Kavitaatio on piilotettu uhka  pystysuora turbiinipumppu  toiminta aiheuttaa tärinää, melua ja siipipyörän kulumista, mikä voi johtaa katastrofaalisiin häiriöihin. Ainutlaatuisen rakenteensa (akselipituudet jopa kymmeniä metrejä) ja monimutkaisen asennuksen vuoksi pystysuuntaisten turbiinipumppujen kavitaatiotestaus (NPSHr-määritys) asettaa kuitenkin merkittäviä haasteita.

I. Suljetun silmukan testilaite: tarkkuus vs. tilarajoitukset

1. Testausperiaatteet ja -menettelyt

• Perusvarusteet: Suljetun piirin järjestelmä (tyhjiöpumppu, stabilointisäiliö, virtausmittari, paineanturit) tarkkaan tulopaineen hallintaan.

• Menettely:

· Korjaa pumpun nopeus ja virtausnopeus.

· Vähennä tulopainetta asteittain, kunnes paine putoaa 3 % (NPSHr-määrittelypiste).

· Kirjaa kriittinen paine ja laske NPSHr.

• Tietojen tarkkuus: ±2 % ISO 5199 -standardien mukainen.

2. Pystysuuntaisten turbiinipumppujen haasteet

• Tilarajoitukset: Normaalien suljetun silmukan laitteistojen pystykorkeus on ≤5 m, mikä ei sovellu pitkäakselisten pumppujen kanssa (tyypillinen akselin pituus: 10–30 m).

• Dynaaminen käyttäytymisvääristymä: Akseleiden lyhentäminen muuttaa kriittisiä nopeuksia ja tärinätiloja, vääristää testituloksia.

3. Teollisuussovellukset

• Käyttötapaukset: Lyhytakseliset syväkaivopumput (akseli ≤5 m), prototyyppi T&K.

• Tapaustutkimus: Pumpun valmistaja alensi NPSHr:tä 22 % optimoituaan juoksupyörän rakenteen 200 suljetun silmukan testillä.

II. Avoimen silmukan testilaite: Joustavuuden ja tarkkuuden tasapainotus

1. Testausperiaatteet

• Avoin järjestelmä:Käyttää säiliön nestetasoeroja tai tyhjiöpumppuja tulopaineen säätöön (yksinkertaisempi mutta vähemmän tarkka).

• Tärkeimmät päivitykset:

· Erittäin tarkat paine-erolähettimet (virhe ≤0.1 % FS).

· Laservirtausmittarit (±0.5 % tarkkuus) korvaavat perinteiset turbiinimittarit.

2. Pystysuorat turbiinipumput

• Syvän kaivon simulointi: Rakenna maanalaisia ​​kuiluja (syvyys ≥ pumpun akselin pituus) toistaaksesi upotusolosuhteet.

• Tietojen korjaus:CFD-mallinnus kompensoi putkilinjan vastuksen aiheuttamia tulopainehäviöitä.

III. Kenttätestaus: Real-World Validation

1. Testausperiaatteet

• Toiminnalliset säädöt: Moduloi tulopainetta venttiilin kurisuksella tai VFD-nopeuden muutoksilla pään pudotuspisteiden tunnistamiseksi.

• Avainkaava:

NPSHr=NPSHr=ρgPin+2gvin2−ρgPv

(Vaatii tulopaineen, Pin, nopeus vin ja nesteen lämpötilan mittauksen.)

menettely

Asenna erittäin tarkat paineanturit tulolaippaan.

Sulje tuloventtiilit vähitellen samalla kun tallennat virtausta, nostokorkeutta ja painetta.

Piirrä pää vs. tulopainekäyrä NPSHr:n käännepisteen tunnistamiseksi.

2. Haasteet ja ratkaisut

• Häiriötekijät:

· Putkien tärinä → Asenna tärinänvaimennuskiinnikkeet.

· Kaasun mukana kulkeutuminen → Käytä sisäänrakennettuja kaasupitoisuuden valvontalaitteita.

• Tarkkuuden parannukset:

· Useiden mittausten keskiarvo.

· Analysoi värähtelyspektrit (kavitaatio laukaisee 1–4 kHz:n energiapiikkejä).

IV. Pienennetty mallitestaus: Kustannustehokkaita näkemyksiä

1. Samankaltaisuusteorian perusta

• Skaalauslainsäädäntö: Säilytä tietty nopeus ns; juoksupyörän mitat kuten:

· QmQ=(DmD)3, HmH=(DmD)2

• Mallin suunnittelu:  1:2 - 1:5 mittakaavasuhteet; toistaa materiaaleja ja pinnan karheutta.

2. Pystysuuntaisen turbiinipumpun edut

• Tilayhteensopivuus: Lyhytakseliset mallit sopivat tavallisiin testilaitteisiin.

• Kustannussäästöt: Testauskustannukset pienenivät 10–20 prosenttiin täysimittaisista prototyypeistä.

Virhelähteet ja korjaukset

• Skaalaustehosteet:  Reynoldsin luvun poikkeamat → Käytä turbulenssikorjausmalleja.

•Pinnan karheus:  Kiillota mallit Ra≤0.8μm:iin kitkahäviöiden kompensoimiseksi.

V. Digitaalinen simulointi: Virtual Testing Revolution

1. CFD-mallinnus

•Käsitellä:

Rakenna täyden virtauksen polun 3D-malleja.

Konfiguroi monivaihevirtaus (vesi + höyry) ja kavitaatiomallit (esim. Schnerr-Sauer).

Toista, kunnes pään pudotus on 3 %; uute NPSHr.

• Validointi: CFD-tulokset osoittavat tapaustutkimuksissa ≤8 % poikkeaman fyysisistä testeistä.

2. Koneoppimisen ennustaminen

• Tietoihin perustuva lähestymistapa:  Harjoittele regressiomalleja historiallisille tiedoille; syötä juoksupyörän parametrit (D2, β2 jne.) NPSHr:n ennustamiseksi.

• Etu: Poistaa fyysisen testauksen ja vähentää suunnittelujaksoja 70 %.

Johtopäätös: "empiirisesta arvauksesta" "kvantifioitavaan tarkkuuteen"

Pystyturbiinipumpun kavitaatiotestauksen on voitettava väärinkäsitys, jonka mukaan "ainutlaatuiset rakenteet estävät tarkan testauksen". Yhdistämällä suljetun/avoimen silmukan laitteistot, kenttätestit, skaalatut mallit ja digitaaliset simulaatiot, insinöörit voivat määrittää NPSHr:n kvantitatiivisesti suunnittelun ja huoltostrategioiden optimoimiseksi. Hybriditestauksen ja tekoälytyökalujen kehittyessä täyden näkyvyyden saavuttamisesta ja kavitaatiosuorituskyvyn hallinnasta tulee vakiokäytäntö.