कैविटेशन एक छिपा हुआ खतरा है  ऊर्ध्वाधर टरबाइन पंप  संचालन में कंपन, शोर और प्ररित करनेवाला क्षरण होता है जो भयावह विफलताओं को जन्म दे सकता है। हालांकि, उनकी अनूठी संरचना (दसियों मीटर तक की शाफ्ट लंबाई) और जटिल स्थापना के कारण, ऊर्ध्वाधर टरबाइन पंपों के लिए कैविटेशन प्रदर्शन परीक्षण (एनपीएसएचआर निर्धारण) महत्वपूर्ण चुनौतियां पेश करता है।

I. क्लोज्ड-लूप टेस्ट रिग: परिशुद्धता बनाम स्थानिक बाधाएं

1.परीक्षण सिद्धांत और प्रक्रियाएं

• मुख्य उपकरण: सटीक इनलेट दबाव नियंत्रण के लिए बंद लूप प्रणाली (वैक्यूम पंप, स्टेबलाइजर टैंक, फ्लोमीटर, दबाव सेंसर)।

• प्रक्रिया:

· पंप की गति और प्रवाह दर को निश्चित करें।

· इनलेट दबाव को धीरे-धीरे कम करें जब तक कि हेड 3% (एनपीएसएचआर परिभाषा बिंदु) तक कम न हो जाए।

· क्रांतिक दबाव रिकॉर्ड करें और NPSHr की गणना करें।

• डेटा सटीकता: ±2%, ISO 5199 मानकों के अनुरूप।

2. वर्टिकल टर्बाइन पंपों के लिए चुनौतियाँ

• स्थान की सीमाएं: मानक बंद-लूप रिग की ऊर्ध्वाधर ऊंचाई ≤5 मीटर होती है, जो लंबी शाफ्ट पंपों के साथ असंगत है (सामान्य शाफ्ट लंबाई: 10-30 मीटर)।

• गतिशील व्यवहार विकृति: शाफ्ट को छोटा करने से महत्वपूर्ण गति और कंपन मोड बदल जाते हैं, जिससे परीक्षण के परिणाम प्रभावित होते हैं।

3. उद्योग अनुप्रयोग

• उपयोग के मामले: लघु-शाफ्ट गहरे-कुएं पंप (शाफ्ट ≤5 मीटर), प्रोटोटाइप आर एंड डी।

• केस स्टडी: एक पंप निर्माता ने 22 बंद-लूप परीक्षणों के माध्यम से प्ररितक डिजाइन को अनुकूलित करने के बाद एनपीएसएचआर को 200% तक कम कर दिया।

II. ओपन-लूप टेस्ट रिग: लचीलेपन और सटीकता का संतुलन

1. परीक्षण सिद्धांत

• खुली प्रणाली:इनलेट दबाव नियंत्रण के लिए टैंक द्रव स्तर अंतर या वैक्यूम पंप का उपयोग करता है (सरल लेकिन कम सटीक)।

• प्रमुख उन्नयन:

· उच्च सटीकता विभेदक दबाव ट्रांसमीटर (त्रुटि ≤0.1% FS)।

· लेजर फ्लोमीटर (± 0.5% सटीकता) पारंपरिक टरबाइन मीटरों का स्थान ले रहे हैं।

2. वर्टिकल टरबाइन पंप अनुकूलन

• गहरे कुएं का अनुकरण: विसर्जन स्थितियों को दोहराने के लिए भूमिगत शाफ्ट (गहराई ≥ पंप शाफ्ट लंबाई) का निर्माण करें।

• डेटा सुधार:सीएफडी मॉडलिंग पाइपलाइन प्रतिरोध के कारण होने वाली इनलेट दबाव हानि की भरपाई करती है।

III. क्षेत्र परीक्षण: वास्तविक दुनिया सत्यापन

1. परीक्षण सिद्धांत

• परिचालन समायोजन: हेड ड्रॉप बिंदुओं की पहचान करने के लिए वाल्व थ्रॉटलिंग या वीएफडी गति परिवर्तन के माध्यम से इनलेट दबाव को नियंत्रित करें।

• मुख्य सूत्र:

एनपीएसएचआर=एनपीएसएचआर=ρgPin+2gvin2−ρgPv

(इनलेट दबाव पिन, वेग vin, और द्रव तापमान को मापने की आवश्यकता है।)

प्रक्रिया

इनलेट फ्लेंज पर उच्च सटीकता वाले दबाव सेंसर स्थापित करें।

प्रवाह, दाब और दबाव को रिकॉर्ड करते हुए धीरे-धीरे इनलेट वाल्व को बंद करें।

एनपीएसएचआर विभक्ति बिंदु की पहचान करने के लिए हेड बनाम इनलेट दबाव वक्र का आरेख बनाएं।

2.चुनौतियाँ और समाधान

• हस्तक्षेप कारक:

· पाइप कंपन → कंपन-रोधी माउंट स्थापित करें।

· गैस प्रवेश → इनलाइन गैस सामग्री मॉनिटर का उपयोग करें।

• सटीकता में वृद्धि:

· एकाधिक मापों का औसत.

· कंपन स्पेक्ट्रा का विश्लेषण करें (कैविटेशन प्रारंभ 1-4 kHz ऊर्जा स्पाइक्स को ट्रिगर करता है)।

IV. स्केल-डाउन मॉडल परीक्षण: लागत-प्रभावी अंतर्दृष्टि

1. समानता सिद्धांत आधार

•स्केलिंग कानून: विशिष्ट गति ns बनाए रखें; प्ररितक आयामों को इस प्रकार मापें:

· क्यूएमक्यू=(डीएमडी)3,एचएमएच=(डीएमडी)2

•मॉडल डिजाइन:  1:2 से 1:5 पैमाने अनुपात; सामग्री और सतह खुरदरापन की प्रतिकृति।

2. वर्टिकल टर्बाइन पंप के लाभ

•अंतरिक्ष अनुकूलता: लघु-शाफ्ट मॉडल मानक परीक्षण रिगों में फिट होते हैं।

•लागत बचत: परीक्षण लागत पूर्ण पैमाने के प्रोटोटाइप के 10-20% तक कम हो गई।

त्रुटि स्रोत और सुधार

•स्केल प्रभाव:  रेनॉल्ड्स संख्या विचलन → अशांति सुधार मॉडल लागू करें।

•सतह खुरदरापन:  घर्षण हानि की भरपाई के लिए मॉडल को Ra≤0.8μm तक पॉलिश करें।

V. डिजिटल सिमुलेशन: वर्चुअल परीक्षण क्रांति

1. सीएफडी मॉडलिंग

•प्रक्रिया:

पूर्ण-प्रवाह-पथ 3D मॉडल बनाएं.

बहुचरणीय प्रवाह (जल + वाष्प) और गुहिकायन मॉडल (जैसे, श्नेर-सॉयर) को कॉन्फ़िगर करें।

3% हेड ड्रॉप होने तक दोहराएं; NPSHr निकालें।

• सत्यापन: सीएफडी परिणाम केस अध्ययनों में भौतिक परीक्षणों से ≤8% विचलन दर्शाते हैं।

2. मशीन लर्निंग भविष्यवाणी

• डेटा-संचालित दृष्टिकोण:  ऐतिहासिक डेटा पर प्रतिगमन मॉडल को प्रशिक्षित करना; एनपीएसएचआर की भविष्यवाणी करने के लिए इनपुट प्ररितक पैरामीटर (डी2, β2, आदि)।

• फ़ायदा: भौतिक परीक्षण को समाप्त करता है, डिजाइन चक्र को 70% तक कम करता है।

निष्कर्ष: "अनुभवजन्य अनुमान" से "मात्रात्मक परिशुद्धता" तक

वर्टिकल टर्बाइन पंप कैविटेशन परीक्षण को इस गलत धारणा को दूर करना होगा कि "अद्वितीय संरचनाएं सटीक परीक्षण को रोकती हैं।" बंद/खुले-लूप रिग, फील्ड टेस्ट, स्केल्ड मॉडल और डिजिटल सिमुलेशन को मिलाकर, इंजीनियर डिजाइन और रखरखाव रणनीतियों को अनुकूलित करने के लिए NPSHr की मात्रा निर्धारित कर सकते हैं। जैसे-जैसे हाइब्रिड परीक्षण और AI उपकरण आगे बढ़ेंगे, कैविटेशन प्रदर्शन पर पूर्ण दृश्यता और नियंत्रण प्राप्त करना मानक अभ्यास बन जाएगा।