1. Impeller Gap-ის განმარტება და ძირითადი ზემოქმედება

იმპულსური უფსკრული ეხება იმპულსსა და ტუმბოს გარსაცმის რადიალურ დისტანციას (ან სახელმძღვანელო ფარის რგოლს), როგორც წესი, მერყეობს 0.2 მმ-დან 0.5 მმ-მდე. ეს უფსკრული მნიშვნელოვნად მოქმედებს შესრულებაზე  მრავალსაფეხურიანი ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოები ორ ძირითად ასპექტში:

● ჰიდრავლიკური დანაკარგები: გადაჭარბებული ხარვეზები ზრდის გაჟონვის ნაკადს, ამცირებს მოცულობითი ეფექტურობას; ზედმეტად მცირე ხარვეზებმა შეიძლება გამოიწვიოს ხახუნის ცვეთა ან კავიტაცია.

● ნაკადის მახასიათებლები: უფსკრული ზომა პირდაპირ გავლენას ახდენს ნაკადის ერთგვაროვნებაზე იმპულერის გამოსასვლელში, რითაც გავლენას ახდენს თავსა და ეფექტურობის მოსახვევებზე.

2. იმპულსების ხარვეზის ოპტიმიზაციის თეორიული საფუძველი

2.1 მოცულობითი ეფექტურობის გაუმჯობესება

მოცულობითი ეფექტურობა (ηₛ) განისაზღვრება, როგორც რეალური გამომავალი ნაკადის თანაფარდობა თეორიულ ნაკადთან:

ηₛ = 1 − QQleak

სადაც Qleak არის გაჟონვის ნაკადი, რომელიც გამოწვეულია იმპულერის უფსკრულით. უფსკრულის ოპტიმიზაცია მნიშვნელოვნად ამცირებს გაჟონვას. მაგალითად:

● უფსკრული 0.3 მმ-დან 0.2 მმ-მდე შემცირება ამცირებს გაჟონვას 15-20%-ით.

● მრავალსაფეხურიან ტუმბოებში კუმულაციური ოპტიმიზაცია ეტაპებზე შეიძლება გააუმჯობესოს მთლიანი ეფექტურობა 5-10%-ით.

2.2 ჰიდრავლიკური დანაკარგების შემცირება

უფსკრულის ოპტიმიზაცია აუმჯობესებს ნაკადის ერთგვაროვნებას იმპულერის გამოსასვლელში, ამცირებს ტურბულენტობას და ამით ამცირებს თავის დანაკარგს. მაგალითად:

● CFD სიმულაციები აჩვენებს, რომ უფსკრული 0.4 მმ-დან 0.25 მმ-მდე ამცირებს ტურბულენტურ კინეტიკურ ენერგიას 30%-ით, რაც შეესაბამება ლილვის ენერგიის მოხმარების 4-6%-ით შემცირებას.

2.3 კავიტაციის შესრულების გაუმჯობესება

დიდი ხარვეზები აძლიერებს წნევის პულსაციას შესასვლელთან, ზრდის კავიტაციის რისკს. უფსკრულის ოპტიმიზაცია ასტაბილურებს ნაკადს და ამაღლებს NPSHr (წმინდა დადებითი შეწოვის თავი) ზღვარს, განსაკუთრებით ეფექტურია დაბალი ნაკადის პირობებში.

3. ექსპერიმენტული შემოწმებისა და საინჟინრო საქმეები

3.1 ლაბორატორიული ტესტის მონაცემები

კვლევითმა ინსტიტუტმა ჩაატარა შედარებითი ტესტები ა მრავალსაფეხურიანი ვერტიკალური ტურბინის ტუმბო (პარამეტრები: 2950 rpm, 100 m³/h, 200 m head).

3.2 სამრეწველო გამოყენების მაგალითები

● პეტროქიმიური ცირკულაციის ტუმბოს განახლება: გადამამუშავებელმა ქარხანამ შეამცირა იმპულსური უფსკრული 0.4 მმ-დან 0.28 მმ-მდე, მიღწეულია ენერგიის წლიური დაზოგვა 120 კვტ.სთ და 8%-ით შემცირებული საოპერაციო ხარჯები.

● ოფშორული პლატფორმის საინექციო ტუმბოს ოპტიმიზაცია: ლაზერული ინტერფერომეტრიის გამოყენებით უფსკრულის გასაკონტროლებლად (±0.02 მმ), ტუმბოს მოცულობითი ეფექტურობა გაუმჯობესდა 81%-დან 89%-მდე, გადაჭრა ვიბრაციის პრობლემები, რომლებიც გამოწვეული იყო ზედმეტი ხარვეზებით.

4. ოპტიმიზაციის მეთოდები და განხორციელების ეტაპები

4.1 მათემატიკური მოდელი ხარვეზების ოპტიმიზაციისთვის

ცენტრიდანული ტუმბოს მსგავსების კანონებსა და კორექტირების კოეფიციენტებზე დაყრდნობით, კავშირი უფსკრულისა და ეფექტურობას შორის არის:

η = η₀(1 − k·δD)

სადაც δ არის უფსკრული მნიშვნელობა, D არის იმპულსის დიამეტრი და k არის ემპირიული კოეფიციენტი (ჩვეულებრივ 0.1–0.3).

4.2 ძირითადი დანერგვის ტექნოლოგიები

●ზუსტი წარმოება: CNC მანქანები და სახეხი ხელსაწყოები აღწევს მიკრომეტრის დონის სიზუსტეს (IT7–IT8) იმპულერებისა და გარსაცმებისთვის.

●ადგილზე გაზომვა: ლაზერული გასწორების ხელსაწყოები და ულტრაბგერითი სისქის საზომები აკონტროლებენ ხარვეზებს შეკრების დროს, რათა თავიდან აიცილონ გადახრები.

● დინამიური რეგულირება: მაღალი ტემპერატურის ან კოროზიული მედიისთვის გამოიყენება საცვლელი დალუქვის რგოლები ჭანჭიკებზე დაფუძნებული წვრილმანით.

4.3 მოსაზრებები

● ხახუნის-ტარების ბალანსი: მცირე ზომის ხარვეზები ზრდის მექანიკურ ცვეთას; მასალის სიმტკიცე (მაგ. Cr12MoV იმპულსებისთვის, HT250 გარსაცმებისთვის) და ოპერაციული პირობები უნდა იყოს დაბალანსებული.

● თერმული გაფართოების კომპენსაცია: რეზერვირებული ხარვეზები (0.03–0.05 მმ) აუცილებელია მაღალი ტემპერატურის გამოყენებისთვის (მაგ., ცხელი ზეთის ტუმბოები).

5. მომავლის ტენდენციები

●ციფრული დიზაინი: AI-ზე დაფუძნებული ოპტიმიზაციის ალგორითმები (მაგ., გენეტიკური ალგორითმები) სწრაფად განსაზღვრავს ოპტიმალურ ხარვეზებს.

●დანამატების წარმოება: ლითონის 3D ბეჭდვა საშუალებას იძლევა ინტეგრირებული იმპულსების გარსაცმის დიზაინი, რაც ამცირებს შეკრების შეცდომებს.

●ჭკვიანი მონიტორინგი: ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სენსორები, რომლებიც დაწყვილებულია ციფრულ ტყუპებთან, საშუალებას მისცემს რეალურ დროში უფსკრული მონიტორინგი და შესრულების დეგრადაციის პროგნოზირება.

დასკვნა

იმპულსური უფსკრულის ოპტიმიზაცია არის ერთ-ერთი ყველაზე პირდაპირი მეთოდი მრავალსაფეხურიანი ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოს ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად. ზუსტი წარმოების, დინამიური კორექტირებისა და ინტელექტუალური მონიტორინგის შერწყმამ შეიძლება მიაღწიოს ეფექტურობას 5-15%-მდე, შეამციროს ენერგიის მოხმარება და შეამციროს ტექნიკური ხარჯები. ფაბრიკაციასა და ანალიტიკაში მიღწევებით, ხარვეზების ოპტიმიზაცია განვითარდება უფრო მაღალი სიზუსტისა და ინტელექტისკენ, რაც გახდება ტუმბოს ენერგიის აღდგენის ძირითადი ტექნოლოგია.

შენიშვნა: პრაქტიკული საინჟინრო გადაწყვეტილებები უნდა აერთიანებდეს საშუალო თვისებებს, საოპერაციო პირობებს და ხარჯების შეზღუდვებს, დამოწმებული სასიცოცხლო ციკლის ღირებულების ანალიზის მეშვეობით.