1. Доңғалақ аралығының анықтамасы және негізгі әсерлері

Доңғалақтың аралығы әдетте 0.2 мм-ден 0.5 мм-ге дейінгі аралықтағы жұмыс доңғалағы мен сорғы корпусы (немесе бағыттаушы қалақ сақинасы) арасындағы радиалды саңылауды білдіреді. Бұл алшақтық өнімділікке айтарлықтай әсер етеді  көп сатылы тік турбиналық сорғылар екі негізгі аспектіде:

● Гидравликалық жоғалтулар: шамадан тыс саңылаулар ағып кету ағынын арттырады, көлемдік тиімділікті төмендетеді; шамадан тыс кішкентай саңылаулар үйкеліс тозуын немесе кавитацияны тудыруы мүмкін.

● Ағын сипаттамалары: саңылау өлшемі жұмыс дөңгелегінің шығысындағы ағынның біркелкілігіне тікелей әсер етеді, осылайша басы мен тиімділік қисықтарына әсер етеді.

2. Доңғалақ саңылауларын оңтайландырудың теориялық негіздері

2.1 Көлемдік тиімділікті арттыру

Көлемдік тиімділік (ηₛ) нақты шығыс ағынының теориялық ағынға қатынасы ретінде анықталады:

ηₛ = 1 − QQleak

мұндағы Qleak - жұмыс дөңгелегінің саңылауынан туындаған ағып кету ағыны. Саңылауды оңтайландыру ағып кетуді айтарлықтай азайтады. Мысалы:

● Саңылауды 0.3 мм-ден 0.2 мм-ге дейін азайту ағып кетуді 15–20%-ға азайтады.

● Көп сатылы сорғыларда кезеңдер бойынша жинақталған оңтайландыру жалпы тиімділікті 5–10%-ға жақсартады.

2.2 Гидравликалық шығындарды азайту

Саңылауды оңтайландыру жұмыс дөңгелегінің шығысындағы ағынның біркелкілігін жақсартады, турбуленттілікті азайтады және осылайша бас жоғалтуды азайтады. Мысалы:

● CFD модельдеулері аралықты 0.4 мм-ден 0.25 мм-ге дейін азайту турбуленттік кинетикалық энергияны 30%-ға төмендететінін көрсетеді, бұл білік қуатын тұтынудың 4-6%-ға төмендеуіне сәйкес келеді.

2.3 Кавитация өнімділігін арттыру

Үлкен саңылаулар кірістегі қысымның пульсациясын күшейтіп, кавитация қаупін арттырады. Саңылауды оңтайландыру ағынды тұрақтандырады және NPSHr (таза оң сору басы) маржасын жоғарылатады, әсіресе төмен ағын жағдайында тиімді.

3. Эксперименттік тексеру және инженерлік жағдайлар

3.1 Зертханалық сынақ деректері

ҒЗИ салыстырмалы сынақтар жүргізді көп сатылы тік турбиналық сорғы (параметрлері: 2950 айн/мин, 100 м³/сағ, 200 м басы).

3.2 Өнеркәсіптік қолдану мысалдары

● Мұнай-химия циркуляциялық сорғыны қайта жаңарту: Мұнай өңдеу зауыты жұмыс дөңгелегі аралығын 0.4 мм-ден 0.28 мм-ге дейін қысқартып, жыл сайынғы энергияны 120 кВт·сағ үнемдеуге және пайдалану шығындарын 8%-ға қысқартуға қол жеткізді.

● Теңіз платформасындағы айдау сорғысын оңтайландыру: саңылауды (±0.02 мм) бақылау үшін лазерлік интерферометрияны пайдалану арқылы сорғының көлемдік тиімділігі 81%-дан 89%-ға дейін жақсарып, шамадан тыс бос орындардан туындаған діріл мәселелерін шешеді.

4. Оңтайландыру әдістері және іске асыру қадамдары

4.1 Аралықты оңтайландырудың математикалық моделі

Ортадан тепкіш сораптың ұқсастық заңдары мен түзету коэффициенттеріне сүйене отырып, саңылау мен тиімділік арасындағы байланыс:

η = η₀(1 − k·δD)

мұндағы δ - саңылау мәні, D - жұмыс дөңгелегі диаметрі, k - эмпирикалық коэффициент (әдетте 0.1–0.3).

4.2 Негізгі енгізу технологиялары

●Дәл өндіріс: CNC машиналары мен тегістеу құралдары жұмыс дөңгелегі мен қаптамалары үшін микрометр деңгейіндегі дәлдікке (IT7–IT8) жетеді.

●In-situ өлшеу: Лазерлік туралау құралдары мен ультрадыбыстық қалыңдық өлшеуіштері ауытқуларды болдырмау үшін құрастыру кезінде бос жерлерді бақылайды.

● Динамикалық реттеу: Жоғары температура немесе коррозиялық орталар үшін болт негізіндегі дәл баптауы бар ауыстырылатын тығыздағыш сақиналар қолданылады.

4.3 Қарастырулар

● Үйкеліс-тозу балансы: Кішігірім саңылаулар механикалық тозуды арттырады; материалдың қаттылығы (мысалы, жұмыс дөңгелегі үшін Cr12MoV, қаптамалар үшін HT250) және жұмыс жағдайлары теңгерімді болуы керек.

● Жылулық кеңею өтемі: Резервтелген бос орындар (0.03–0.05 мм) жоғары температураны қолдану үшін қажет (мысалы, ыстық май сорғылары).

5. Болашақ трендтер

●Сандық дизайн: AI негізіндегі оңтайландыру алгоритмдері (мысалы, генетикалық алгоритмдер) оңтайлы бос орындарды жылдам анықтайды.

●Қосымша өндіріс: Металл 3D басып шығару құрастыру қателерін азайта отырып, доңғалақ корпусының біріктірілген конструкцияларына мүмкіндік береді.

●Смарт мониторинг: Сандық егіздермен жұптастырылған талшықты-оптикалық сенсорлар нақты уақыттағы алшақтықты бақылауға және өнімділіктің төмендеуін болжауға мүмкіндік береді.

қорытынды

Доңғалақ аралығын оңтайландыру көп сатылы тік турбиналық сорғы тиімділігін арттырудың ең тікелей әдістерінің бірі болып табылады. Дәл өндірісті, динамикалық реттеуді және интеллектуалды бақылауды біріктіру тиімділікті 5–15% арттыруға, қуат тұтынуды азайтуға және техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтуға болады. Өндіріс пен аналитика саласындағы жетістіктермен саңылауларды оңтайландыру жоғары дәлдік пен интеллектке қарай дамып, сорғы энергиясын қайта жабдықтаудың негізгі технологиясына айналады.

Ескерту: Тәжірибелік инженерлік шешімдер орта қасиеттерді, жұмыс жағдайларын және өмірлік цикл құнын (LCC) талдау арқылы расталған шығындар шектеулерін біріктіруі керек.