Kavitasyon, gizli bir tehdittir  dikey türbin pompası  titreşim, gürültü ve pervane aşınmasına neden olarak felaketle sonuçlanabilecek arızalara yol açabilir. Ancak, benzersiz yapıları (mil uzunlukları onlarca metreye kadar) ve karmaşık kurulumları nedeniyle, dikey türbin pompaları için kavitasyon performans testi (NPSHr tayini) önemli zorluklar ortaya çıkarır.

I. Kapalı Döngü Test Düzeneği: Hassasiyet ve Mekansal Kısıtlamalar

1.Test İlkeleri ve Prosedürleri

• Temel Ekipman: Hassas giriş basıncı kontrolü için kapalı devre sistem (vakum pompası, stabilizatör tankı, debimetre, basınç sensörleri).

• Prosedür:

· Pompa hızını ve debiyi sabitleyin.

· Basınç %3 (NPSHr tanımlama noktası) düşene kadar giriş basıncını kademeli olarak azaltın.

· Kritik basıncı kaydedin ve NPSHr'yi hesaplayın.

• Veri Doğruluğu: ±%2, ISO 5199 standartlarına uygundur.

2. Dikey Türbin Pompaları İçin Zorluklar

• Alan Sınırlamaları: Standart kapalı devre sondaj kuleleri ≤5 m dikey yüksekliğe sahiptir ve uzun şaftlı pompalarla (tipik şaft uzunluğu: 10–30 m) uyumlu değildir.

• Dinamik Davranış Bozulması: Şaftların kısaltılması kritik hızları ve titreşim modlarını değiştirerek test sonuçlarını çarpıtır.

3. Endüstri Uygulamaları

• Kullanım Örnekleri: Kısa şaftlı derin kuyu pompaları (şaft ≤5 m), prototip Ar-Ge.

• Vaka Çalışması: Bir pompa üreticisi, 22 kapalı devre test yoluyla pervane tasarımını optimize ettikten sonra NPSHr'yi %200 oranında azalttı.

II. Açık Döngü Test Düzeneği: Esneklik ve Doğruluğun Dengelenmesi

1. Test İlkeleri

• Açık Sistem:Giriş basınç kontrolü için tank sıvı seviye farklarını veya vakum pompalarını kullanır (daha basit ancak daha az hassas).

• Önemli Yükseltmeler:

· Yüksek doğruluklu diferansiyel basınç vericileri (hata ≤%0.1 FS).

· Geleneksel türbin metrelerin yerini lazer akış ölçerler (±%0.5 doğruluk) alıyor.

2. Dikey Türbin Pompası Adaptasyonları

• Derin Kuyu Simülasyonu: Daldırma koşullarını taklit etmek için yeraltı şaftları (derinlik ≥ pompa şaftı uzunluğu) inşa edin.

• Veri Düzeltme:CFD modellemesi, boru hattı direncinden kaynaklanan giriş basınç kayıplarını telafi eder.

III. Saha Testi: Gerçek Dünya Doğrulaması

1. Test İlkeleri

• Operasyonel Ayarlamalar: Basınç düşüş noktalarını belirlemek için valf kısma veya VFD hız değişiklikleri yoluyla giriş basıncını modüle edin.

• Ana Formül:

NPSHr=NPSHr=ρgPin+2gvin2−ρgPv

(Giriş basıncı Pin, hız vin ve sıvı sıcaklığının ölçülmesini gerektirir.)

Prosedür

Giriş flanşına yüksek hassasiyetli basınç sensörleri takın.

Akışı, yüksekliği ve basıncı kaydederken giriş vanalarını kademeli olarak kapatın.

NPSHr dönüm noktasını belirlemek için kafa ve giriş basınç eğrisini çizin.

2. Zorluklar ve Çözümler

• Girişim Faktörleri:

· Boru titreşimi → Titreşim önleyici montajlar takın.

· Gaz girişi → Hat içi gaz içeriği monitörlerini kullanın.

• Doğruluk İyileştirmeleri:

· Çoklu ölçümlerin ortalaması.

· Titreşim spektrumlarını analiz edin (kavitasyon başlangıcı 1–4 kHz enerji sivri uçlarını tetikler).

IV. Ölçeklendirilmiş Model Testi: Maliyet Etkin İçgörüler

1. Benzerlik Teorisi Temeli

•Ölçekleme Yasaları: Belirli hız ns'yi koruyun; pervane boyutlarını şu şekilde ölçeklendirin:

· QmQ=(DmD)3,HmH=(DmD)2

•Model Tasarımı:  1:2 ila 1:5 ölçek oranları; malzemeleri ve yüzey pürüzlülüğünü kopyalayın.

2. Dikey Türbin Pompasının Avantajları

•Uzay Uyumluluğu: Kısa şaftlı modeller standart test düzeneklerine uygundur.

•Maliyet Tasarrufu: Tam ölçekli prototiplerin test maliyetleri %10-20'ye düşürüldü.

Hata Kaynakları ve Düzeltmeler

•Ölçek Etkileri:  Reynolds sayısı sapmaları → Türbülans düzeltme modellerini uygulayın.

•Yüzey Pürüzlülüğü:  Sürtünme kayıplarını telafi etmek için Polonya modelleri Ra≤0.8μm değerine ayarlanmıştır.

V. Dijital Simülasyon: Sanal Test Devrimi

1. CFD Modelleme

•İşlem:

Tam akışlı yol 3B modelleri oluşturun.

Çok fazlı akış (su + buhar) ve kavitasyon modellerini (örneğin, Schnerr-Sauer) yapılandırın.

%3 baş düşüşüne kadar tekrarlayın; NPSHr'yi çıkarın.

• Doğrulama: CFD sonuçları, vaka çalışmalarında fiziksel testlerden ≤%8 sapma göstermektedir.

2. Makine Öğrenmesi Tahmini

• Veri Odaklı Yaklaşım:  Tarihsel veriler üzerinde regresyon modelleri eğitin; NPSHr'yi tahmin etmek için çark parametrelerini (D2, β2, vb.) girin.

• Avantaj: Fiziksel testleri ortadan kaldırır, tasarım döngülerini %70 oranında kısaltır.

Sonuç: "Deneysel Tahmin"den "Ölçülebilir Kesinliğe"

Dikey türbin pompası kavitasyon testi, "benzersiz yapıların doğru testi engellediği" yanlış anlayışının üstesinden gelmelidir. Kapalı/açık devreli teçhizatları, saha testlerini, ölçekli modelleri ve dijital simülasyonları birleştirerek, mühendisler tasarımları ve bakım stratejilerini optimize etmek için NPSHr'yi ölçebilirler. Hibrit test ve yapay zeka araçları ilerledikçe, kavitasyon performansı üzerinde tam görünürlük ve kontrol elde etmek standart uygulama haline gelecektir.