1. Impeller Gap-ի սահմանումը և հիմնական ազդեցությունները

Շարժիչի բացը վերաբերում է շարժիչի և պոմպի պատյանի (կամ ուղեցույցի թիակի օղակի) միջև եղած ճառագայթային բացվածքին, որը սովորաբար տատանվում է 0.2 մմ-ից մինչև 0.5 մմ: Այս բացը զգալիորեն ազդում է աշխատանքի վրա  բազմաստիճան ուղղահայաց տուրբինային պոմպեր երկու հիմնական առումներով.

● Հիդրավլիկ կորուստներ. ավելորդ բացերը մեծացնում են արտահոսքի հոսքը՝ նվազեցնելով ծավալային արդյունավետությունը; չափազանց փոքր բացերը կարող են առաջացնել շփման մաշվածություն կամ խոռոչ:

● Հոսքի բնութագրերը. բացվածքի չափը ուղղակիորեն ազդում է հոսքի միատեսակության վրա շարժիչի ելքի վրա՝ դրանով իսկ ազդելով գլխի և արդյունավետության կորերի վրա:

2. Իմպելերի բացերի օպտիմալացման տեսական հիմքերը

2.1 Ծավալային արդյունավետության բարելավում

Ծավալային արդյունավետությունը (ηₛ) սահմանվում է որպես փաստացի ելքային հոսքի և տեսական հոսքի հարաբերակցություն.

ηₛ = 1 − QQleak

որտեղ Qleak-ը արտահոսքի հոսքն է, որն առաջանում է շարժիչի բացից: Բացը օպտիմալացնելը զգալիորեն նվազեցնում է արտահոսքը: Օրինակ.

● 0.3 մմ-ից մինչև 0.2 մմ բացը նվազեցնելը նվազեցնում է արտահոսքը 15–20%-ով։

● Բազմաստիճան պոմպերում փուլերում կուտակային օպտիմալացումը կարող է բարելավել ընդհանուր արդյունավետությունը 5–10%-ով։

2.2 Հիդրավլիկ կորուստների կրճատում

Բացը օպտիմալացնելը բարելավում է հոսքի միատեսակությունը շարժիչի ելքի մոտ՝ նվազեցնելով տուրբուլենտությունը և դրանով իսկ նվազագույնի հասցնելով գլխի կորուստը: Օրինակ՝

● CFD սիմուլյացիաները ցույց են տալիս, որ բացը 0.4 մմ-ից 0.25 մմ նվազեցնելը նվազեցնում է տուրբուլենտ կինետիկ էներգիան 30%-ով, ինչը համապատասխանում է լիսեռի էներգիայի սպառման 4-6% կրճատմանը:

2.3 Կավիտացիայի արդյունավետության բարձրացում

Մեծ բացերը խորացնում են ճնշման իմպուլսացիաները մուտքի մոտ՝ մեծացնելով կավիտացիայի ռիսկը: Բացը օպտիմիզացնելը կայունացնում է հոսքը և բարձրացնում NPSHr (զուտ դրական ներծծման գլխիկ) մարժան, հատկապես արդյունավետ ցածր հոսքի պայմաններում:

3. Փորձարարական ստուգման և ինժեներական գործեր

3.1 Լաբորատոր փորձարկման տվյալներ

Գիտահետազոտական ​​ինստիտուտը համեմատական ​​թեստեր է անցկացրել ա բազմաստիճան ուղղահայաց տուրբինային պոմպ (պարամետրեր՝ 2950 rpm, 100 m³/h, 200 m head):

3.2 Արդյունաբերական կիրառման օրինակներ

● Նավթաքիմիական շրջանառության պոմպի վերազինում. վերամշակման գործարանը նվազեցրեց շարժիչի բացը 0.4 մմ-ից մինչև 0.28 մմ՝ հասնելով տարեկան 120 կՎտ.ժ էներգիայի խնայողության և շահագործման ծախսերի 8%-ի կրճատմանը:

● Օֆշորային հարթակի ներարկման պոմպի օպտիմիզացում. օգտագործելով լազերային ինտերֆերոմետրիա՝ բացը վերահսկելու համար (±0.02 մմ), պոմպի ծավալային արդյունավետությունը բարելավվել է 81%-ից մինչև 89%, լուծելով ավելորդ բացերի հետևանքով առաջացած թրթռման խնդիրները:

4. Օպտիմալացման մեթոդներ և իրականացման քայլեր

4.1 Մաթեմատիկական մոդել բացերի օպտիմիզացման համար

Հիմնվելով կենտրոնախույս պոմպի նմանության օրենքների և ուղղման գործակիցների վրա՝ բացը և արդյունավետությունը կապը հետևյալն է.

η = η₀(1 − k·δD)

որտեղ δ-ը բացվածքի արժեքն է, D-ը շարժիչի տրամագիծն է, իսկ k-ն էմպիրիկ գործակից է (սովորաբար 0.1–0.3):

4.2 Հիմնական իրականացման տեխնոլոգիաներ

●Ճշգրիտ արտադրություն. CNC մեքենաները և հղկող գործիքները հասնում են միկրոմետրի մակարդակի ճշգրտության (IT7–IT8) շարժիչների և պատյանների համար:

●In-Situ չափում. Լազերային հավասարեցման գործիքները և ուլտրաձայնային հաստության չափիչները վերահսկում են բացերը հավաքման ժամանակ՝ շեղումներից խուսափելու համար:

● Դինամիկ կարգավորում. Բարձր ջերմաստիճանի կամ քայքայիչ կրիչների համար օգտագործվում են պտուտակների վրա հիմնված նուրբ կարգավորմամբ փոխարինվող կնքման օղակներ:

4.3 Նկատառումներ

● Շփման-մաշվածության հավասարակշռություն. Աննշան բացերը մեծացնում են մեխանիկական մաշվածությունը; նյութի կարծրությունը (օրինակ՝ Cr12MoV շարժիչների համար, HT250՝ պատյանների համար) և շահագործման պայմանները պետք է հավասարակշռված լինեն:

● Ջերմային ընդլայնման փոխհատուցում. Պահպանված բացերը (0.03–0.05 մմ) անհրաժեշտ են բարձր ջերմաստիճանի օգտագործման համար (օրինակ՝ տաք յուղի պոմպեր):

5. Ապագա միտումներ

●Թվային դիզայն. AI-ի վրա հիմնված օպտիմալացման ալգորիթմները (օրինակ՝ գենետիկական ալգորիթմները) արագորեն կորոշեն օպտիմալ բացերը:

●Հավելանյութերի արտադրություն. Մետաղական 3D տպագրությունը թույլ է տալիս ինտեգրված պտտվող պատյաններ ձևավորել՝ նվազեցնելով հավաքման սխալները:

●Խելացի մոնիտորինգ. Օպտիկամանրաթելային սենսորները, որոնք զուգակցված են թվային երկվորյակների հետ, հնարավորություն կտան իրական ժամանակում վերահսկել բացը և կանխատեսել կատարողականի վատթարացումը:

Եզրափակում

Շարժիչի բացերի օպտիմալացումը բազմաստիճան ուղղահայաց տուրբինային պոմպի արդյունավետությունը բարձրացնելու ամենաուղղակի մեթոդներից մեկն է: Ճշգրիտ արտադրությունը, դինամիկ կարգավորումը և խելացի մոնիտորինգը համատեղելը կարող է հասնել արդյունավետության 5-15%, նվազեցնել էներգիայի սպառումը և նվազեցնել պահպանման ծախսերը: Արտադրության և վերլուծության առաջընթացի շնորհիվ բացերի օպտիմիզացումը կզարգանա դեպի ավելի բարձր ճշգրտություն և խելամտություն՝ դառնալով պոմպի էներգիայի վերազինման հիմնական տեխնոլոգիա:

Նշում: Գործնական ինժեներական լուծումները պետք է ինտեգրեն միջին հատկությունները, գործառնական պայմանները և ծախսերի սահմանափակումները՝ վավերացված կյանքի ցիկլի արժեքի (LCC) վերլուծության միջոցով: