И потребителите, и производителите очакват помпа с аксиален разделен корпус винаги да работи в точката на най-добра ефективност (BEP). За съжаление, поради много причини, повечето помпи се отклоняват от BEP (или работят при частично натоварване), но отклонението варира. Поради тази причина е необходимо да се разберат явленията на потока при частично натоварване.

Работа при частично натоварване

Работата с частично натоварване се отнася до работното състояние на помпата, която не достига пълно натоварване (обикновено проектната точка или точката на най-добра ефективност).

Явни явления на помпата при частично натоварване

Когато помпа с аксиален разделен корпус работи при частично натоварване, обикновено се получава: вътрешно препълване, колебания на налягането (т.е. така наречената вълнуваща сила), повишена радиална сила, повишена вибрация и повишен шум. В тежки случаи може също да възникне влошаване на производителността и кавитация.

Вълнуваща сила и източник

При условия на частично натоварване се получава разделяне на потока и рециркулация в работното колело и дифузора или спиралата. В резултат на това се генерират колебания на налягането около работното колело, което генерира така наречената възбуждаща сила, действаща върху ротора на помпата. При високоскоростните помпи тези нестабилни хидравлични сили обикновено далеч надвишават механичните сили на дисбаланс и следователно обикновено са основният източник на възбуждане на вибрации.

Рециркулацията на потока от дифузора или спиралата обратно към работното колело и от работното колело обратно към смукателния порт предизвиква силно взаимодействие между тези компоненти. Това има голямо влияние върху стабилността на кривата напор-поток и силите на възбуждане.

Течността, рециркулирана от дифузора или спиралата, също взаимодейства с течността между страничната стена на работното колело и корпуса. Следователно, той оказва влияние върху аксиалната тяга и течността, протичаща през междината, което от своя страна има голямо влияние върху динамичните характеристики на ротора на помпата. Следователно, за да се разберат вибрациите на ротора на помпата, трябва да се разберат явленията на потока при частично натоварване.

Феномен на флуиден поток при частично натоварване

Тъй като разликата между точката на работното състояние и проектната точка (обикновено точката на най-добра ефективност) постепенно се увеличава (измествайки се към посоката на малкия поток), ще се формира нестабилно движение на флуида върху работното колело или лопатките на дифузора поради неблагоприятния поток на приближаване, което ще доведе до отделяне на потока (de-flow) и механични вибрации, придружени от повишен шум и кавитация. Когато работят при частично натоварване (т.е. ниски скорости на потока), профилите на лопатките показват много нестабилни явления на потока - течността не може да следва контура на смукателната страна на лопатките, което води до разделяне на относителния поток. Отделянето на граничния слой на флуида е нестабилен процес на потока и силно пречи на отклонението и завъртането на флуида в профилите на лопатките, което е необходимо за главата. Това води до пулсации на налягането на обработваната течност в пътя на потока на помпата или компоненти, свързани с помпата, вибрации и шум. В допълнение към отделянето на граничния слой на флуида, постоянно неблагоприятните работни характеристики при частично натоварване на разделен случай помпа също се влияят от нестабилността на рециркулацията на външното частично натоварване на входа на работното колело (възвратен поток на входа) и вътрешната рециркулация на частично натоварване на изхода на работното колело (възвратен поток на изхода). Външната рециркулация на входа на работното колело възниква, ако има голяма разлика между дебита (долен поток) и проектната точка. При условия на частично натоварване посоката на потока на входящата рециркулация е противоположна на основната посока на потока в смукателната тръба - тя може да бъде открита на разстояние, съответстващо на няколко диаметъра на смукателната тръба в обратна посока на основния поток. Разширяването на аксиалния поток на рециркулацията е ограничено от, например, прегради, колена и промени в напречното сечение на тръбата. Ако аксиално разцепване кутия помпа с висок напор и висока мощност на двигателя работи при частично натоварване, минимално ограничение или дори в мъртва точка, високата изходна мощност на задвижващия механизъм ще бъде прехвърлена към обработваната течност, което ще доведе до бързо повишаване на температурата. Това от своя страна ще доведе до изпаряване на изпомпваната среда, което ще повреди помпата (поради задръстване на междината) или дори ще доведе до спукване на помпата (повишаване на налягането на парите).

Минимален непрекъснат стабилен дебит

За една и съща помпа, нейният минимален непрекъснат стабилен дебит (или процент от дебита на точката на най-добра ефективност) еднакъв ли е, когато работи с фиксирана и променлива скорост?

Отговорът е да. Тъй като минималният непрекъснат стабилен дебит на помпата с аксиален разделен корпус е свързан със специфичната скорост на засмукване, след като се определи размерът на конструкцията на типа помпа (компоненти, преминаващи през потока), се определя нейната специфична скорост на засмукване и диапазонът, в който помпата може да работи стабилно (колкото по-голяма е специфичната скорост на засмукване, толкова по-малък е диапазонът на стабилна работа на помпата), т.е. определя се минималният непрекъснат стабилен дебит на помпата. Следователно, за помпа с определен размер на конструкцията, независимо дали работи с фиксирана или променлива скорост, нейният минимален непрекъснат стабилен дебит (или процент от дебита на точката на най-добра ефективност) е един и същ.