1. Ufafanuzi na Athari Muhimu za Pengo la Impeller

Pengo la impela hurejelea kibali cha mionzi kati ya impela na kifuko cha pampu (au pete ya vane ya mwongozo), kwa kawaida huanzia 0.2 mm hadi 0.5 mm. Pengo hili huathiri kwa kiasi kikubwa utendaji wa  pampu za turbine za wima za hatua nyingi katika nyanja kuu mbili:

● Hasara za Hydraulic: Mapungufu mengi huongeza mtiririko wa kuvuja, kupunguza ufanisi wa volumetric; mapengo madogo kupita kiasi yanaweza kusababisha kuvaa kwa msuguano au cavitation.

● Sifa za Mtiririko: Ukubwa wa pengo huathiri moja kwa moja usawa wa mtiririko kwenye sehemu ya kuleta impela, na hivyo kuathiri mikondo ya kichwa na ufanisi.

2. Msingi wa Kinadharia wa Uboreshaji wa Pengo la Impeller

2.1 Uboreshaji wa Ufanisi wa Volumetric

Ufanisi wa ujazo (ηₛ) hufafanuliwa kama uwiano wa mtiririko halisi wa pato kwa mtiririko wa kinadharia:

ηₛ = 1 − QQleak

ambapo Qleak ni mtiririko wa uvujaji unaosababishwa na pengo la impela. Kuboresha pengo kwa kiasi kikubwa hupunguza uvujaji. Kwa mfano:

● Kupunguza pengo kutoka 0.3 mm hadi 0.2 mm hupunguza uvujaji kwa 15-20%.

● Katika pampu za hatua nyingi, uboreshaji limbikizi katika hatua zote unaweza kuboresha ufanisi wa jumla kwa 5-10%.

2.2 Kupunguza Upotevu wa Hydraulic

Kuboresha pengo huboresha usawa wa mtiririko kwenye pakiti ya impela, kupunguza mtikisiko na hivyo kupunguza upotezaji wa kichwa. Kwa mfano:

● Uigaji wa CFD unaonyesha kuwa kupunguza pengo kutoka 0.4 mm hadi 0.25 mm hupunguza nishati ya kinetiki yenye msukosuko kwa 30%, inayolingana na punguzo la 4-6% la matumizi ya nguvu ya shimoni.

2.3 Uboreshaji wa Utendaji wa Cavitation

Mapungufu makubwa huzidisha mipigo ya shinikizo kwenye ghuba, na kuongeza hatari ya cavitation. Kuboresha mwango huimarisha mtiririko na kuinua ukingo wa NPSHr (kichwa chanya cha kunyonya), haswa hufanya kazi chini ya hali ya mtiririko wa chini.

3. Uthibitishaji wa Majaribio na Kesi za Uhandisi

3.1 Data ya Uchunguzi wa Maabara

Taasisi ya utafiti ilifanya majaribio linganishi kwenye a pampu ya turbine ya wima ya hatua nyingi (vigezo: 2950 rpm, 100 m³ / h, 200 m kichwa).

3.2 Mifano ya Matumizi ya Viwanda

● Urejeshaji wa Pampu ya Mzunguko wa Petrokemikali: Kiwanda cha kusafisha kilipunguza pengo la msukumo kutoka 0.4 mm hadi 0.28 mm, na kufikia akiba ya kila mwaka ya nishati ya kW 120 na punguzo la 8% la gharama za uendeshaji.

● Uboreshaji wa Pampu ya Kudunga Miundo ya Ufuo: Kwa kutumia kiingilizi cha leza kudhibiti mwango (± 0.02 mm), ufanisi wa ujazo wa pampu uliboreshwa kutoka 81% hadi 89%, kutatua masuala ya mtetemo yaliyosababishwa na mapengo mengi.

4. Mbinu za Uboreshaji na Hatua za Utekelezaji

4.1 Muundo wa Hisabati kwa Uboreshaji wa Pengo

Kulingana na sheria za kufanana kwa pampu ya katikati na vigawo vya kusahihisha, uhusiano kati ya pengo na ufanisi ni:

η = η₀(1 − k·δD)

ambapo δ ni thamani ya pengo, D ni kipenyo cha impela, na k ni mgawo wa majaribio (kawaida 0.1–0.3).

4.2 Teknolojia Muhimu za Utekelezaji

●Usahihi wa Utengenezaji: Mashine za CNC na zana za kusaga hufikia usahihi wa kiwango cha mita ndogo (IT7–IT8) kwa visukumizi na vifungashio.

●Kipimo cha In-Situ: Zana za upatanishi wa laser na vipimo vya unene wa ultrasonic hufuatilia mapengo wakati wa kuunganisha ili kuepuka kupotoka.

● Marekebisho Yanayobadilika: Kwa vyombo vya habari vya joto la juu au babuzi, pete za kuziba zinazoweza kubadilishwa na urekebishaji mzuri wa msingi wa bolt hutumiwa.

4.3 Mazingatio

● Mizani ya Kuvaa Msuguano: Upungufu wa mapungufu huongeza kuvaa kwa mitambo; ugumu wa nyenzo (kwa mfano, Cr12MoV kwa vichocheo, HT250 kwa vifungashio) na hali ya uendeshaji lazima zisawazishwe.

● Fidia ya Upanuzi wa Joto: Mapungufu yaliyohifadhiwa (0.03-0.05 mm) ni muhimu kwa matumizi ya joto la juu (kwa mfano, pampu za mafuta ya moto).

5. Mwelekeo wa Baadaye

●Muundo wa Dijitali: Kanuni za uboreshaji kulingana na AI (kwa mfano, algoriti za kijeni) zitaamua kwa haraka mapungufu mojawapo.

●Utengenezaji wa Nyongeza: Uchapishaji wa Metal 3D huwezesha miundo iliyounganishwa ya kichochezi, kupunguza makosa ya mkusanyiko.

●Ufuatiliaji Mahiri: Vihisi vya Fiber-optic vilivyooanishwa na pacha dijitali vitawezesha ufuatiliaji wa pengo la wakati halisi na ubashiri wa uharibifu wa utendakazi.

Hitimisho

Uboreshaji wa pengo la impela ni mojawapo ya mbinu za moja kwa moja za kuongeza ufanisi wa pampu ya turbine ya wima ya hatua nyingi. Kuchanganya utengenezaji wa usahihi, urekebishaji wa nguvu, na ufuatiliaji wa akili unaweza kufikia mafanikio ya ufanisi wa 5-15%, kupunguza matumizi ya nishati, na kupunguza gharama za matengenezo. Pamoja na maendeleo katika uundaji na uchanganuzi, uboreshaji wa pengo utabadilika hadi usahihi wa hali ya juu na akili, na kuwa teknolojia ya msingi ya kuweka upya nishati ya pampu.

Kumbuka: Ufumbuzi wa kiutendaji wa uhandisi lazima uunganishe sifa za wastani, hali ya uendeshaji, na vikwazo vya gharama, vilivyoidhinishwa kupitia uchanganuzi wa gharama ya mzunguko wa maisha (LCC).