Кавитация жасырын қауіп болып табылады  тік турбиналық сорғы  діріл, шу және жұмыс дөңгелегі эрозиясын тудыратын, бұл апатты ақауларға әкелуі мүмкін. Дегенмен, олардың бірегей құрылымы (білік ұзындығы ондаған метрге дейін) және күрделі орнату арқасында тік турбиналық сорғылар үшін кавитация өнімділігін сынау (NPSHr анықтау) айтарлықтай қиындықтар тудырады.

I. Жабық контурлы сынақ қондырғысы: дәлдік пен кеңістіктік шектеулер

1.Тестілеу принциптері мен процедуралары

• Негізгі жабдық: Кіріс қысымын дәл бақылауға арналған жабық контурлы жүйе (вакуумдық сорғы, тұрақтандырғыш резервуары, шығын өлшегіш, қысым сенсорлары).

• Процедура:

· Сорғы жылдамдығы мен ағын жылдамдығын түзетіңіз.

· Басы 3%-ға төмендегенше кіріс қысымын біртіндеп төмендетіңіз (NPSHr анықтау нүктесі).

· Критикалық қысымды жазып алыңыз және NPSHr есептеңіз.

• Деректер дәлдігі: ±2%, ISO 5199 стандарттарына сәйкес.

2. Тік турбиналық сорғылар үшін қиындықтар

• Кеңістіктегі шектеулер: Стандартты жабық контурлы бұрғылау қондырғыларының тік биіктігі ≤5 м, ұзын білікті сорғылармен үйлеспейді (біліктердің әдеттегі ұзындығы: 10–30 м).

• Динамикалық мінез-құлық бұрмалануы: біліктерді қысқарту сыни жылдамдықтарды және діріл режимдерін өзгертеді, сынақ нәтижелерін бұрмалайды.

3. Өнеркәсіптік қолданбалар

• Қолдану жағдайлары: қысқа білікті терең ұңғыма сорғылары (білік ≤5 м), прототипі ҒЗТКЖ.

• Жағдайды зерттеу: Сорғы өндірушісі 22 тұйық цикл сынағы арқылы жұмыс дөңгелегінің дизайнын оңтайландырғаннан кейін NPSHr мәнін 200%-ға төмендетті.

II. Ашық контурлы сынақ қондырғысы: икемділік пен дәлдікті теңестіру

1. Тестілеу принциптері

• Ашық жүйе:Кіріс қысымын бақылау үшін резервуардағы сұйықтық деңгейінің айырмашылығын немесе вакуумдық сорғыларды пайдаланады (қарапайымырақ, бірақ дәлдігі аз).

• Негізгі жаңартулар:

· Жоғары дәлдіктегі дифференциалды қысым таратқыштары (қате ≤0.1% FS).

· Дәстүрлі турбиналық есептегіштерді алмастыратын лазерлік шығын өлшегіштері (±0.5% дәлдік).

2. Тік турбиналық сорғыларды бейімдеу

• Терең ұңғымаларды модельдеу: батыру шарттарын қайталау үшін жер асты біліктерін (тереңдігі ≥ сорғы білігінің ұзындығы) тұрғызыңыз.

• Деректерді түзету:CFD модельдеу құбыр кедергісінен туындаған кіріс қысымының жоғалуын өтейді.

III. Далалық тестілеу: нақты әлем бойынша тексеру

1. Тестілеу принциптері

• Жұмыстық реттеулер: клапанның дроссельі арқылы кіріс қысымын модуляциялаңыз немесе бастың құлау нүктелерін анықтау үшін VFD жылдамдығын өзгерту.

• Негізгі формула:

NPSHr=NPSHr=ρgPin+2gvin2−ρgPv

(Кіріс қысымын, винт жылдамдығын және сұйықтық температурасын өлшеуді қажет етеді.)

рәсім

Кіріс фланеціне жоғары дәлдіктегі қысым датчиктерін орнатыңыз.

Ағынды, қысымды және қысымды жазу кезінде кіріс клапандарын біртіндеп жабыңыз.

NPSHr иілу нүктесін анықтау үшін басы мен кіріс қысымының қисығын салыңыз.

2. Қиындықтар мен шешімдер

• Кедергі факторлары:

· Құбыр дірілі → Дірілге қарсы тіректерді орнатыңыз.

· Газды тарту → Кірістірілген газ мазмұны мониторларын пайдаланыңыз.

• Дәлдік жақсартулары:

· Орташа бірнеше өлшемдер.

· Діріл спектрлерін талдаңыз (кавитацияның басталуы 1–4 кГц энергияның жоғарылауын тудырады).

IV. Кішірейтілген модельді тестілеу: үнемді түсініктер

1. Ұқсастық теориясының негізі

• Масштабтау заңдары: Нақты жылдамдықты сақтау; Шкаланың жұмыс дөңгелегінің өлшемдері:

· QmQ=(DmD)3,HmH=(DmD)2

•Үлгі дизайны:  1:2-ден 1:5-ке дейінгі шкала қатынасы; қайталанатын материалдар мен бетінің кедір-бұдыры.

2. Тік турбиналық сорғының артықшылықтары

• Кеңістікпен үйлесімділік: Қысқа білік үлгілері стандартты сынақ қондырғыларына сәйкес келеді.

•Шығындарды үнемдеу: Тестілеу шығындары толық масштабты прототиптердің 10-20% дейін төмендеді.

Қате көздері және түзетулер

•масштаб әсерлері:  Рейнольдс санының ауытқулары → Турбуленттілік түзету үлгілерін қолданыңыз.

•Беттің кедір-бұдырлығы:  Үйкеліс шығындарын өтеу үшін Ra≤0.8μm дейін поляк үлгілері.

V. Сандық модельдеу: виртуалды тестілеу революциясы

1. CFD модельдеу

•Процесс:

Толық ағынды 3D үлгілерін жасаңыз.

Көпфазалы ағынды (су + бу) және кавитация үлгілерін (мысалы, Schnerr-Sauer) конфигурациялаңыз.

3% бас төмендегенше қайталаңыз; NPSHr шығарып алыңыз.

• Валидация: CFD нәтижелері жағдайлық зерттеулерде физикалық сынақтардан ≤8% ауытқуды көрсетеді.

2. Машиналық оқытуды болжау

• Деректерге негізделген тәсіл:  Тарихи деректерге регрессия модельдерін үйрету; NPSHr болжау үшін кіріс дөңгелегі параметрлері (D2, β2, т.б.).

• Артықшылығы: Физикалық тестілеуді жояды, дизайн циклдерін 70% қысқартады.

Қорытынды: «Эмпирикалық болжамнан» «Сандық дәлдікке»

Тік турбиналық сорғы кавитациясын сынау «бірегей құрылымдар дәл сынақтан өтуге кедергі келтіреді» деген қате пікірді жеңуі керек. Жабық/ашық контурлы қондырғыларды, далалық сынақтарды, масштабты модельдерді және цифрлық модельдеулерді біріктіру арқылы инженерлер дизайн мен техникалық қызмет көрсету стратегияларын оңтайландыру үшін NPSHr санын анықтай алады. Гибридті тестілеу және AI құралдары алға жылжыған сайын, толық көрінуге және кавитация өнімділігін бақылауға қол жеткізу стандартты тәжірибеге айналады.