Kavitasie is 'n verborge bedreiging vir  vertikale turbine pomp  werking, wat vibrasie, geraas en waaiererosie veroorsaak wat tot katastrofiese mislukkings kan lei. Vanweë hul unieke struktuur (aslengtes tot tientalle meters) en komplekse installasie, stel kavitasieprestasietoetsing (NPSHr-bepaling) vir vertikale turbinepompe egter aansienlike uitdagings.

I. Geslote-lus-toetstuig: presisie vs. ruimtelike beperkings

1.Toets beginsels en prosedures

• Kerntoerusting: Geslote-lusstelsel (vakuumpomp, stabilisatortenk, vloeimeter, druksensors) vir presiese inlaatdrukbeheer.

• Prosedure:

· Stel pompspoed en vloeitempo vas.

· Verminder inlaatdruk geleidelik totdat kop met 3% daal (NPSHr-definisiepunt).

· Teken kritieke druk aan en bereken NPSHr.

• Data-akkuraatheid: ±2%, voldoen aan ISO 5199-standaarde.

2. Uitdagings vir vertikale turbinepompe

• Ruimtebeperkings: Standaard geslote-lus tuigs het ≤5 m vertikale hoogte, onversoenbaar met langas pompe (tipiese skaglengte: 10–30 m).

• Dinamiese gedragsvervorming: Verkorting van skagte verander kritieke snelhede en vibrasiemodusse, wat toetsresultate skeeftrek.

3. Nywerheidstoepassings

• Gebruiksgevalle: Kort-as diepput pompe (as ≤5 m), prototipe R&D.

• Gevallestudie: 'n Pompvervaardiger het NPSHr met 22% verminder nadat die waaierontwerp deur 200 geslotelustoetse geoptimaliseer is.

II. Ooplus-toetstuig: balanseer buigsaamheid en akkuraatheid

1. Toetsbeginsels

• Oop stelsel:Gebruik tenkvloeistofvlakverskille of vakuumpompe vir inlaatdrukbeheer (eenvoudiger maar minder presies).

• Sleutelopgraderings:

· Hoë-akkuraatheid differensiële druk senders (fout ≤0.1% FS).

· Laservloeimeters (±0.5% akkuraatheid) vervang tradisionele turbinemeters.

2. Vertikale turbinepompaanpassings

• Diepputsimulasie: Konstrueer ondergrondse skagte (diepte ≥ pompaslengte) om onderdompeltoestande te herhaal.

• Datakorreksie:CFD-modellering vergoed vir inlaatdrukverliese wat deur pyplynweerstand veroorsaak word.

III. Veldtoetsing: Real-World Validation

1. Toetsbeginsels

• Bedryfsaanpassings: Moduleer inlaatdruk via klepversperring of VFD-spoedveranderinge om kopvalpunte te identifiseer.

• Sleutelformule:

NPSHr=NPSHr=ρgPin+2gvin2−ρgPv

(Vereis die meting van inlaatdruk Pen, snelheid vin en vloeistoftemperatuur.)

Prosedure

Installeer hoë-akkuraatheid druksensors by die inlaatflens.

Maak inlaatkleppe geleidelik toe terwyl vloei, kop en druk aangeteken word.

Teken kop vs. inlaatdrukkromme om NPSHr-buigpunt te identifiseer.

2.Uitdagings en oplossings

• Interferensiefaktore:

· Pypvibrasie → Installeer anti-vibrasie bevestigings.

· Gasinvoer → Gebruik inlyn gasinhoudmonitors.

• Akkuraatheidverbeterings:

· Gemiddelde veelvuldige metings.

· Ontleed vibrasiespektra (aanvang van kavitasie veroorsaak 1–4 kHz-energiepunte).

IV. Afgeskaalde modeltoetsing: koste-effektiewe insigte

1. Ooreenkomstigheidsteorie-basis

• Skaalwette: Handhaaf spesifieke spoed ns; skaal waaier afmetings soos:

· QmQ=(DmD)3,HmH=(DmD)2

•Modelontwerp:  1:2 tot 1:5 skaalverhoudings; materiaal en oppervlakruwheid herhaal.

2. Vertikale turbinepomp Voordele

• Ruimteversoenbaarheid: Kortskagmodelle pas by standaardtoetsuitrustings.

•Kostebesparing: Toetskoste verminder tot 10–20% van volskaalse prototipes.

Foutbronne en regstellings

• Skaaleffekte:  Reynolds-getalafwykings → Pas turbulensiekorreksiemodelle toe.

• Oppervlakruwheid:  Poolse modelle tot Ra≤0.8μm om wrywingsverliese te verreken.

V. Digitale Simulasie: Virtuele Toetsrevolusie

1. CFD-modellering

•Proses:

Bou volvloei-pad 3D-modelle.

Stel meerfasevloei (water + damp) en kavitasiemodelle op (bv. Schnerr-Sauer).

Herhaal tot 3% kopval; onttrek NPSHr.

• Bekragtiging: CFD-resultate toon ≤8% afwyking van fisiese toetse in gevallestudies.

2. Masjienleervoorspelling

• Datagedrewe benadering:  Trein regressiemodelle op historiese data op; voer waaierparameters in (D2, β2, ens.) om NPSHr te voorspel.

• Voordeel: Elimineer fisiese toetsing, sny ontwerpsiklusse met 70%.

Gevolgtrekking: Van "empiriese raaiwerk" tot "kwantifiseerbare akkuraatheid"

Vertikale turbinepompkavitasietoetsing moet die wanopvatting oorkom dat "unieke strukture akkurate toetsing verhinder." Deur die kombinasie van geslote/ooplus-installasies, veldtoetse, skaalmodelle en digitale simulasies, kan ingenieurs NPSHr kwantifiseer om ontwerpe en instandhoudingstrategieë te optimaliseer. Namate hibriede toetsing en KI-gereedskap vorder, sal die bereiking van volle sigbaarheid en beheer oor kavitasieprestasie standaardpraktyk word.