Cả người dùng và nhà sản xuất đều mong đợi máy bơm trường hợp chia trục luôn hoạt động ở điểm hiệu quả tốt nhất (BEP). Thật không may, vì nhiều lý do, hầu hết các máy bơm đều sai lệch so với BEP (hoặc hoạt động ở chế độ tải một phần), nhưng độ lệch này khác nhau. Vì lý do này, cần phải hiểu hiện tượng dòng chảy dưới tác dụng của tải trọng cục bộ.

Hoạt động tải một phần

Hoạt động tải một phần đề cập đến trạng thái vận hành của máy bơm không đạt đầy tải (thường là điểm thiết kế hoặc điểm hiệu quả tốt nhất).

Hiện tượng rõ ràng của máy bơm dưới tải một phần

Khi máy bơm trường hợp chia trục được vận hành ở chế độ tải một phần, nó thường xảy ra: phản xạ nội bộ, dao động áp suất (tức là lực kích thích), lực hướng tâm tăng, độ rung tăng và tiếng ồn tăng. Trong trường hợp nghiêm trọng, sự suy giảm hiệu suất và tạo bọt cũng có thể xảy ra.

Lực và nguồn kích thích

Trong điều kiện tải một phần, sự phân tách và tuần hoàn dòng chảy xảy ra trong cánh quạt và bộ khuếch tán hoặc ống xoắn. Kết quả là, sự dao động áp suất được tạo ra xung quanh bánh công tác, tạo ra cái gọi là lực kích thích tác động lên rôto máy bơm. Trong máy bơm tốc độ cao, các lực thủy lực không ổn định này thường vượt xa các lực mất cân bằng cơ học và do đó thường là nguồn kích thích rung động chính.

Sự tuần hoàn của dòng chảy từ bộ khuếch tán hoặc ống xoắn trở lại cánh quạt và từ cánh quạt quay trở lại cổng hút gây ra sự tương tác mạnh mẽ giữa các bộ phận này. Điều này có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của đường cong dòng chảy đầu và lực kích thích.

Chất lỏng tuần hoàn từ bộ khuếch tán hoặc ống xoắn cũng tương tác với chất lỏng giữa thành bên cánh quạt và vỏ. Do đó, nó có tác động đến lực đẩy dọc trục và chất lỏng chảy qua khe hở, do đó có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất động của rôto máy bơm. Vì vậy, để hiểu được độ rung của rôto máy bơm, cần hiểu hiện tượng dòng chảy dưới tải một phần.

Hiện tượng dòng chất lỏng dưới tải một phần

Khi sự khác biệt giữa điểm điều kiện vận hành và điểm thiết kế (thường là điểm hiệu quả tốt nhất) tăng dần (chuyển về hướng dòng chảy nhỏ), chuyển động chất lỏng không ổn định sẽ được hình thành trên cánh quạt hoặc cánh khuếch tán do dòng chảy tiếp cận không thuận lợi, điều này sẽ dẫn đến sự tách dòng (khử dòng) và rung động cơ học, kèm theo tiếng ồn và hiện tượng xâm thực tăng lên. Khi vận hành ở mức tải một phần (tức là tốc độ dòng chảy thấp), cấu hình cánh quạt cho thấy hiện tượng dòng chảy rất không ổn định - chất lỏng không thể đi theo đường viền của phía hút của cánh quạt, dẫn đến sự tách dòng tương đối. Việc tách lớp ranh giới chất lỏng là một quá trình dòng chảy không ổn định và cản trở rất nhiều đến độ lệch và chuyển động của chất lỏng tại các mặt cắt cánh, điều này cần thiết cho phần đầu. Nó dẫn đến sự dao động áp suất của chất lỏng được xử lý trong đường dẫn dòng bơm hoặc các bộ phận được kết nối với máy bơm, gây ra rung động và tiếng ồn. Ngoài việc tách lớp ranh giới chất lỏng, các đặc tính vận hành từng phần không thuận lợi của trường hợp chia máy bơm cũng bị ảnh hưởng bởi sự không ổn định của sự tuần hoàn tải trọng bên ngoài tại đầu vào của cánh quạt (dòng hồi lưu đầu vào) và sự tuần hoàn tải trọng bên trong ở đầu ra của cánh quạt (dòng hồi lưu đầu ra). Sự tuần hoàn bên ngoài ở đầu vào bánh công tác xảy ra nếu có sự khác biệt lớn giữa tốc độ dòng chảy (dòng chảy dưới) và điểm thiết kế. Trong điều kiện tải một phần, hướng dòng chảy của tuần hoàn đầu vào ngược với hướng dòng chảy chính trong ống hút - nó có thể được phát hiện ở khoảng cách tương ứng với một số đường kính ống hút theo hướng ngược lại với dòng chính. Ví dụ, việc mở rộng dòng dọc trục của tuần hoàn bị hạn chế bởi các vách ngăn, khuỷu tay và những thay đổi trong mặt cắt ngang của ống. Nếu phân chia trục trường hợp bơm Với cột áp cao và công suất động cơ cao được vận hành ở chế độ tải một phần, giới hạn tối thiểu hoặc thậm chí ở điểm chết, công suất đầu ra cao của bộ dẫn động sẽ được truyền tới chất lỏng đang được xử lý, khiến nhiệt độ của nó tăng nhanh. Điều này sẽ dẫn đến sự bay hơi của môi chất được bơm, làm hỏng máy bơm (do kẹt khe hở) hoặc thậm chí khiến máy bơm nổ (tăng áp suất hơi).

Tốc độ dòng chảy ổn định liên tục tối thiểu

Đối với cùng một máy bơm, tốc độ dòng chảy ổn định liên tục tối thiểu (hoặc tỷ lệ phần trăm của tốc độ dòng điểm hiệu suất tốt nhất) có giống nhau khi nó chạy ở tốc độ cố định và tốc độ thay đổi không?

Câu trả lời là có. Bởi vì tốc độ dòng chảy ổn định liên tục tối thiểu của máy bơm trường hợp phân chia trục có liên quan đến tốc độ hút cụ thể, nên khi kích thước cấu trúc loại bơm (các bộ phận truyền dòng chảy) được xác định, tốc độ hút cụ thể của nó được xác định và phạm vi mà bơm Có thể hoạt động ổn định được xác định (tốc độ hút cụ thể càng lớn thì phạm vi hoạt động ổn định của máy bơm càng nhỏ), nghĩa là tốc độ dòng chảy ổn định liên tục tối thiểu của máy bơm được xác định. Do đó, đối với một máy bơm có kích thước cấu trúc nhất định, cho dù nó đang chạy ở tốc độ cố định hay tốc độ thay đổi, tốc độ dòng chảy ổn định liên tục tối thiểu (hoặc tỷ lệ phần trăm của tốc độ dòng điểm hiệu quả tốt nhất) là như nhau.