ciśnienie i pogarszające się wydajność kawitacji.

2) Jeśli kąt ataku odbiega od wartości projektowej, rozdział przepływu utworzy obszar wiru o niskim ciśnieniu, promując wytwarzanie bańki.

 

3. Charakterystyczne odchylenie krzywej przepływu głowy

Po odcięciu wirnika krzywa przepływu głowy pompy odśrodkowej porusza się w dół, ale najlepszy punkt wydajności porusza się w kierunku małego przepływu. Jeśli rzeczywisty przepływ roboczy nie zostanie dostosowany synchronicznie, pompa może odbiegać od operacji BEP, co powoduje, że wlotowy przepływ lub niestabilny przepływ, zwiększając ryzyko kawitacji.

 

4. Proporcjonalny wpływ NPSHR

NPSHR jest odwrotnie proporcjonalny do kwadratu średnicy wirnika (związek empiryczny). Po odcięciu wirnika średnica maleje i wzrasta NPSHR. Na przykład, zgodnie z prawem podobieństwa, jeśli średnica wirnika jest przecięta z D1 do D2, to:

 

Zmniejszenie średnicy wirnika powoduje znaczny wzrost NPSHR.

 

5. Zmiany rozkładu obciążenia ostrza

Po cięciu wirnika odcinek roboczy ostrza jest skrócony, ale obciążenie jednostkowe (gradient ciśnienia) sekcji wlotowej może wzrosnąć. Lokalny obszar niskiego ciśnienia na krawędzi ostrza rozszerza się, a punkt inicjacji kawitacji jest rozwinięty.

 

6. Pogorszenie stabilności kanału przepływowego

Szerokość gniazdka wirnika po cięciu jest niezrównoważona przy stosunku objętościowego obszaru gardła, tworząc wtórny przepływ wsteczny i wir. Te niestabilne przepływy rozprzestrzeniają się z powrotem do obszarze wlotu wirnika, nałożając pierwotne pulsacja ciśnienia, tworząc złożoną kawitację.

 

7. Rzeczywisty wpływ i środki zaradcze

1) Porozumienie kawitacji: NPSHR wzrasta, a NPSHA pompy musi być większa, aby uniknąć kawitacji.

2) Rozwiązanie:

- Ogranicz ilość cięcia: Zwykle ilość cięcia średnicy wirnika pompy odśrodkowej nie przekracza 20%, w przeciwnym razie NPSHR wymaga ponownej oceny.

- Zoptymalizuj warunki na wlocie: Zwiększ średnicę rury wlotowej lub zmniejszyć natężenie przepływu wlotowego.

- Dostosuj warunki pracy: Unikaj działalności w obszarze niskiego przepływu i działaj jak najbliżej najlepszego punktu wydajności.

 

Przecięcie wirnika bezpośrednio prowadzi do rozszerzenia obszaru niskiego ciśnienia wlotu i wzrostu NPSHR poprzez zmianę rozkładu prędkości, kąta ataku i obciążenia ostrza. Chociaż ta modyfikacja geometryczna może dostosować wydajność pompy odśrodkowej, konieczna jest dokładna ocena ryzyka kawitacji i przeprojektowanie wlotu wirnika lub dostosowanie systemu NPSHA w razie potrzeby.