И пользователи, и производители ожидают Осевой насос с разъемным корпусом всегда работать с максимальной эффективностью (BEP). К сожалению, по многим причинам большинство насосов отклоняются от BEP (или работают с частичной нагрузкой), но отклонения варьируются. По этой причине необходимо понимать явления потока при частичной нагрузке.

Работа с частичной нагрузкой

Работа при частичной нагрузке означает рабочее состояние насоса, в котором не достигается полная нагрузка (обычно расчетная точка или точка наилучшего КПД).

Явные явления в работе насоса при частичной нагрузке

Когда Осевой насос с разъемным корпусом работает при частичной нагрузке, обычно возникают: внутреннее оплавление, колебания давления (т. е. так называемая возбуждающая сила), увеличение радиальной силы, увеличение вибрации и увеличение шума. В тяжелых случаях также может возникнуть ухудшение производительности и кавитация.

Возбуждающая сила и источник

В условиях частичной нагрузки происходит разделение потока и рециркуляция в рабочем колесе и диффузоре или улитке. В результате вокруг рабочего колеса возникают колебания давления, которые создают так называемую возбуждающую силу, действующую на ротор насоса. В высокоскоростных насосах эти нестабильные гидравлические силы обычно намного превышают силы механического дисбаланса и поэтому обычно являются основным источником возбуждения вибрации.

Рециркуляция потока из диффузора или улитки обратно в рабочее колесо и из рабочего колеса обратно во всасывающее отверстие вызывает сильное взаимодействие между этими компонентами. Это оказывает большое влияние на стабильность кривой напор-поток и силы возбуждения.

Жидкость, рециркулируемая из диффузора или улитки, также взаимодействует с жидкостью между боковой стенкой рабочего колеса и корпусом. Следовательно, это оказывает влияние на осевое усилие и течение жидкости через зазор, что, в свою очередь, оказывает большое влияние на динамические характеристики ротора насоса. Следовательно, чтобы понять вибрацию ротора насоса, необходимо понять явления потока при частичной нагрузке.

Явления течения жидкости при частичной нагрузке

По мере постепенного увеличения разницы между точкой рабочего состояния и расчетной точкой (обычно точкой наилучшего КПД) (смещаясь в сторону малого потока) на лопатках рабочего колеса или диффузора из-за неблагоприятного приближения потока будет формироваться неустойчивое движение жидкости, что приведет к отрыву потока (дерастечности) и механической вибрации, сопровождающейся повышенным шумом и кавитацией. При работе с частичной нагрузкой (т.е. с низким расходом) профили лопаток демонстрируют очень нестабильные явления потока – жидкость не может следовать контуру всасывающей стороны лопаток, что приводит к отрыву относительного потока. Отрыв пограничного слоя жидкости представляет собой неустойчивый процесс течения и сильно мешает отклонению и повороту жидкости на профилях лопаток, необходимому для напора. Это приводит к пульсациям давления перерабатываемой жидкости в проточном тракте насоса или компонентах, подключенных к насосу, вибрациям и шуму. Помимо отрыва пограничного слоя жидкости, постоянно неблагоприятные характеристики работы при частичной нагрузке разделенный корпус На насос также влияет нестабильность внешней рециркуляции частичной нагрузки на входе рабочего колеса (входной обратный поток) и внутренней рециркуляции частичной нагрузки на выходе рабочего колеса (выходной обратный поток). Внешняя рециркуляция на входе в рабочее колесо возникает при большой разнице между расходом (недоливом) и расчетной точкой. В условиях частичной нагрузки направление потока рециркуляции на входе противоположно направлению основного потока во всасывающей трубе – его можно обнаружить на расстоянии, соответствующем нескольким диаметрам всасывающей трубы в направлении, противоположном основному потоку. Расширение осевого потока рециркуляции ограничивается, например, перегородками, коленами и изменениями поперечного сечения трубы. Если осевой раскол корпус насоса с высоким напором и высокой мощностью двигателя, работает при частичной нагрузке, минимальном пределе или даже в мертвой точке, высокая выходная мощность привода будет передаваться перекачиваемой жидкости, что приводит к быстрому повышению ее температуры. Это, в свою очередь, приведет к испарению перекачиваемой среды, что приведет к повреждению насоса (из-за заклинивания зазора) или даже к взрыву насоса (повышение давления паров).

Минимальный непрерывный стабильный расход

Для одного и того же насоса одинаков ли его минимальный постоянный стабильный расход (или процент от расхода в точке наилучшей эффективности), когда он работает с фиксированной и переменной скоростью?

Ответ: да. Поскольку минимальная постоянная стабильная подача осевого насоса с разъемным корпусом связана с удельной скоростью всасывания, после определения размера конструкции типа насоса (проходных компонентов) определяется его удельная скорость всасывания и диапазон, в котором насос может стабильно работать (чем больше удельная скорость всасывания, тем меньше диапазон стабильной работы насоса), то есть определяется минимальная непрерывная стабильная подача насоса. Следовательно, для насоса с определенным размером конструкции, независимо от того, работает ли он с фиксированной или переменной скоростью, его минимальный постоянный стабильный расход (или процент от расхода в точке наилучшей эффективности) одинаков.