Kavitasi adalah ancaman tersembunyi bagi  pompa turbin vertikal  pengoperasian, yang menyebabkan getaran, kebisingan, dan erosi impeller yang dapat mengakibatkan kegagalan fatal. Namun, karena strukturnya yang unik (panjang poros hingga puluhan meter) dan pemasangan yang rumit, pengujian kinerja kavitasi (penentuan NPSHr) untuk pompa turbin vertikal menimbulkan tantangan yang signifikan.

I. Peralatan Uji Loop Tertutup: Presisi vs. Kendala Spasial

1. Prinsip dan Prosedur Pengujian

• Peralatan Inti: Sistem loop tertutup (pompa vakum, tangki penstabil, flowmeter, sensor tekanan) untuk kontrol tekanan masuk yang tepat.

• Prosedur:

· Memperbaiki kecepatan pompa dan laju aliran.

· Kurangi tekanan masuk secara bertahap hingga tekanan turun sebesar 3% (titik definisi NPSHr).

· Catat tekanan kritis dan hitung NPSHr.

• Akurasi Data: ±2%, sesuai dengan standar ISO 5199.

2. Tantangan untuk Pompa Turbin Vertikal

• Keterbatasan Ruang: Rig loop tertutup standar memiliki tinggi vertikal ≤5 m, tidak kompatibel dengan pompa poros panjang (panjang poros tipikal: 10–30 m).

• Distorsi Perilaku Dinamis: Pemendekan poros mengubah kecepatan kritis dan mode getaran, sehingga mengubah hasil pengujian.

3. Aplikasi Industri

• Kasus Penggunaan: Pompa sumur dalam poros pendek (poros ≤5 m), R&D prototipe.

• Studi Kasus: Seorang produsen pompa mengurangi NPSHr sebesar 22% setelah mengoptimalkan desain impeller melalui 200 pengujian loop tertutup.

II. Alat Uji Loop Terbuka: Menyeimbangkan Fleksibilitas dan Akurasi

1. Prinsip Pengujian

• Sistem Terbuka:Menggunakan perbedaan level cairan tangki atau pompa vakum untuk kontrol tekanan masuk (lebih sederhana tetapi kurang tepat).

• Peningkatan Utama:

· Pemancar tekanan diferensial akurasi tinggi (kesalahan ≤0.1% FS).

· Pengukur aliran laser (akurasi ±0.5%) menggantikan pengukur turbin tradisional.

2. Adaptasi Pompa Turbin Vertikal

• Simulasi Sumur Dalam: Bangun poros bawah tanah (kedalaman ≥ panjang poros pompa) untuk meniru kondisi perendaman.

• Koreksi Data:Pemodelan CFD mengkompensasi kehilangan tekanan masuk yang disebabkan oleh resistansi pipa.

III. Pengujian Lapangan: Validasi di Dunia Nyata

1. Prinsip Pengujian

• Penyesuaian Operasional: Modulasi tekanan masuk melalui pembatasan katup atau perubahan kecepatan VFD untuk mengidentifikasi titik penurunan tekanan.

• Rumus Kunci:

NPSHr = NPSHr = ρgPin + 2gvin2 - ρgPv

(Memerlukan pengukuran tekanan masuk Pin, kecepatan vin, dan suhu fluida.)

Prosedur

Pasang sensor tekanan akurasi tinggi pada flensa saluran masuk.

Tutup katup masuk secara bertahap sambil mencatat aliran, tinggi muka air, dan tekanan.

Plot kurva tekanan kepala vs. tekanan masuk untuk mengidentifikasi titik belok NPSHr.

2. Tantangan dan Solusi

• Faktor Interferensi:

· Getaran pipa → Pasang dudukan antigetaran.

· Pemasukan gas → Gunakan monitor kandungan gas sebaris.

• Peningkatan Akurasi:

· Rata-rata beberapa pengukuran.

· Menganalisis spektrum getaran (mulai kavitasi memicu lonjakan energi 1–4 kHz).

IV. Pengujian Model Skala Kecil: Wawasan Hemat Biaya

1. Dasar Teori Kesamaan

•Hukum Skala: Pertahankan kecepatan spesifik ns; skala dimensi impeller sebagai:

QmQ=(DmD)3,HmH=(DmD)2

•Desain Model:  Rasio skala 1:2 hingga 1:5; mereplikasi material dan kekasaran permukaan.

2. Keunggulan Pompa Turbin Vertikal

•Kompatibilitas Ruang: Model poros pendek cocok untuk alat uji standar.

•Penghematan Biaya: Biaya pengujian berkurang hingga 10–20% dari prototipe skala penuh.

Sumber Kesalahan dan Koreksi

•Efek Skala:  Deviasi bilangan Reynolds → Terapkan model koreksi turbulensi.

•Kekasaran Permukaan:  Model Polandia ke Ra≤0.8μm untuk mengimbangi kehilangan gesekan.

V. Simulasi Digital: Revolusi Pengujian Virtual

1. Pemodelan CFD

•Proses:

Membangun model 3D jalur aliran penuh.

Konfigurasikan aliran multifase (air + uap) dan model kavitasi (misalnya, Schnerr-Sauer).

Ulangi hingga penurunan head sebesar 3%; ekstrak NPSHr.

• Validasi: Hasil CFD menunjukkan deviasi ≤8% dari uji fisik dalam studi kasus.

2. Prediksi Pembelajaran Mesin

• Pendekatan Berbasis Data:  Melatih model regresi pada data historis; memasukkan parameter pendorong (D2, β2, dll.) untuk memprediksi NPSHr.

• Keuntungan: Menghilangkan pengujian fisik, memotong siklus desain hingga 70%.

Kesimpulan: Dari "Tebakan Empiris" ke "Presisi yang Dapat Diukur"

Pengujian kavitasi pompa turbin vertikal harus mengatasi kesalahpahaman bahwa "struktur unik menghalangi pengujian yang akurat." Dengan menggabungkan rig loop tertutup/terbuka, uji lapangan, model berskala, dan simulasi digital, teknisi dapat mengukur NPSHr untuk mengoptimalkan desain dan strategi pemeliharaan. Seiring dengan kemajuan pengujian hibrida dan alat AI, mencapai visibilitas dan kontrol penuh atas kinerja kavitasi akan menjadi praktik standar.