遠心ポンプのキャビテーション性能がインペラーを切断した後、なぜ劣化するのですか？

インペラーの切断とは、遠心ポンプのインペラーの外径を機械的に減少させて、油圧パフォーマンスを変えることを指します。インペラーの切断は、ポンプの性能を調整する一般的な方法であり、通常は実際の労働条件を満たすためにポンプの頭と流れを減らすために使用されます。ただし、この方法では、新しい労働条件を満たすためにポンプヘッドとフローを調整できますが、元の油圧設計のマッチングを破壊し、一連の問題につながります。最も一般的で見過ごされがちな問題の1つは、ポンプのキャビテーション性能が劣化することです。

 

 

1。ブレードの入口での流速の増加は、突然の圧力の低下を引き起こします

1）インペラーが切断された後、インペラの出口直径が減少し、流れの再分配によりインペラ入口の流速が増加します（q {=aδv）。 Bernoulliの方程式によれば、流速は静圧に反比例し、局所圧力は液体の飽和蒸気圧に近いかさらに低くなり、バブル生成の確率を大幅に増加させ、キャビテーションを引き起こす可能性があります。
2）キーフォーミュラ：NPSHRは入口流速の二乗に比例し、流速の増加はNPSHRを大幅に増加させます。

 

2。ブレードの入口攻撃角の変化

1）インペラーが切断された後、インペラの外径は減少しますが、通常、入口直径は変わらないままです（出口部のみが切断されます）。これにより、インペラ入口の相対流速方向（攻撃角）が変化し、流れの分離または乱流の増加につながり、局所的な圧力をさらに低減し、キャビテーション性能を悪化させます。

2）攻撃角が設計値から逸脱する場合、フロー分離は低圧渦エリアを形成し、バブル生成を促進します。

 

3。ヘッドフロー特性曲線偏差

インペラーが切断された後、遠心ポンプのヘッドフロー曲線が下方に移動しますが、最良の効率ポイントは小さな流れの方向に向かって移動します。実際の動作フローが同期的に調整されていない場合、ポンプはBEP動作から逸脱し、インレットバックフローまたは不安定な流れをもたらし、キャビテーションのリスクを高めます。

 

4。NPSHRの比例効果

NPSHRは、インペラーの直径の正方形に反比例します（経験的関係）。インペラーが切断されると、直径が減少し、NPSHRが増加します。たとえば、類似性法によれば、インペラーの直径がD1からD2にカットされている場合、次のようになります。

 

インペラーの直径が減少すると、NPSHRが大幅に増加します。

 

5。ブレード負荷分布の変化

インペラを切断した後、ブレードの作業セクションが短縮されますが、入口セクションの単位荷重（圧力勾配）が増加する場合があります。ブレードの最先端にある局所的な低圧領域が拡大し、キャビテーションの開始点が高度になります。

 

6.フローチャネルの安定性の劣化

切断後のインペラーの出口幅は、渦巻き喉の領域比で不均衡になり、二次逆流と渦が形成されます。これらの不安定な流れは、インペラーの入口領域に戻って伝播し、元の圧力脈動を重ねて複合キャビテーションを形成します。

 

7。実際の影響と対策

1）キャビテーション性能の劣化：NPSHRが増加し、キャビテーションを避けるためにポンプのNPSHAを大きくする必要があります。

2）解決策：

- 切断額を制限します。通常、遠心ポンプのインペラーの直径の削減量は20％を超えません。そうしないと、NPSHRを再評価する必要があります。

- 入口条件の最適化：入口パイプの直径を増やすか、入口流量を減らします。

- 動作条件の調整：低流量エリアでの動作を避け、可能な限り最適な効率ポイントに近い動作を行います。

 

インペラを切断すると、速度分布、攻撃角、ブレードの負荷を変更することにより、入口低圧面積の拡大とNPSHRの増加に直接つながります。この幾何学的修正は遠心ポンプのパフォーマンスを調整できますが、キャビテーションリスクを慎重に評価し、インペラーの入口を再設計するか、必要に応じてシステムNPSHAを調整する必要があります。