Kāpēc pēc lāpstiņriteņa sagriešanas centrbēdzes sūkņa kavitācijas veiktspēja pasliktinās?

Lāpstiņriteņa griešana attiecas uz centrbēdzes sūkņa lāpstiņojuma ārējā diametra mehānisku samazināšanu, lai mainītu tā hidraulisko veiktspēju. Lāpstiņriteņa griešana ir izplatīta metode sūkņa veiktspējas pielāgošanai, ko parasti izmanto, lai samazinātu sūkņa galvas un plūsmu, lai izpildītu faktiskos darba apstākļus. Tomēr, kaut arī šī metode var pielāgot sūkņa galvu un plūsmu, lai tas atbilstu jaunajiem darba apstākļiem, tā iznīcinās sākotnējā hidrauliskā dizaina saskaņošanu un radīs virkni problēmu, viena no visizplatītākajām un viegli aizmirstajām problēmām ir tā, ka sūkņa kavitācijas veiktspēja pasliktināsies.

 

 

1. Paaugstināts plūsmas ātrums pie asmeņu ieplūdes izraisa pēkšņu spiediena kritumu

1) Pēc lāpstiņriteņa sagriešanas lāpstiņriteņa izejas diametrs tiek samazināts, un plūsmas plūsmas ātrums pie lāpstiņriteņa ieplūdes palielināsies plūsmas pārdales dēļ (q=a⋅v). Saskaņā ar Bernoulli vienādojumu plūsmas ātrums ir apgriezti proporcionāls statiskajam spiedienam, un vietējais spiediens tiks samazināts līdz līmenim, kas tuvāk vai pat zemāks par šķidruma piesātināto tvaika spiedienu, ievērojami palielinot burbuļa veidošanās varbūtību, kas var izraisīt kavitāciju.
2) Galvenā formula: NPSHR ir proporcionāla ieplūdes plūsmas ātruma kvadrātam, un plūsmas ātruma palielināšanās ievērojami palielinās NPSHR.

 

2. Izmaiņas asmens ieplūdes leņķī uzbrukuma leņķī

1) Pēc lāpstiņriteņa sagriešanas lāpstiņriteņa ārējais diametrs tiek samazināts, bet ieplūdes diametrs parasti paliek nemainīgs (tiek sagriezta tikai izplūdes daļa). Tas mainīs relatīvo plūsmas ātruma virzienu (uzbrukuma leņķi) pie lāpstiņriteņa ieplūdes, izraisot plūsmas atdalīšanu vai palielinātu turbulenci, vēl vairāk samazinot vietējo spiedienu un pasliktinot kavitācijas veiktspēju.

2) Ja uzbrukuma leņķis novirzās no dizaina vērtības, plūsmas atdalīšana veidos zema spiediena virpuļa laukumu, veicinot burbuļu ģenerēšanu.

 

3. Galvas plūsmas raksturīgā līknes novirze

Pēc lāpstiņriteņa sagriešanas centrbēdzes sūkņa galvas plūsmas līkne virzās uz leju, bet labākais efektivitātes punkts virzīsies uz nelielas plūsmas virzienu. Ja faktiskā darbības plūsma netiek koriģēta sinhroni, sūknis var novirzīties no BEP operācijas, kā rezultātā rodas ieplūdes plūsma vai nestabila plūsma, palielinot kavitācijas risku.

 

4. NPSHR proporcionālā ietekme

NPSHR ir apgriezti proporcionāls lāpstiņriteņa diametra kvadrātam (empīriskās attiecības). Pēc lāpstiņriteņa sagriešanas diametrs samazinās un palielinās NPSHR. Piemēram, saskaņā ar līdzības likumu, ja lāpstiņriteņa diametrs tiek samazināts no D1 uz D2, tad:

 

Lāpstiņriteņa diametra samazināšanās izraisa ievērojamu NPSHR palielināšanos.

 

5. Lāpstiņu slodzes sadalījuma izmaiņas

Pēc lāpstiņriteņa sagriešanas asmens darba posms tiek saīsināts, bet ieplūdes sekcijas vienības slodze (spiediena gradients) var palielināties. Vietējais zema spiediena laukums asmens priekšējā malā izplešas, un kavitācijas sākuma punkts ir uzlabots.

 

6. Plūsmas kanāla stabilitātes pasliktināšanās

Lāpstiņriteņa izejas platums pēc griešanas ir nesabalansēts ar rīkles volutes laukuma attiecību, veidojot sekundāru aizmuguri un virpuli. Šīs nestabilās plūsmas izplatīsies atpakaļ lāpstiņriteņa ieplūdes zonā, uzklājot sākotnējo spiediena pulsāciju, veidojot saliktu kavitāciju.

 

7. Faktiskā ietekme un pretpasākums

1) Kavitācijas veiktspējas pasliktināšanās: NPSHR palielinās, un sūkņa NPSHA ir jābūt lielākam, lai izvairītos no kavitācijas.

2) Risinājums:

- Ierobežojiet griešanas daudzumu: Parasti centrbēdzes sūkņa lāpstiņriteņa diametra griešanas daudzums nepārsniedz 20%, pretējā gadījumā NPSHR ir jāpārvērtē.

- Optimizējiet ieplūdes apstākļus: palieliniet ieplūdes caurules diametru vai samaziniet ieplūdes plūsmas ātrumu.

- Pielāgojiet darba apstākļus: izvairieties no darbības zemas plūsmas apgabalā un darbojieties pēc iespējas tuvāk vislabākajam efektivitātes punktam.

 

Lāpstiņriteņa griešana tieši noved pie ieplūdes zemā spiediena laukuma paplašināšanās un NPSHR palielināšanās, mainot ātruma sadalījumu, uzbrukuma leņķi un asmeņu slodzi. Lai arī šī ģeometriskā modifikācija var pielāgot centrbēdzes sūkņa veiktspēju, ir nepieciešams rūpīgi novērtēt kavitācijas risku un pārveidot lāpstiņriteņa ieplūdi vai vajadzības gadījumā pielāgot sistēmas NPSHA.