১. ইমপেলার গ্যাপের সংজ্ঞা এবং মূল প্রভাব

ইমপেলার গ্যাপ বলতে ইমপেলার এবং পাম্প কেসিং (অথবা গাইড ভ্যান রিং) এর মধ্যে রেডিয়াল ক্লিয়ারেন্স বোঝায়, যা সাধারণত 0.2 মিমি থেকে 0.5 মিমি পর্যন্ত হয়। এই গ্যাপটি উল্লেখযোগ্যভাবে এর কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে  মাল্টিস্টেজ উল্লম্ব টারবাইন পাম্প দুটি প্রধান দিক থেকে:

● জলবাহী ক্ষতি: অতিরিক্ত ফাঁক ফুটো প্রবাহ বৃদ্ধি করে, আয়তনের দক্ষতা হ্রাস করে; অতিরিক্ত ছোট ফাঁক ঘর্ষণ ক্ষয় বা গহ্বরের কারণ হতে পারে।

● প্রবাহের বৈশিষ্ট্য: ফাঁকের আকার সরাসরি ইমপেলার আউটলেটে প্রবাহের অভিন্নতাকে প্রভাবিত করে, যার ফলে হেড এবং দক্ষতা বক্ররেখা প্রভাবিত হয়।

2. ইমপেলার গ্যাপ অপ্টিমাইজেশনের জন্য তাত্ত্বিক ভিত্তি

২.১ আয়তনগত দক্ষতা উন্নয়ন

আয়তনগত দক্ষতা (ηₛ) কে প্রকৃত আউটপুট প্রবাহের সাথে তাত্ত্বিক প্রবাহের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

ηₛ = ১ − QQleak

যেখানে Qleak হল ইমপেলার গ্যাপের কারণে সৃষ্ট লিকেজ প্রবাহ। গ্যাপটি অপ্টিমাইজ করলে লিকেজ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ:

● ফাঁক ০.৩ মিমি থেকে ০.২ মিমি কমিয়ে আনলে লিকেজ ১৫-২০% কমে যাবে।

● মাল্টিস্টেজ পাম্পগুলিতে, পর্যায়ক্রমে ক্রমবর্ধমান অপ্টিমাইজেশন মোট দক্ষতা 5-10% বৃদ্ধি করতে পারে।

২.২ জলবাহী ক্ষতি হ্রাস

ফাঁকটি অপ্টিমাইজ করার ফলে ইমপেলার আউটলেটে প্রবাহের অভিন্নতা উন্নত হয়, টার্বুলেন্স হ্রাস পায় এবং এইভাবে হেড লস হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ:

● CFD সিমুলেশনগুলি দেখায় যে 0.4 মিমি থেকে 0.25 মিমি পর্যন্ত ব্যবধান কমিয়ে আনা হলে অস্থির গতিশক্তি 30% কমে যায়, যা শ্যাফ্ট পাওয়ার খরচ 4-6% হ্রাসের সাথে মিলে যায়।

২.৩ ক্যাভিটেশন কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি

বড় ফাঁকগুলি খাঁজে চাপ স্পন্দনকে বাড়িয়ে তোলে, যা গহ্বরের ঝুঁকি বাড়ায়। ফাঁকটি অপ্টিমাইজ করা প্রবাহকে স্থিতিশীল করে এবং NPSHr (নেট পজিটিভ সাকশন হেড) মার্জিন বাড়ায়, বিশেষ করে কম-প্রবাহের পরিস্থিতিতে কার্যকর।

৩. পরীক্ষামূলক যাচাইকরণ এবং প্রকৌশল সংক্রান্ত মামলা

৩.১ ল্যাবরেটরি পরীক্ষার তথ্য

একটি গবেষণা প্রতিষ্ঠান একটি তুলনামূলক পরীক্ষা পরিচালনা করেছে মাল্টিস্টেজ উল্লম্ব টারবাইন পাম্প (প্যারামিটার: ২৯৫০ আরপিএম, ১০০ মি³/ঘন্টা, ২০০ মি হেড)।

৩.২ শিল্প প্রয়োগের উদাহরণ

● পেট্রোকেমিক্যাল সার্কুলেশন পাম্প রেট্রোফিট: একটি রিফাইনারি ইমপেলার গ্যাপ 0.4 মিমি থেকে 0.28 মিমি কমিয়ে এনেছে, যার ফলে বার্ষিক 120 কিলোওয়াট ঘন্টা শক্তি সাশ্রয় হয়েছে এবং পরিচালন খরচ 8% হ্রাস পেয়েছে।

● অফশোর প্ল্যাটফর্ম ইনজেকশন পাম্প অপ্টিমাইজেশন: লেজার ইন্টারফেরোমেট্রি ব্যবহার করে ফাঁক (±0.02 মিমি) নিয়ন্ত্রণ করা হয়েছে, একটি পাম্পের আয়তনগত দক্ষতা 81% থেকে 89% এ উন্নীত হয়েছে, অতিরিক্ত ফাঁকের কারণে সৃষ্ট কম্পনের সমস্যা সমাধান করা হয়েছে।

৪. অপ্টিমাইজেশন পদ্ধতি এবং বাস্তবায়নের ধাপ

৪.১ গ্যাপ অপ্টিমাইজেশনের জন্য গাণিতিক মডেল

কেন্দ্রাতিগ পাম্পের সাদৃশ্য আইন এবং সংশোধন সহগের উপর ভিত্তি করে, ব্যবধান এবং দক্ষতার মধ্যে সম্পর্ক হল:

η = η₀(১ − k·δD)

যেখানে δ হল ফাঁকের মান, D হল ইম্পেলারের ব্যাস, এবং k হল একটি অভিজ্ঞতাগত সহগ (সাধারণত 0.1–0.3)।

৪.২ মূল বাস্তবায়ন প্রযুক্তি

●নির্ভুলতা উত্পাদন: সিএনসি মেশিন এবং গ্রাইন্ডিং টুলগুলি ইমপেলার এবং কেসিংয়ের জন্য মাইক্রো-মিটার-স্তরের নির্ভুলতা (IT7–IT8) অর্জন করে।

●ইন-সিটু পরিমাপ: লেজার অ্যালাইনমেন্ট টুল এবং অতিস্বনক পুরুত্ব পরিমাপক যন্ত্রগুলি বিচ্যুতি এড়াতে সমাবেশের সময় ফাঁকগুলি পর্যবেক্ষণ করে।

● গতিশীল সমন্বয়: উচ্চ-তাপমাত্রা বা ক্ষয়কারী মাধ্যমের জন্য, বোল্ট-ভিত্তিক সূক্ষ্ম-টিউনিং সহ প্রতিস্থাপনযোগ্য সিলিং রিং ব্যবহার করা হয়।

4.3 বিবেচনা

● ঘর্ষণ-পরিধানের ভারসাম্য: ছোট আকারের ফাঁকগুলি যান্ত্রিক ক্ষয় বৃদ্ধি করে; উপাদানের কঠোরতা (যেমন, ইম্পেলারের জন্য Cr12MoV, কেসিংয়ের জন্য HT250) এবং পরিচালনার অবস্থার ভারসাম্য বজায় রাখতে হবে।

● তাপীয় সম্প্রসারণ ক্ষতিপূরণ: উচ্চ-তাপমাত্রা প্রয়োগের জন্য (যেমন, গরম তেল পাম্প) সংরক্ষিত ফাঁক (0.03–0.05 মিমি) প্রয়োজনীয়।

5. ভবিষ্যতের প্রবণতা

●ডিজিটাল ডিজাইন: এআই-ভিত্তিক অপ্টিমাইজেশন অ্যালগরিদম (যেমন, জেনেটিক অ্যালগরিদম) দ্রুত সর্বোত্তম ব্যবধান নির্ধারণ করবে।

●সংযোজন উত্পাদন: ধাতব 3D প্রিন্টিং সমন্বিত ইমপেলার-কেসিং ডিজাইন সক্ষম করে, সমাবেশ ত্রুটি হ্রাস করে।

●স্মার্ট মনিটরিং: ডিজিটাল টুইনদের সাথে যুক্ত ফাইবার-অপটিক সেন্সরগুলি রিয়েল-টাইম গ্যাপ পর্যবেক্ষণ এবং কর্মক্ষমতা অবনতির পূর্বাভাস সক্ষম করবে।

উপসংহার

ইমপেলার গ্যাপ অপ্টিমাইজেশন হল মাল্টিস্টেজ ভার্টিক্যাল টারবাইন পাম্পের দক্ষতা বৃদ্ধির সবচেয়ে সরাসরি পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি। নির্ভুল উৎপাদন, গতিশীল সমন্বয় এবং বুদ্ধিমান পর্যবেক্ষণের সমন্বয়ে ৫-১৫% দক্ষতা বৃদ্ধি, শক্তি খরচ কমানো এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ কমানো সম্ভব। ফ্যাব্রিকেশন এবং বিশ্লেষণের অগ্রগতির সাথে সাথে, গ্যাপ অপ্টিমাইজেশন উচ্চতর নির্ভুলতা এবং বুদ্ধিমত্তার দিকে বিকশিত হবে, যা পাম্প এনার্জি রেট্রোফিটিং এর জন্য একটি মূল প্রযুক্তি হয়ে উঠবে।

বিঃদ্রঃ: ব্যবহারিক প্রকৌশল সমাধানগুলিকে অবশ্যই মাঝারি বৈশিষ্ট্য, কর্মক্ষম অবস্থা এবং খরচের সীমাবদ্ধতাগুলিকে একীভূত করতে হবে, যা জীবনচক্র ব্যয় (LCC) বিশ্লেষণের মাধ্যমে যাচাই করা হবে।