I korisnici i proizvođači očekuju aksijalna podeljena pumpa da uvek radi na tački najbolje efikasnosti (BEP). Nažalost, zbog mnogih razloga, većina pumpi odstupa od BEP (ili radi pri djelomičnom opterećenju), ali odstupanje varira. Iz tog razloga je neophodno razumjeti fenomen protoka pod djelomičnim opterećenjem.

Rad s djelomičnim opterećenjem

Rad s djelomičnim opterećenjem odnosi se na radno stanje pumpe koja ne postiže puno opterećenje (obično projektna tačka ili tačka najbolje efikasnosti).

Očigledni fenomeni pumpe pod djelomičnim opterećenjem

kada je aksijalna podeljena pumpa radi pri djelomičnom opterećenju, obično se javlja: unutrašnji refluks, fluktuacije pritiska (tj. tzv. uzbudljiva sila), povećana radijalna sila, povećane vibracije i povećana buka. U teškim slučajevima može doći i do degradacije performansi i kavitacije.

Uzbudljiva sila i izvor

U uvjetima djelomičnog opterećenja dolazi do razdvajanja protoka i recirkulacije u impeleru i difuzoru ili spirali. Kao rezultat toga, oko radnog kola se stvaraju fluktuacije tlaka, koje stvaraju takozvanu uzbudljivu silu koja djeluje na rotor pumpe. U pumpama velike brzine, ove nestabilne hidraulične sile obično daleko premašuju mehaničke neuravnotežene sile i stoga su obično glavni izvor pobuđivanja vibracija.

Recirkulacija protoka od difuzora ili spirale natrag do radnog kola i od impelera natrag do usisnog otvora uzrokuje snažnu interakciju između ovih komponenti. Ovo ima veliki uticaj na stabilnost krivulje protoka glave i pobudne sile.

Tečnost koja cirkuliše iz difuzora ili spirale takođe stupa u interakciju sa fluidom između bočne strane radnog kola i kućišta. Stoga ima utjecaj na aksijalni potisak i tekućinu koja teče kroz zazor, što zauzvrat ima veliki utjecaj na dinamičke performanse rotora pumpe. Stoga, da bismo razumjeli vibracije rotora pumpe, treba razumjeti fenomen protoka pod djelomičnim opterećenjem.

Fenomen strujanja fluida pod djelomičnim opterećenjem

Kako se razlika između tačke radnog stanja i projektne tačke (obično najbolja tačka efikasnosti) postepeno povećava (pomerajući se u pravcu malog protoka), formiraće se nestabilno kretanje fluida na rotoru ili lopaticama difuzora zbog nepovoljnog prilaznog toka, što će dovesti do odvajanja toka (de-flow) i mehaničkih vibracija, praćenih povećanom bukom i kavitacijom. Prilikom rada sa djelomičnim opterećenjem (tj. niskim protokom), profili lopatica pokazuju vrlo nestabilne fenomene protoka - tekućina ne može pratiti konturu usisne strane lopatica, što dovodi do razdvajanja relativnog protoka. Odvajanje graničnog sloja fluida je nestabilan protočni proces i u velikoj meri ometa skretanje i okretanje fluida na profilima lopatice, što je neophodno za glavu. To dovodi do pulsiranja tlaka obrađenog fluida na putu protoka pumpe ili komponenti povezanih s pumpom, vibracija i buke. Osim odvajanja graničnog sloja fluida, stalno nepovoljne radne karakteristike djelomičnog opterećenja split case na pumpu takođe utiče nestabilnost recirkulacije spoljašnjeg dela opterećenja na ulazu rotora (ulazni povratni tok) i unutrašnje recirkulacije delimičnog opterećenja na izlazu radnog kola (izlazni povratni tok). Eksterna recirkulacija na ulazu rotora nastaje ako postoji velika razlika između brzine protoka (dolinja) i projektne tačke. U uvjetima djelomičnog opterećenja, smjer protoka ulazne recirkulacije je suprotan smjeru glavnog toka u usisnoj cijevi - može se detektirati na udaljenosti koja odgovara nekoliko promjera usisne cijevi u suprotnom smjeru od glavnog toka. Širenje aksijalnog toka recirkulacije je ograničeno, na primjer, pregradama, koljenima i promjenama u poprečnom presjeku cijevi. Ako postoji aksijalni podjel pumpa za kućište sa velikom glavom i velikom snagom motora radi pri djelomičnom opterećenju, minimalnom ograničenju ili čak u mrtvoj tački, velika izlazna snaga vozača će se prenijeti na tekućinu kojom se rukuje, uzrokujući brzo povećanje njene temperature. To će zauzvrat dovesti do isparavanja dizanog medija, što će oštetiti pumpu (zbog zaglavljivanja otvora) ili čak uzrokovati pucanje pumpe (povećanje tlaka pare).

Minimalni kontinuirani stabilni protok

Za istu pumpu, da li je njen minimalni kontinuirani stabilan protok (ili postotak najbolje tačke protoka efikasnosti) isti kada radi pri fiksnoj i promjenljivoj brzini?

Odgovor je da. Budući da je minimalni kontinuirani stabilan protok aksijalne pumpe s podijeljenim kućištem povezan sa specifičnom brzinom usisavanja, kada se odredi veličina strukture tipa pumpe (komponente koje prolaze protok), određuje se njena specifična brzina usisavanja i raspon u kojem pumpa može stabilno raditi (što je veća specifična brzina usisavanja, manji je raspon stabilnog rada pumpe), odnosno određuje se minimalni kontinuirani stabilni protok pumpe. Stoga, za pumpu sa određenom veličinom strukture, bilo da radi pri fiksnoj brzini ili promjenjivoj brzini, njen minimalni kontinuirani stabilni protok (ili postotak najbolje efikasnosti tačke protoka) je isti.