1. Përkufizimi dhe ndikimet kryesore të hendekut të shtytësit

Hendeku i shtytësit i referohet hapësirës radiale midis shtytëses dhe mbështjellësit të pompës (ose unazës së fletës udhëzuese), që zakonisht varion nga 0.2 mm në 0.5 mm. Ky hendek ndikon ndjeshëm në performancën e  pompa turbinash vertikale me shumë shkallë në dy aspekte kryesore:

● Humbjet hidraulike: boshllëqet e tepërta rrisin rrjedhën e rrjedhjeve, duke reduktuar efikasitetin vëllimor; boshllëqet tepër të vogla mund të shkaktojnë konsumim të fërkimit ose kavitacion.

● Karakteristikat e rrjedhës: Madhësia e boshllëkut ndikon drejtpërdrejt në uniformitetin e rrjedhës në daljen e shtytësit, duke ndikuar kështu në kthesat e kokës dhe të efikasitetit.

2. Baza teorike për optimizimin e hendekut të shtytësit

2.1 Përmirësimi i efikasitetit vëllimor

Efikasiteti volumetrik (ηₛ) përcaktohet si raporti i rrjedhës aktuale të prodhimit me rrjedhën teorike:

ηₛ = 1 − QQleak

ku Qleak është rrjedha e rrjedhjes e shkaktuar nga hendeku i shtytësit. Optimizimi i hendekut redukton ndjeshëm rrjedhjet. Për shembull:

● Zvogëlimi i hendekut nga 0.3 mm në 0.2 mm zvogëlon rrjedhjet me 15–20%.

● Në pompat me shumë shkallë, optimizimi kumulativ në të gjitha fazat mund të përmirësojë efikasitetin total me 5–10%.

2.2 Reduktimi i Humbjeve Hidraulike

Optimizimi i hendekut përmirëson uniformitetin e rrjedhës në daljen e shtytësit, duke reduktuar turbulencën dhe duke minimizuar kështu humbjen e kokës. Për shembull:

● Simulimet CFD tregojnë se zvogëlimi i hendekut nga 0.4 mm në 0.25 mm ul energjinë kinetike turbulente me 30%, që korrespondon me një reduktim 4–6% në konsumin e energjisë së boshtit.

2.3 Rritja e performancës së kavitacionit

Boshllëqet e mëdha përkeqësojnë pulsimet e presionit në hyrje, duke rritur rrezikun e kavitacionit. Optimizimi i boshllëkut stabilizon rrjedhën dhe rrit marzhin e NPSHr (koka e thithjes pozitive neto), veçanërisht efektive në kushte me rrjedhje të ulët.

3. Rastet e verifikimit eksperimental dhe inxhinierik

3.1 Të dhënat e testeve laboratorike

Një institut kërkimor kreu teste krahasuese mbi një pompë turbine vertikale me shumë shkallë (parametrat: 2950 rpm, 100 m³/h, 200 m kokë).

3.2 Shembuj të aplikimit industrial

● Përmirësimi i pompës së qarkullimit petrokimik: Një rafineri reduktoi hendekun e shtytësit nga 0.4 mm në 0.28 mm, duke arritur kursime vjetore të energjisë prej 120 kW·h dhe një reduktim 8% në kostot e funksionimit.

● Optimizimi i pompës së injektimit të platformës në det të hapur: Duke përdorur interferometrinë lazer për të kontrolluar hendekun (±0.02 mm), efikasiteti vëllimor i një pompe u përmirësua nga 81% në 89%, duke zgjidhur problemet e dridhjeve të shkaktuara nga boshllëqet e tepërta.

4. Metodat e optimizimit dhe hapat e zbatimit

4.1 Modeli matematikor për optimizimin e boshllëqeve

Bazuar në ligjet e ngjashmërisë së pompës centrifugale dhe koeficientët e korrigjimit, marrëdhënia midis hendekut dhe efikasitetit është:

η = η₀(1 − k·δD)

ku δ është vlera e hendekut, D është diametri i shtytësit dhe k është një koeficient empirik (zakonisht 0.1–0.3).

4.2 Teknologjitë kryesore të zbatimit

●Prodhimi i saktë: Makinat CNC dhe mjetet bluarëse arrijnë saktësi të nivelit mikrometër (IT7–IT8) për shtytësit dhe kafazet.

●Matja në vend: Mjetet e shtrirjes me lazer dhe matësit e trashësisë tejzanor monitorojnë boshllëqet gjatë montimit për të shmangur devijimet.

● Rregullimi dinamik: Për mediat me temperaturë të lartë ose gërryese, përdoren unaza mbyllëse të zëvendësueshme me akordim të imët me bazë bulonash.

4.3 Konsiderata

● Bilanci i fërkimit-veshjes: Boshllëqet e vogla rrisin konsumin mekanik; fortësia e materialit (p.sh., Cr12MoV për shtytësit, HT250 për zorrët) dhe kushtet e funksionimit duhet të jenë të balancuara.

● Kompensimi i zgjerimit termik: Boshllëqet e rezervuara (0.03–0.05 mm) janë të nevojshme për aplikime në temperaturë të lartë (p.sh. pompat e vajit të nxehtë).

5. Tendencat e së ardhmes

●Dizajni dixhital: Algoritmet e optimizimit të bazuara në AI (p.sh., algoritmet gjenetike) do të përcaktojnë me shpejtësi boshllëqet optimale.

●Prodhimi i aditivëve: Printimi 3D i metalit mundëson dizajne të integruara të kasës së shtytësit, duke reduktuar gabimet e montimit.

●Monitorimi i zgjuar: Sensorët e fibrave optike të çiftuar me binjakët dixhitalë do të mundësojnë monitorimin në kohë reale të hendekut dhe parashikimin e degradimit të performancës.

Përfundim

Optimizimi i boshllëkut të shtytësit është një nga metodat më të drejtpërdrejta për të rritur efikasitetin e pompës vertikale të turbinës me shumë shkallë. Kombinimi i prodhimit me saktësi, rregullimi dinamik dhe monitorimi inteligjent mund të arrijë përfitime të efikasitetit prej 5-15%, të zvogëlojë konsumin e energjisë dhe kostot më të ulëta të mirëmbajtjes. Me përparimet në fabrikim dhe analitikë, optimizimi i boshllëqeve do të evoluojë drejt saktësisë dhe inteligjencës më të lartë, duke u bërë një teknologji thelbësore për rikonstruksionin e energjisë së pompës.

Shënim: Zgjidhjet praktike inxhinierike duhet të integrojnë vetitë mesatare, kushtet operative dhe kufizimet e kostos, të vërtetuara përmes analizës së kostos së ciklit jetësor (LCC).