Кавитација је скривена претња за  вертикална турбинска пумпа  рад, изазивајући вибрације, буку и ерозију радног кола што може довести до катастрофалних кварова. Међутим, због њихове јединствене структуре (дужине осовине до десетина метара) и сложене инсталације, испитивање перформанси кавитације (одређивање НПСХр) за вертикалне турбинске пумпе представља значајан изазов.

И. Тестна опрема затворене петље: Прецизност наспрам просторних ограничења

1. Принципи и процедуре тестирања

• Основна опрема: Систем затворене петље (вакум пумпа, резервоар стабилизатора, мерач протока, сензори притиска) за прецизну контролу улазног притиска.

• Процедура:

· Поправите брзину пумпе и проток.

· Постепено смањивати улазни притисак док висина не падне за 3% (тачка дефиниције НПСХр).

· Забележите критични притисак и израчунајте НПСХр.

• Тачност података: ±2%, у складу са ИСО 5199 стандардима.

2. Изазови за вертикалне турбинске пумпе

• Ограничења простора: Стандардне платформе затворене петље имају ≤5 м вертикалне висине, некомпатибилне са пумпама са дугим вратилом (типична дужина осовине: 10–30 м).

• Изобличење динамичког понашања: Скраћивање осовина мења критичне брзине и режиме вибрација, искривљује резултате теста.

3. Примене у индустрији

• Случајеви употребе: Пумпе за дубоке бунаре са кратким вратилом (окрет ≤5 м), прототип за истраживање и развој.

• Студија случаја: Произвођач пумпи је смањио НПСХр за 22% након оптимизације дизајна радног кола путем 200 тестова затворене петље.

ИИ. Отворени тестни уређај: балансирање флексибилности и тачности

1. Принципи тестирања

• Отвори систем:Користи разлике у нивоу течности у резервоару или вакуум пумпе за контролу улазног притиска (једноставније, али мање прецизно).

• Кључне надоградње:

· Предајници диференцијалног притиска високе прецизности (грешка ≤0.1% ФС).

· Ласерски мерачи протока (±0.5% тачности) замењују традиционалне турбинске мераче.

2. Адаптације вертикалне турбинске пумпе

• Симулација дубоког бунара: Изградите подземна окна (дубина ≥ дужина осовине пумпе) да бисте поновили услове урањања.

• Исправка података:ЦФД моделирање компензује губитке улазног притиска узроковане отпором цевовода.

ИИИ. Тестирање на терену: валидација у стварном свету

1. Принципи тестирања

• Оперативна подешавања: Модулирајте улазни притисак преко пригушивања вентила или промене брзине ВФД да бисте идентификовали тачке пада главе.

• Кључна формула:

НПСХр=НПСХр=ρгПин+2гвин2−ρгПв

(Захтева мерење улазног притиска Пин, брзине вин и температуре флуида.)

Поступак

Инсталирајте сензоре притиска високе прецизности на улазној прирубници.

Постепено затворите улазне вентиле док бележите проток, висину и притисак.

Нацртајте криву главе у односу на улазни притисак да бисте идентификовали тачку прегиба НПСХр.

2. Изазови и решења

• Фактори интерференције:

· Вибрације цеви → Инсталирајте антивибрационе држаче.

· Увлачење гаса → Користите уграђене мониторе садржаја гаса.

• Побољшања тачности:

· Просечна вишеструка мерења.

· Анализирајте спектре вибрација (почетак кавитације покреће енергетске скокове од 1–4 кХз).

ИВ. Тестирање смањеног модела: исплативи увиди

1. Основа теорије сличности

• Закони о скалирању: Одржавати специфичну брзину нс; димензије радног кола као:

· КмК=(ДмД)3,ХмХ=(ДмД)2

• Дизајн модела:  размере 1:2 до 1:5; реплика материјала и храпавости површине.

2. Предности вертикалне турбинске пумпе

• Компатибилност са простором: Модели са кратким вратилом одговарају стандардним уређајима за испитивање.

• Уштеде трошкова: Трошкови тестирања смањени су на 10–20% прототипова у пуној величини.

Извори и исправке грешака

• Ефекти скале:  Одступања Рејнолдсовог броја → Применити моделе корекције турбуленције.

• Храпавост површине:  Пољски модели до Ра≤0.8μм да би се надокнадили губици трења.

В. Дигитална симулација: виртуелна револуција у тестирању

1. ЦФД моделирање

•Процес:

Направите 3Д моделе пуног пута.

Конфигуришите вишефазни ток (вода + пара) и моделе кавитације (нпр. Сцхнерр-Сауер).

Понављајте до 3% пада главе; екстракт НПСХр .

• Валидација: ЦФД резултати показују ≤8% одступања од физичких тестова у студијама случаја.

2. Предвиђање машинског учења

• Приступ заснован на подацима:  Обучите регресионе моделе на историјским подацима; улазне параметре радног кола (Д2, β2, итд.) за предвиђање НПСХр.

• Предност: Елиминише физичко тестирање, смањујући циклусе дизајна за 70%.

Закључак: Од "емпиријског нагађања" до "квантифициране прецизности"

Испитивање кавитације вертикалне турбинске пумпе мора да превазиђе заблуду да „јединствене структуре онемогућавају тачно тестирање“. Комбиновањем опреме затворене/отворене петље, тестова на терену, скалираних модела и дигиталних симулација, инжењери могу квантификовати НПСХр да би оптимизовали дизајн и стратегије одржавања. Како хибридно тестирање и АИ алати буду напредовали, постизање пуне видљивости и контроле над перформансама кавитације постаће стандардна пракса.