1. Diffiniad ac Effeithiau Allweddol Bwlch Impeller

Mae'r bwlch impeller yn cyfeirio at y cliriad rheiddiol rhwng y impeller a'r casin pwmp (neu gylch ceiliog canllaw), yn nodweddiadol yn amrywio o 0.2 mm i 0.5 mm. Mae'r bwlch hwn yn effeithio'n sylweddol ar berfformiad  pympiau tyrbin fertigol aml-lwyfan mewn dwy brif agwedd:

● Colledion Hydrolig: Mae bylchau gormodol yn cynyddu llif gollyngiadau, gan leihau effeithlonrwydd cyfeintiol; gall bylchau rhy fach achosi traul ffrithiant neu gavitation.

● Nodweddion Llif: Mae maint y bwlch yn dylanwadu'n uniongyrchol ar unffurfiaeth llif yr allfa impeller, gan effeithio ar gromliniau pen ac effeithlonrwydd.

2. Sail Ddamcaniaethol ar gyfer Optimeiddio Bwlch Impeller

2.1 Gwella Effeithlonrwydd Cyfeintiol

Diffinnir effeithlonrwydd cyfeintiol (ηₛ) fel y gymhareb o lif allbwn gwirioneddol i lif damcaniaethol:

ηₛ = 1 − QQleak

lle Qleak yw'r llif gollyngiadau a achosir gan y bwlch impeller. Mae optimeiddio'r bwlch yn lleihau gollyngiadau yn sylweddol. Er enghraifft:

● Mae lleihau'r bwlch o 0.3 mm i 0.2 mm yn lleihau gollyngiadau 15-20%.

● Mewn pympiau aml-gam, gall optimeiddio cronnol ar draws camau wella cyfanswm effeithlonrwydd 5-10%.

2.2 Gostyngiad mewn Colledion Hydrolig

Mae optimeiddio'r bwlch yn gwella unffurfiaeth llif yn yr allfa impeller, gan leihau cynnwrf a thrwy hynny leihau colled pen. Er enghraifft:

● Mae efelychiadau CFD yn dangos bod lleihau'r bwlch o 0.4 mm i 0.25 mm yn lleihau egni cinetig cythryblus 30%, sy'n cyfateb i ostyngiad o 4-6% yn y defnydd o bŵer siafft.

2.3 Gwella Perfformiad Cavitation

Mae bylchau mawr yn gwaethygu curiadau pwysau yn y gilfach, gan gynyddu'r risg o gavitation. Mae optimeiddio'r bwlch yn sefydlogi llif ac yn codi ymyl NPSHr (pen sugno positif net), yn arbennig o effeithiol o dan amodau llif isel.

3. Achosion Dilysu Arbrofol a Pheirianneg

3.1 Data Prawf Labordy

Cynhaliodd sefydliad ymchwil brofion cymharol ar a pwmp tyrbin fertigol aml-gam (paramedrau: 2950 rpm, 100 m³/h, pen 200 m).

3.2 Enghreifftiau o Gymhwysiad Diwydiannol

● Ôl-osod Pwmp Cylchrediad Petrocemegol: Lleihaodd purfa fwlch y impeller o 0.4 mm i 0.28 mm, gan gyflawni arbedion ynni blynyddol o 120 kW·h a gostyngiad o 8% mewn costau gweithredu.

● Optimization Pwmp Chwistrellu Llwyfan Alltraeth: Gan ddefnyddio interferometreg laser i reoli'r bwlch (±0.02 mm), fe wnaeth effeithlonrwydd cyfeintiol pwmp wella o 81% i 89%, gan ddatrys problemau dirgryniad a achosir gan fylchau gormodol.

4. Dulliau Optimeiddio a Chamau Gweithredu

4.1 Model Mathemategol ar gyfer Optimeiddio Bylchau

Yn seiliedig ar gyfreithiau tebygrwydd pwmp allgyrchol a chyfernodau cywiro, y berthynas rhwng bwlch ac effeithlonrwydd yw:

η = η₀(1 − k·δD)

lle δ yw'r gwerth bwlch, D yw'r diamedr impeller, a k yn gyfernod empirig (fel arfer 0.1–0.3).

4.2 Technolegau Gweithredu Allweddol

●Gweithgynhyrchu manwl: Mae peiriannau CNC ac offer malu yn cyflawni trachywiredd lefel micro-metr (IT7-IT8) ar gyfer impelwyr a chasinau.

●Mesur yn y fan a'r lle: Mae offer aliniad laser a mesuryddion trwch ultrasonic yn monitro bylchau yn ystod y cynulliad i osgoi gwyriadau.

● Addasiad Dynamig: Ar gyfer cyfryngau tymheredd uchel neu gyrydol, defnyddir modrwyau selio y gellir eu newid gyda mân-diwnio bollt.

4.3 Ystyriaethau

● Balans Friction-Wear: Mae bylchau rhy fach yn cynyddu traul mecanyddol; rhaid cydbwyso caledwch materol (ee, Cr12MoV ar gyfer impellers, HT250 ar gyfer casinau) ac amodau gweithredu.

● Iawndal Ehangu Thermol: Mae bylchau wedi'u cadw (0.03-0.05 mm) yn angenrheidiol ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel (ee pympiau olew poeth).

5. Tueddiadau'r Dyfodol

●Dylunio Digidol: Bydd algorithmau optimeiddio ar sail AI (ee, algorithmau genetig) yn pennu bylchau gorau posibl yn gyflym.

●Gweithgynhyrchu Ychwanegion: Mae argraffu 3D metel yn galluogi dyluniadau casio impeller integredig, gan leihau gwallau cydosod.

●Monitro Clyfar: Bydd synwyryddion ffibr-optig ynghyd ag efeilliaid digidol yn galluogi monitro bwlch amser real a rhagfynegi diraddio perfformiad.

Casgliad

Optimeiddio bwlch impeller yw un o'r dulliau mwyaf uniongyrchol i wella effeithlonrwydd pwmp tyrbin fertigol aml-gam. Gall cyfuno gweithgynhyrchu manwl gywir, addasiad deinamig, a monitro deallus gyflawni enillion effeithlonrwydd o 5-15%, lleihau'r defnydd o ynni, a chostau cynnal a chadw is. Gyda datblygiadau mewn gwneuthuriad a dadansoddeg, bydd optimeiddio bylchau yn esblygu tuag at gywirdeb a deallusrwydd uwch, gan ddod yn dechnoleg graidd ar gyfer ôl-osod ynni pwmp.

Nodyn: Rhaid i atebion peirianneg ymarferol integreiddio eiddo canolig, amodau gweithredu, a chyfyngiadau cost, wedi'u dilysu trwy ddadansoddiad cost cylch bywyd (LCC).