I korisnici i proizvođači očekuju aksijalna pumpa s podijeljenim kućištem da uvijek radi na točki najbolje učinkovitosti (BEP). Nažalost, zbog mnogo razloga, većina crpki odstupa od BEP (ili radi s djelomičnim opterećenjem), ali odstupanje varira. Zbog toga je potrebno razumjeti fenomen strujanja pod djelomičnim opterećenjem.

Rad s djelomičnim opterećenjem

Rad s djelomičnim opterećenjem odnosi se na radno stanje crpke koja ne dostiže puno opterećenje (obično projektna točka ili točka najbolje učinkovitosti).

Prividni fenomen crpke pod djelomičnim opterećenjem

Kada aksijalna pumpa s podijeljenim kućištem radi s djelomičnim opterećenjem, obično se javlja: unutarnje reflow, fluktuacije tlaka (tj. tzv. uzbudna sila), povećana radijalna sila, povećane vibracije i povećana buka. U teškim slučajevima također može doći do pogoršanja performansi i kavitacije.

Uzbudljiva snaga i izvor

U uvjetima djelomičnog opterećenja dolazi do odvajanja protoka i recirkulacije u impeleru i difuzoru ili spirali. Kao rezultat toga, oko rotora se stvaraju fluktuacije tlaka, što stvara takozvanu uzbudnu silu koja djeluje na rotor crpke. Kod pumpi velike brzine te nestabilne hidrauličke sile obično daleko premašuju mehaničke sile neuravnoteženosti i stoga su obično glavni izvor pobude vibracija.

Recirkulacija protoka od difuzora ili spirale natrag do rotora i od rotora natrag do usisnog otvora uzrokuje snažnu interakciju između ovih komponenti. To ima veliki utjecaj na stabilnost krivulje protoka i pobudnih sila.

Tekućina koja cirkulira iz difuzora ili spirale također stupa u interakciju s tekućinom između bočne stijenke impelera i kućišta. Stoga ima utjecaj na aksijalni potisak i tekućinu koja teče kroz raspor, što zauzvrat ima veliki utjecaj na dinamičke performanse rotora pumpe. Stoga, da bismo razumjeli vibracije rotora pumpe, treba razumjeti fenomen protoka pod djelomičnim opterećenjem.

Fenomeni strujanja fluida pod djelomičnim opterećenjem

Kako se razlika između točke radnih uvjeta i projektne točke (obično točke najbolje učinkovitosti) postupno povećava (pomičući prema smjeru malog protoka), formirat će se nestabilno gibanje fluida na rotoru ili lopaticama difuzora zbog nepovoljnog prilaznog protoka, što će dovesti do odvajanja protoka (de-flow) i mehaničkih vibracija, praćenih povećanom bukom i kavitacijom. Kada rade pri djelomičnom opterećenju (tj. niske brzine protoka), profili lopatica pokazuju vrlo nestabilne fenomene protoka - tekućina ne može slijediti konturu usisne strane lopatica, što dovodi do odvajanja relativnog protoka. Odvajanje graničnog sloja tekućine je nestabilan proces protoka i uvelike ometa otklon i okretanje tekućine na profilima lopatica, što je neophodno za glavu. To dovodi do pulsiranja tlaka obrađene tekućine u protoku pumpe ili komponenti spojenih na pumpu, vibracija i buke. Uz odvajanje graničnog sloja fluida, postojano nepovoljne radne karakteristike djelomičnog opterećenja podijeljen slučaj pumpe također utječe nestabilnost vanjske recirkulacije djelomičnog opterećenja na ulazu rotora (ulazni povratni tok) i unutarnje recirkulacije djelomičnog opterećenja na izlazu rotora (izlazni povratni tok). Vanjska recirkulacija na ulazu rotora događa se ako postoji velika razlika između brzine protoka (donji protok) i proračunske točke. U uvjetima djelomičnog opterećenja, smjer protoka ulazne recirkulacije je suprotan smjeru glavnog protoka u usisnoj cijevi - može se otkriti na udaljenosti koja odgovara nekoliko promjera usisne cijevi u suprotnom smjeru od glavnog protoka. Širenje aksijalnog protoka recirkulacije ograničeno je, na primjer, pregradama, koljenima i promjenama u presjeku cijevi. Ako aksijalni rascjep kućište pumpe s visokim naporom i velikom snagom motora radi pri djelomičnom opterećenju, minimalnoj granici ili čak u mrtvoj točki, velika izlazna snaga pokretača prenijet će se na tekućinu kojom se rukuje, uzrokujući brzi porast njezine temperature. To će zauzvrat dovesti do isparavanja dizanog medija, što će oštetiti crpku (zbog začepljenja otvora) ili čak izazvati pucanje crpke (povećanje tlaka pare).

Minimalni kontinuirani stabilni protok

Je li za istu crpku njezin minimalni kontinuirani stabilni protok (ili postotak protoka točke najbolje učinkovitosti) isti kada radi pri fiksnoj i promjenjivoj brzini?

Odgovor je da. Budući da je minimalna kontinuirana stabilna brzina protoka aksijalne crpke s podijeljenim kućištem povezana s specifičnom brzinom usisavanja, nakon što se odredi veličina strukture tipa crpke (komponente koje prolaze protok), određuje se njezina specifična brzina usisavanja i raspon u kojem crpka može raditi stabilno (što je veća usisna specifična brzina, manji je raspon stabilnog rada crpke), odnosno određuje se minimalni kontinuirani stabilni protok crpke. Stoga, za crpku s određenom veličinom strukture, bez obzira radi li pri fiksnoj ili promjenjivoj brzini, njezin minimalni kontinuirani stabilni protok (ili postotak protoka točke najbolje učinkovitosti) je isti.