Tako uporabniki kot proizvajalci pričakujejo aksialna črpalka z deljenim ohišjem da vedno deluje na točki najboljše učinkovitosti (BEP). Na žalost večina črpalk zaradi številnih razlogov odstopa od BEP (ali deluje z delno obremenitvijo), vendar se odstopanje spreminja. Zaradi tega je treba razumeti pojave toka pri delni obremenitvi.

Delovanje pri delni obremenitvi

Delovanje z delno obremenitvijo se nanaša na stanje delovanja črpalke, ki ne doseže polne obremenitve (običajno projektna točka ali točka najboljše učinkovitosti).

Navidezni pojavi črpalke pri delni obremenitvi

Ko aksialna črpalka z deljenim ohišjem deluje pri delni obremenitvi, običajno pride do: notranjega reflowa, nihanja tlaka (tj. tako imenovane vzbujalne sile), povečane radialne sile, povečanih vibracij in povečanega hrupa. V hujših primerih lahko pride tudi do poslabšanja delovanja in kavitacije.

Vznemirljiva sila in vir

V pogojih delne obremenitve pride do ločitve toka in recirkulacije v rotorju in difuzorju ali spirali. Posledično nastajajo nihanja tlaka okoli rotorja, kar ustvarja tako imenovano vznemirljivo silo, ki deluje na rotor črpalke. Pri visokohitrostnih črpalkah te nestabilne hidravlične sile običajno močno presegajo mehanske neuravnotežene sile in so zato običajno glavni vir vzbujanja vibracij.

Recirkulacija toka iz difuzorja ali spirale nazaj v rotor in iz rotorja nazaj na sesalno odprtino povzroči močno interakcijo med tema komponentama. To ima velik vpliv na stabilnost krivulje višina-pretok in vzbujalne sile.

Tekočina, ki kroži iz difuzorja ali spirale, prav tako sodeluje s tekočino med stransko steno rotorja in ohišjem. Zato vpliva na aksialni potisk in tekočino, ki teče skozi režo, kar ima velik vpliv na dinamično zmogljivost rotorja črpalke. Da bi torej razumeli vibracije rotorja črpalke, je treba razumeti pojave toka pri delni obremenitvi.

Pojavi toka tekočine pri delni obremenitvi

Ko se razlika med točko obratovalnega stanja in projektno točko (običajno točko najboljše učinkovitosti) postopoma povečuje (premik proti smeri majhnega pretoka), bo na rotorju ali lopaticah difuzorja nastalo nestabilno gibanje tekočine zaradi neugodnega pristopnega toka, kar bo povzročilo ločitev toka (de-flow) in mehanske vibracije, ki jih spremlja povečan hrup in kavitacija. Pri delovanju z delno obremenitvijo (tj. z nizkimi pretoki) profili lopatic kažejo zelo nestabilne pretočne pojave - tekočina ne more slediti obrisu sesalne strani lopatic, kar vodi do ločitve relativnega toka. Ločevanje mejne plasti tekočine je nestabilen tokovni proces in močno moti odklon in obračanje tekočine na profilih lopatic, kar je potrebno za glavo. To vodi do nihanja tlaka obdelane tekočine v pretočni poti črpalke ali komponent, povezanih s črpalko, vibracij in hrupa. Poleg ločevanja mejne plasti tekočine so vztrajno neugodne značilnosti delovanja delne obremenitve razdeljen primer črpalko vpliva tudi nestabilnost recirkulacije zunanje delne obremenitve na vstopu v rotor (vstopni povratni tok) in notranje recirkulacije delne obremenitve na izstopu iz rotorja (izstopni povratni tok). Zunanja recirkulacija na vstopu v rotor se pojavi, če obstaja velika razlika med pretokom (spodnji tok) in projektno točko. V pogojih delne obremenitve je smer toka vstopne recirkulacije nasprotna smeri glavnega toka v sesalni cevi - zaznati jo je mogoče na razdalji, ki ustreza več premerom sesalne cevi v nasprotni smeri glavnega toka. Razširitev aksialnega toka recirkulacije omejujejo na primer predelne stene, kolena in spremembe prereza cevi. Če aksialni razcep črpalka za ohišje z visoko glavo in visoko močjo motorja deluje pri delni obremenitvi, minimalni meji ali celo pri mrtvi točki, se bo velika izhodna moč gonilnika prenesla na tekočino, s katero se upravlja, zaradi česar bo njena temperatura hitro narasla. To bo povzročilo uparjanje črpanega medija, kar bo poškodovalo črpalko (zaradi zamašitve reže) ali celo povzročilo, da črpalka poči (zvišanje parnega tlaka).

Najmanjši stalen stabilen pretok

Ali je za isto črpalko njen najmanjši stalni stabilni pretok (ali odstotek pretoka točke najboljše učinkovitosti) enak, ko deluje s fiksno in spremenljivo hitrostjo?

Odgovor je pritrdilen. Ker je najmanjši neprekinjeni stabilni pretok aksialne črpalke z ločenim ohišjem povezan s sesalno specifično hitrostjo, se po določitvi velikosti strukture tipa črpalke (komponente, ki prehajajo tok) določi njena sesalna specifična hitrost in območje, v katerem črpalka lahko stabilno deluje (večja kot je specifična hitrost sesanja, manjše je območje stabilnega delovanja črpalke), to pomeni, da se določi minimalni neprekinjeni stabilni pretok črpalke. Zato je za črpalko z določeno strukturno velikostjo, ne glede na to, ali deluje s fiksno hitrostjo ali spremenljivo hitrostjo, njen najmanjši stalni stabilni pretok (ali odstotek pretoka točke najboljše učinkovitosti) enak.