1. Kahulugan at Pangunahing Epekto ng Impeller Gap

Ang impeller gap ay tumutukoy sa radial clearance sa pagitan ng impeller at ng pump casing (o guide vane ring), karaniwang mula 0.2 mm hanggang 0.5 mm. Ang puwang na ito ay makabuluhang nakakaapekto sa pagganap ng  multistage vertical turbine pump sa dalawang pangunahing aspeto:

● Hydraulic Losses: Ang mga sobrang gaps ay nagpapataas ng daloy ng pagtagas, na nagpapababa ng volumetric na kahusayan; ang labis na maliliit na gaps ay maaaring magdulot ng friction wear o cavitation.

● Mga Katangian ng Daloy: Ang laki ng gap ay direktang nakakaimpluwensya sa pagkakapareho ng daloy sa labasan ng impeller, sa gayon ay nakakaapekto sa mga curve ng ulo at kahusayan.

2. Teoretikal na Batayan para sa Impeller Gap Optimization

2.1 Volumetric Efficiency Pagpapabuti

Ang volumetric na kahusayan (ηₛ) ay tinukoy bilang ang ratio ng aktwal na daloy ng output sa teoretikal na daloy:

ηₛ = 1 − QQleak

kung saan ang Qleak ay ang daloy ng pagtagas na dulot ng puwang ng impeller. Ang pag-optimize sa puwang ay makabuluhang binabawasan ang pagtagas. Halimbawa:

● Ang pagbabawas ng gap mula 0.3 mm hanggang 0.2 mm ay binabawasan ang pagtagas ng 15–20%.

● Sa mga multistage na pump, ang pinagsama-samang pag-optimize sa mga yugto ay maaaring mapabuti ang kabuuang kahusayan ng 5–10%.

2.2 Pagbawas sa Hydraulic Losses

Ang pag-optimize sa gap ay nagpapabuti sa pagkakapareho ng daloy sa impeller outlet, binabawasan ang turbulence at sa gayon ay pinapaliit ang pagkawala ng ulo. Halimbawa:

● Ipinapakita ng mga simulation ng CFD na ang pagbabawas ng gap mula 0.4 mm hanggang 0.25 mm ay nagpapababa ng turbulent kinetic energy ng 30%, na katumbas ng 4–6% na pagbawas sa paggamit ng shaft power.

2.3 Pagpapahusay ng Pagganap ng Cavitation

Ang malalaking gaps ay nagpapalala ng mga pulsation ng presyon sa pumapasok, na nagdaragdag ng panganib sa cavitation. Ang pag-optimize sa gap ay nagpapatatag ng daloy at pinapataas ang margin ng NPSHr (net positive suction head), partikular na epektibo sa ilalim ng mga kondisyong mababa ang daloy.

3. Pang-eksperimentong Pagpapatunay at Mga Kaso ng Inhinyero

3.1 Data ng Laboratory Test

Isang research institute ang nagsagawa ng comparative tests sa a multistage vertical turbine pump (mga parameter: 2950 rpm, 100 m³/h, 200 m head).

3.2 Mga Halimbawa ng Aplikasyon sa Industriya

● Petrochemical Circulation Pump Retrofit: Binawasan ng refinery ang impeller gap mula 0.4 mm hanggang 0.28 mm, na nakakakuha ng taunang pagtitipid ng enerhiya na 120 kW·h at 8% na bawas sa mga gastos sa pagpapatakbo.

● Offshore Platform Injection Pump Optimization: Gamit ang laser interferometry para kontrolin ang gap (±0.02 mm), ang volumetric efficiency ng pump ay bumuti mula 81% hanggang 89%, na nireresolba ang mga isyu sa vibration na dulot ng sobrang mga gaps.

4. Mga Paraan ng Pag-optimize at Mga Hakbang sa Pagpapatupad

4.1 Modelo ng Matematika para sa Pag-optimize ng Gap

Batay sa mga batas ng pagkakatulad ng centrifugal pump at mga correction coefficient, ang ugnayan sa pagitan ng gap at kahusayan ay:

η = η₀(1 − k·δD)

kung saan ang δ ay ang halaga ng gap, ang D ay ang diameter ng impeller, at ang k ay isang empirical coefficient (karaniwang 0.1–0.3).

4.2 Mga Pangunahing Teknolohiya sa Pagpapatupad

●Paggawa ng Katumpakan: Nakakamit ng mga CNC machine at grinding tool ang micro-meter-level precision (IT7–IT8) para sa mga impeller at casing.

●In-Situ na Pagsukat: Sinusubaybayan ng mga tool sa laser alignment at ultrasonic thickness gauge ang mga gaps sa panahon ng pagpupulong upang maiwasan ang mga deviation.

● Dynamic na Pagsasaayos: Para sa mataas na temperatura o corrosive media, ginagamit ang mga maaaring palitan na sealing ring na may bolt-based na fine-tuning.

4.3 Mga Pagsasaalang-alang

● Friction-Wear Balanse: Ang maliit na gaps ay nagpapataas ng mekanikal na pagkasuot; katigasan ng materyal (hal., Cr12MoV para sa mga impeller, HT250 para sa mga casing) at mga kondisyon ng pagpapatakbo ay dapat balanse.

● Thermal Expansion Compensation: Ang mga nakareserbang puwang (0.03–0.05 mm) ay kinakailangan para sa mga aplikasyon na may mataas na temperatura (hal., mga hot oil pump).

5. Mga Uso sa Hinaharap

●Digital na Disenyo: Ang mga algorithm sa pag-optimize na nakabatay sa AI (hal., mga genetic algorithm) ay mabilis na tutukuyin ang pinakamainam na gaps.

●Additive na Paggawa: Ang metal 3D printing ay nagbibigay-daan sa pinagsamang mga disenyo ng impeller-casing, na binabawasan ang mga error sa pagpupulong.

●Smart Monitoring: Ang mga fiber-optic na sensor na ipinares sa mga digital twin ay magbibigay-daan sa real-time na pagsubaybay sa gap at paghula ng pagbaba ng pagganap.

Konklusyon

Ang pag-optimize ng impeller gap ay isa sa mga pinakadirektang pamamaraan upang mapahusay ang kahusayan ng multistage vertical turbine pump. Ang pagsasama-sama ng katumpakan na pagmamanupaktura, dynamic na pagsasaayos, at matalinong pagsubaybay ay maaaring makamit ang mga nadagdag na kahusayan na 5–15%, mabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya, at mas mababang gastos sa pagpapanatili. Sa mga pagsulong sa fabrication at analytics, mag-evolve ang gap optimization tungo sa mas mataas na precision at intelligence, na magiging isang pangunahing teknolohiya para sa pump energy retrofitting.

tandaan: Dapat isama ng mga praktikal na solusyon sa engineering ang mga katamtamang katangian, kundisyon ng pagpapatakbo, at mga hadlang sa gastos, na napatunayan sa pamamagitan ng pagsusuri sa life cycle cost (LCC).