Kavitacija je skrivena prijetnja  vertikalna turbinska pumpa  rad, uzrokujući vibracije, buku i eroziju radnog kola što može dovesti do katastrofalnih kvarova. Međutim, zbog njihove jedinstvene strukture (dužine osovine do nekoliko desetina metara) i složene instalacije, ispitivanje performansi kavitacije (određivanje NPSHr) za vertikalne turbinske pumpe predstavlja značajan izazov.

I. Testna oprema zatvorene petlje: Preciznost naspram prostornih ograničenja

1. Principi i procedure testiranja

• Osnovna oprema: Sistem zatvorene petlje (vakum pumpa, rezervoar stabilizatora, merač protoka, senzori pritiska) za preciznu kontrolu ulaznog pritiska.

• Procedura:

· Fiksirajte brzinu pumpe i protok.

· Postepeno smanjivati ​​ulazni pritisak dok visina ne padne za 3% (tačka definicije NPSHr).

· Zabilježite kritični pritisak i izračunajte NPSHr.

• Tačnost podataka: ±2%, u skladu sa ISO 5199 standardima.

2. Izazovi za vertikalne turbinske pumpe

• Ograničenja prostora: Standardne platforme zatvorene petlje imaju ≤5 m vertikalne visine, nekompatibilne sa pumpama sa dugim vratilom (tipična dužina osovine: 10–30 m).

• Izobličenje dinamičkog ponašanja: Skraćivanje osovina menja kritične brzine i režime vibracija, iskrivljuje rezultate testa.

3. Industrijske aplikacije

• Slučajevi upotrebe: Pumpe za duboke bunare s kratkim vratilom (osovina ≤5 m), prototip istraživanja i razvoja.

• Studija slučaja: Proizvođač pumpe smanjio je NPSHr za 22% nakon optimizacije dizajna radnog kola putem 200 testova zatvorene petlje.

II. Otvoreni testni uređaj: balansiranje fleksibilnosti i tačnosti

1. Principi testiranja

• Otvori sistem:Koristi razlike u nivou tečnosti u rezervoaru ili vakuum pumpe za kontrolu ulaznog pritiska (jednostavnije, ali manje precizno).

• Ključne nadogradnje:

· Predajnici diferencijalnog pritiska visoke preciznosti (greška ≤0.1% FS).

· Laserski mjerači protoka (±0.5% tačnosti) zamjenjuju tradicionalne turbinske mjerače.

2. Prilagodbe vertikalne turbinske pumpe

• Simulacija dubokog bunara: Izgradite podzemna okna (dubina ≥ dužina osovine pumpe) da biste ponovili uslove uranjanja.

• Ispravka podataka:CFD modeliranje kompenzira gubitke ulaznog tlaka uzrokovane otporom cjevovoda.

III. Testiranje na terenu: Validacija u stvarnom svijetu

1. Principi testiranja

• Operativna podešavanja: Modulirajte ulazni pritisak preko prigušivanja ventila ili promene brzine VFD da biste identifikovali tačke pada glave.

• Ključna formula:

NPSHr=NPSHr=ρgPin+2gvin2−ρgPv

(Zahtijeva mjerenje ulaznog pritiska Pin, brzine vin i temperature fluida.)

postupak

Ugradite senzore pritiska visoke preciznosti na ulaznu prirubnicu.

Postepeno zatvorite ulazne ventile dok snimate protok, visinu i pritisak.

Grafički prikaz krivulje pritiska u odnosu na ulazni pritisak da se identifikuje tačka prevoja NPSHr.

2. Izazovi i rješenja

• Faktori interferencije:

· Vibracija cijevi → Ugradite antivibracijske držače.

· Uvlačenje gasa → Koristite ugrađene monitore sadržaja gasa.

• Poboljšanja tačnosti:

· Prosječno višestruko mjerenje.

· Analizirajte spektre vibracija (početak kavitacije pokreće energetske skokove od 1–4 kHz).

IV. Testiranje smanjenog modela: isplativi uvidi

1. Osnova teorije sličnosti

• Zakoni o skaliranju: Održavati specifičnu brzinu ns; skalirajte dimenzije radnog kola kao:

· QmQ=(DmD)3,HmH=(DmD)2

• Dizajn modela:  omjeri 1:2 do 1:5; replika materijala i hrapavosti površine.

2. Prednosti vertikalne turbinske pumpe

•Svemirska kompatibilnost: Modeli sa kratkim vratilom odgovaraju standardnim ispitnim uređajima.

• Uštede troškova: Troškovi testiranja smanjeni su na 10–20% prototipova u punoj veličini.

Izvori i ispravke grešaka

•Razmjerni efekti:  Devijacije Reynoldsovog broja → Primijenite modele korekcije turbulencije.

• Hrapavost površine:  Poljski modeli do Ra≤0.8μm za nadoknađivanje gubitaka zbog trenja.

V. Digitalna simulacija: virtuelna revolucija testiranja

1. CFD modeliranje

•Proces:

Izgradite 3D modele punog puta.

Konfigurirajte višefazni tok (voda + para) i modele kavitacije (npr. Schnerr-Sauer).

Ponavljajte do 3% pada glave; ekstrakt NPSHr .

• Validacija: CFD rezultati pokazuju ≤8% odstupanja od fizičkih testova u studijama slučaja.

2. Predviđanje mašinskog učenja

• Pristup vođen podacima:  Obučite regresijske modele na historijskim podacima; ulazne parametre radnog kola (D2, β2, itd.) za predviđanje NPSHr.

• Prednost: Eliminiše fizičko testiranje, smanjujući cikluse dizajna za 70%.

Zaključak: od "empirijskog nagađanja" do "kvantificirane preciznosti"

Ispitivanje kavitacije vertikalne turbinske pumpe mora prevazići zabludu da "jedinstvene strukture onemogućuju precizno testiranje." Kombinacijom opreme zatvorene/otvorene petlje, terenskih testova, skaliranih modela i digitalnih simulacija, inženjeri mogu kvantificirati NPSHr kako bi optimizirali dizajn i strategije održavanja. Kako hibridno testiranje i AI alati budu napredovali, postizanje pune vidljivosti i kontrole nad performansama kavitacije postat će standardna praksa.