Γιατί η απόδοση σπηλαίωσης μιας φυγοκεντρικής αντλίας επιδεινώνεται μετά την κοπή της πτερωτής;

Η κοπή του πτερυγίου αναφέρεται στη μηχανική μείωση της εξωτερικής διαμέτρου της φυγοκεντρικής πτερωτής της αντλίας για να αλλάξει την υδραυλική του απόδοση. Η κοπή του πτερυγίου είναι μια κοινή μέθοδος για τη ρύθμιση της απόδοσης της αντλίας, που συνήθως χρησιμοποιείται για τη μείωση της κεφαλής της αντλίας και της ροής για την κάλυψη των πραγματικών συνθηκών εργασίας. Ωστόσο, παρόλο που αυτή η μέθοδος μπορεί να ρυθμίσει την κεφαλή της αντλίας και να ρέει για να ανταποκριθεί στις νέες συνθήκες εργασίας, θα καταστρέψει την αντιστοίχιση του αρχικού υδραυλικού σχεδιασμού και θα οδηγήσει σε μια σειρά προβλημάτων, ένα από τα πιο συνηθισμένα και εύκολα παραβλεφμένα προβλήματα είναι ότι η απόδοση της αντλίας θα επιδεινωθεί.

 

 

1. Η αυξημένη ταχύτητα ροής στην είσοδο της λεπίδας προκαλεί ξαφνική πτώση της πίεσης

1) Μετά την κοπή του πτερυγίου, η διάμετρος της εξόδου του πτερυγίου μειώνεται και η ταχύτητα ροής στην είσοδο της πτερωτής θα αυξηθεί λόγω της ανακατανομής της ροής (q=aockV). Σύμφωνα με την εξίσωση Bernoulli, η ταχύτητα ροής είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη στατική πίεση και η τοπική πίεση θα μειωθεί σε επίπεδο πιο κοντά ή ακόμα και χαμηλότερη από την πίεση κορεσμένου ατμού του υγρού, αυξάνοντας σημαντικά την πιθανότητα παραγωγής φυσαλίδων, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει σπηλαίωση.
2) Ο τύπος κλειδιού: Το NPSHR είναι ανάλογος προς το τετράγωνο της ταχύτητας ροής εισόδου και η αύξηση της ταχύτητας ροής θα αυξήσει σημαντικά το NPSHR.

 

2. Αλλαγές στη γωνία εισόδου λεπίδας

1) Μετά την κοπή του πτερυγίου, η εξωτερική διάμετρο της πτερωτής μειώνεται, αλλά η διάμετρος εισόδου συνήθως παραμένει αμετάβλητη (μόνο το τμήμα εξόδου κόβεται). Αυτό θα αλλάξει τη σχετική κατεύθυνση ταχύτητας ροής (γωνία επίθεσης) στην είσοδο του πτερυγίου, οδηγώντας σε διαχωρισμό ροής ή αυξημένη αναταραχή, μειώνοντας περαιτέρω την τοπική πίεση και επιδεινώνοντας την απόδοση σπηλαίωσης.

2) Εάν η γωνία επίθεσης αποκλίνει από την τιμή σχεδιασμού, ο διαχωρισμός ροής θα σχηματίσει μια περιοχή στροβίλου χαμηλής πίεσης, προωθώντας την παραγωγή φυσαλίδων.

 

3. Χαρακτηριστική απόκλιση καμπύλης κεφαλής

Αφού κοπεί η πτερωτή, η καμπύλη κεφαλής ροής της φυγοκεντρικής αντλίας κινείται προς τα κάτω, αλλά το καλύτερο σημείο απόδοσης θα κινηθεί προς την κατεύθυνση της μικρής ροής. Εάν η πραγματική ροή λειτουργίας δεν έχει ρυθμιστεί συγχρονισμένα, η αντλία μπορεί να αποκλίνει από τη λειτουργία BEP, με αποτέλεσμα την ανάκαμψη εισόδου ή την ασταθής ροή, αυξάνοντας τον κίνδυνο σπηλαίωσης.

 

4. Αναλογική επίδραση του NPSHR

Το NPSHR είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της διαμέτρου της πτερωτής (εμπειρική σχέση). Αφού κοπεί η πτερωτή, η διάμετρος μειώνεται και η NPSHR αυξάνεται. Για παράδειγμα, σύμφωνα με τον νόμο ομοιότητας, εάν η διάμετρος του πτερυγίου κόβεται από D1 σε D2, τότε:

 

Η μείωση της διαμέτρου της πτερωτής έχει ως αποτέλεσμα σημαντική αύξηση του NPSHR.

 

5. Αλλαγές στη διανομή φορτίου λεπίδας

Μετά την κοπή της πτερωτής, το τμήμα εργασίας της λεπίδας μειώνεται, αλλά το φορτίο μονάδας (κλίση πίεσης) του τμήματος εισόδου μπορεί να αυξηθεί. Η τοπική περιοχή χαμηλής πίεσης στην αιχμή της λεπίδας επεκτείνεται και το σημείο εκκίνησης της σπηλαίωσης προχωρεί.

 

6. Υποβολή της σταθερότητας του καναλιού ροής

Το πλάτος εξόδου της πτερωτής μετά την κοπή είναι μη ισορροπημένη με την αναλογία περιοχής του λαιμού, σχηματίζοντας δευτερεύουσα πίσω ροή και στροβιλισμό. Αυτές οι ασταθείς ροές θα διαδοθούν πίσω στην περιοχή εισόδου του πτερυγίου, επικροτώντας τον αρχικό παλμό της αρχικής πίεσης για να σχηματίσουν μια σύνθετη σπηλαίωση.

 

7. Πραγματική επίδραση και αντίμετρα

1) Υποβολή απόδοσης σπηλαίωσης: Η NPSHR αυξάνεται και η NPSHA της αντλίας πρέπει να είναι μεγαλύτερη για να αποφευχθεί η σπηλαίωση.

2) Λύση:

- Περιορίστε την ποσότητα κοπής: Συνήθως, η ποσότητα κοπής της διαμέτρου της φυγοκεντρικής αντλίας δεν υπερβαίνει το 20%, διαφορετικά το NPSHR πρέπει να επανεκτιμηθεί.

- Βελτιστοποίηση συνθηκών εισόδου: Αυξήστε τη διάμετρο του σωλήνα εισόδου ή μειώστε τον ρυθμό ροής εισόδου.

- Ρυθμίστε τις συνθήκες λειτουργίας: Αποφύγετε τη λειτουργία στην περιοχή χαμηλής ροής και λειτουργεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στο καλύτερο σημείο απόδοσης.

 

Η κοπή του πτερυγίου οδηγεί άμεσα στην επέκταση της περιοχής χαμηλής πίεσης εισόδου και στην αύξηση του NPSHR αλλάζοντας την κατανομή ταχύτητας, τη γωνία επίθεσης και το φορτίο της λεπίδας. Παρόλο που αυτή η γεωμετρική τροποποίηση μπορεί να ρυθμίσει την απόδοση της φυγοκεντρικής αντλίας, είναι απαραίτητο να αξιολογηθεί προσεκτικά ο κίνδυνος σπηλαίωσης και να επανασχεδιάσουμε την είσοδο της πτερυγίων ή να ρυθμίσουμε το σύστημα NPSHA εάν είναι απαραίτητο.