Zašto se kavitacijski učinak centrifugalne crpke pogoršava nakon rezanja rotora?

Rezanje rotora odnosi se na mehanički smanjenje vanjskog promjera rotora centrifugalne pumpe kako bi se promijenilo svoje hidrauličke performanse. Rezanje rotora uobičajena je metoda za podešavanje performansi crpke, koja se obično koristi za smanjenje glave pumpe i protoka kako bi se zadovoljile stvarne radne uvjete. Međutim, iako ova metoda može prilagoditi glavu pumpe i protok kako bi ispunila nove radne uvjete, ona će uništiti podudaranje originalnog hidrauličkog dizajna i dovesti do niza problema, jedan od najčešćih i lako previdjenih problema je taj što će se kavitacijski učinak pumpe pogoršati.

 

 

1. Povećana brzina protoka na ulazu noža uzrokuje nagli pad tlaka

1) Nakon rezanja rotora, smanjuje se promjer izlaza u rotor, a brzina protoka na ulazu rotora povećavat će se zbog preraspodjele protoka (q=a⋅V). Prema Bernoullijevoj jednadžbi, brzina protoka je obrnuto proporcionalna statičkom tlaku, a lokalni tlak će se smanjiti na razinu bliže ili čak niže od zasićenog tlaka pare tekućine, značajno povećavajući vjerojatnost stvaranja mjehurića, što može izazvati kavitaciju.
2) Formula ključeva: NPSHR je proporcionalan kvadratu brzine ulaznog protoka, a povećanje brzine protoka značajno će povećati NPSHR.

 

2. Promjene u kutu ulaza noža

1) Nakon rezanja rotora, vanjski promjer rotora se smanjuje, ali promjer ulaza obično ostaje nepromijenjen (samo je izlazni dio rezan). To će promijeniti relativni smjer brzine protoka (kut napada) na ulazu rotora, što dovodi do odvajanja protoka ili povećane turbulencije, što dodatno smanjuje lokalni tlak i pogoršavajući performanse kavitacije.

2) Ako kut napada odstupa od vrijednosti dizajna, odvajanje protoka tvorit će područje vrtloga s niskim tlakom, promičući stvaranje mjehurića.

 

3. Karakteristična krivulja od protoka glave

Nakon rezanja rotora, krivulja protoka glave centrifugalne pumpe kreće se prema dolje, ali najbolja točka učinkovitosti kretat će se prema smjeru malog protoka. Ako stvarni operativni protok nije podešen sinkrono, pumpa može odstupiti od BEP operacije, što rezultira ulaznim povratnim protokom ili nestabilnim protokom, povećavajući rizik od kavitacije.

 

4. Proporcionalni učinak NPSHR

NPSHR je obrnuto proporcionalan kvadratu promjera rotora (empirijski odnos). Nakon rezanja rotora, promjer se smanjuje i NPSHR se povećava. Na primjer, prema zakonu o sličnosti, ako je promjer rotora izrezan iz D1 na D2, onda:

 

Smanjenje promjera rotora rezultira značajnim povećanjem NPSHR.

 

5. Promjene raspodjele opterećenja lopatica

Nakon rezanja rotora, radni dio oštrice je skraćen, ali jedinično opterećenje (gradijent tlaka) ulaznog dijela može se povećati. Lokalno područje niskog tlaka na vodećem rubu oštrice širi se, a točka inicijacije kavitacije je napredna.

 

6. Propadanje stabilnosti kanala protoka

Širina izlaza rotora nakon rezanja je neuravnotežena omjerom volutne površine grla, tvoreći sekundarni povratni tok i vrtlog. Ovi nestabilni protoci širit će se natrag u područje ulaznog rotora, što će nadmašiti izvornu pulsaciju tlaka kako bi tvorio složenu kavitaciju.

 

7. Stvarni utjecaj i protumjere

1) Propadanje performansi kavitacije: NPSHR se povećava, a NPSHA pumpu mora biti veća kako bi se izbjegla kavitacija.

2) Rješenje:

- Ograničite količinu rezanja: Obično, količina rezanja centrifugalnog promjera rotora pumpe ne prelazi 20%, u protivnom NPSHR treba ponovno ocjenjivati.

- Optimizirajte ulazne uvjete: Povećajte promjer ulazne cijevi ili smanjite brzinu protoka ulaza.

- Prilagodite radne uvjete: Izbjegavajte rad u području niskog protoka i radite što je moguće bliže točki najbolje učinkovitosti.

 

Rezanje rotora izravno dovodi do širenja ulaznog područja niskog tlaka i povećanja NPSHR promjenom raspodjele brzine, kuta napada i opterećenja noža. Iako ova geometrijska modifikacija može prilagoditi performanse centrifugalne pumpe, potrebno je pažljivo procijeniti rizik kavitacije i redizajnirati ulaz rotora ili po potrebi prilagoditi sustav NPSHA.