კავიტაცია ფარული საფრთხეა  ვერტიკალური ტურბინის ტუმბო  ექსპლუატაცია, რომელიც იწვევს ვიბრაციას, ხმაურს და იმპულსების ეროზიას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს კატასტროფული ჩავარდნები. თუმცა, მათი უნიკალური სტრუქტურის (ლილვის სიგრძე ათეულ მეტრამდე) და რთული ინსტალაციის გამო, ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოების კავიტაციის შესრულების ტესტირება (NPSHr განსაზღვრა) მნიშვნელოვან გამოწვევებს უქმნის.

I. დახურული მარყუჟის სატესტო მოწყობილობა: სიზუსტე სივრცითი შეზღუდვების წინააღმდეგ

1. ტესტირების პრინციპები და პროცედურები

• ძირითადი აღჭურვილობა: დახურული მარყუჟის სისტემა (ვაკუუმური ტუმბო, სტაბილიზატორის ავზი, ნაკადის მრიცხველი, წნევის სენსორები) შემავალი წნევის ზუსტი კონტროლისთვის.

• პროცედურა:

· დააფიქსირეთ ტუმბოს სიჩქარე და ნაკადის სიჩქარე.

· თანდათანობით შეამცირეთ შესასვლელი წნევა, სანამ თავი დაეცემა 3%-ით (NPSHr განსაზღვრის წერტილი).

· ჩაწერეთ კრიტიკული წნევა და გამოთვალეთ NPSHr.

• მონაცემთა სიზუსტე: ±2%, შეესაბამება ISO 5199 სტანდარტებს.

2. გამოწვევები ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოებისთვის

• სივრცის შეზღუდვები: სტანდარტული დახურული მარყუჟის მოწყობილობებს აქვთ ≤5 მ ვერტიკალური სიმაღლე, შეუთავსებელია გრძელი ლილვის ტუმბოებთან (ტიპიური ლილვის სიგრძე: 10–30 მ).

• დინამიური ქცევის დამახინჯება: ლილვების დამოკლება ცვლის კრიტიკულ სიჩქარეს და ვიბრაციის რეჟიმებს, ახვევს ტესტის შედეგებს.

3. მრეწველობის აპლიკაციები

• გამოყენების შემთხვევები: მოკლე ლილვის ღრმა ჭაბურღილის ტუმბოები (ლილვი ≤5 მ), პროტოტიპი R&D.

• შემთხვევის შესწავლა: ტუმბოს მწარმოებელმა შეამცირა NPSHr 22%-ით იმპულერის დიზაინის ოპტიმიზაციის შემდეგ 200 დახურული მარყუჟის ტესტის მეშვეობით.

II. ღია მარყუჟის ტესტირება: მოქნილობისა და სიზუსტის დაბალანსება

1. ტესტირების პრინციპები

• ღია სისტემა:იყენებს ავზის სითხის დონის განსხვავებებს ან ვაკუუმის ტუმბოებს შესასვლელი წნევის კონტროლისთვის (უფრო მარტივი, მაგრამ ნაკლებად ზუსტი).

• ძირითადი განახლებები:

· მაღალი სიზუსტის დიფერენციალური წნევის გადამცემები (შეცდომა ≤0.1% FS).

· ლაზერული ნაკადის მრიცხველები (±0.5% სიზუსტე) ტრადიციული ტურბინის მრიცხველების შემცვლელი.

2. ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოს ადაპტაცია

• ღრმა ჭაბურღილის სიმულაცია: მიწისქვეშა ლილვების აგება (სიღრმე ≥ ტუმბოს ლილვის სიგრძე) ჩაძირვის პირობების გასამეორებლად.

• მონაცემთა კორექტირება:CFD მოდელირება ანაზღაურებს შესასვლელი წნევის დანაკარგებს მილსადენის წინააღმდეგობის გამო.

III. საველე ტესტირება: რეალურ სამყაროში დადასტურება

1. ტესტირების პრინციპები

• ოპერაციული კორექტირება: შემავალი წნევის მოდულირება სარქვლის აჩქარების ან VFD სიჩქარის ცვლილებების მეშვეობით, რათა დადგინდეს თავის დაცემის წერტილები.

• გასაღების ფორმულა:

NPSHr=NPSHr=ρgPin+2gvin2−ρgPv

(მოითხოვს შესასვლელი წნევის პინი, სიჩქარის vin და სითხის ტემპერატურის გაზომვა.)

პროცედურა

დააინსტალირეთ მაღალი სიზუსტის წნევის სენსორები შესასვლელ ფლანგზე.

თანდათან დახურეთ შესასვლელი სარქველები ნაკადის, თავისა და წნევის ჩაწერისას.

დახაზეთ თავი და შემავალი წნევის მრუდი NPSHr შებრუნების წერტილის დასადგენად.

2. გამოწვევები და გადაწყვეტილებები

• ჩარევის ფაქტორები:

· მილის ვიბრაცია → დააინსტალირეთ ვიბრაციის საწინააღმდეგო სამაგრები.

· გაზის ჩასმა → გამოიყენეთ შიდა გაზის შემცველობის მონიტორები.

• სიზუსტის გაუმჯობესებები:

· საშუალო მრავალჯერადი გაზომვები.

· ვიბრაციის სპექტრების ანალიზი (კავიტაციის დაწყება იწვევს 1-4 kHz ენერგიის მწვერვალებს).

IV. შემცირებული მოდელის ტესტირება: ხარჯთეფექტური ანალიზი

1. მსგავსების თეორიის საფუძველი

• მასშტაბის კანონები: შეინარჩუნეთ კონკრეტული სიჩქარე ns; გააფართოვეთ იმპულსების ზომები, როგორც:

· QmQ=(DmD)3,HmH=(DmD)2

• მოდელის დიზაინი:  1:2-დან 1:5-მდე მასშტაბის თანაფარდობა; მასალების გამეორება და ზედაპირის უხეშობა.

2. ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოს უპირატესობები

• სივრცეში თავსებადობა: მოკლე ლილვის მოდელები შეესაბამება სტანდარტულ საცდელ მოწყობილობებს.

• ხარჯების დაზოგვა: ტესტირების ხარჯები შემცირდა სრულმასშტაბიანი პროტოტიპების 10-20%-მდე.

შეცდომის წყაროები და შესწორებები

• მასშტაბის ეფექტები:  რეინოლდსის რიცხვის გადახრები → ტურბულენტობის კორექტირების მოდელების გამოყენება.

• ზედაპირის უხეშობა:  პოლონური მოდელები Ra≤0.8μm-მდე ხახუნის დანაკარგების კომპენსირებისთვის.

V. ციფრული სიმულაცია: ვირტუალური ტესტირების რევოლუცია

1. CFD მოდელირება

•პროცესი:

შექმენით სრული ნაკადის 3D მოდელები.

მრავალფაზიანი ნაკადის (წყალი + ორთქლი) და კავიტაციის მოდელების კონფიგურაცია (მაგ. შნერ-ზაუერი).

გაიმეორეთ 3%-მდე თავის დაცემამდე; ამონაწერი NPSHr.

• ვალიდაცია: CFD შედეგები აჩვენებს ≤8% გადახრას ფიზიკური ტესტებისგან შემთხვევის კვლევებში.

2. მანქანათმცოდნეობის პროგნოზირება

• მონაცემებზე ორიენტირებული მიდგომა:  ისტორიულ მონაცემებზე რეგრესიის მოდელების მომზადება; შეყვანილი იმპულსის პარამეტრები (D2, β2 და ა.შ.) NPSHr-ის პროგნოზირებისთვის.

• უპირატესობა: გამორიცხავს ფიზიკურ ტესტირებას, ჭრის დიზაინის ციკლებს 70%-ით.

დასკვნა: "ემპირიული გამოცნობიდან" "რაოდენობრივ სიზუსტემდე"

ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოს კავიტაციის ტესტირებამ უნდა გადალახოს მცდარი წარმოდგენა, რომ „უნიკალური სტრუქტურები გამორიცხავს ზუსტ ტესტირებას“. დახურული/ღია მარყუჟის მოწყობილობების, საველე ტესტების, მასშტაბური მოდელების და ციფრული სიმულაციების კომბინაციით, ინჟინრებს შეუძლიათ NPSHr-ის რაოდენობრივი განსაზღვრა დიზაინისა და ტექნიკური სტრატეგიების ოპტიმიზაციისთვის. ჰიბრიდული ტესტირებისა და ხელოვნური ინტელექტის ინსტრუმენტების წინსვლისას, სრული ხილვადობის მიღწევა და კავიტაციის შესრულებაზე კონტროლი გახდება სტანდარტული პრაქტიკა.