Кавитацијата е скриена закана за  вертикална турбинска пумпа  работа, предизвикувајќи вибрации, бучава и ерозија на работното коло што може да доведе до катастрофални дефекти. Сепак, поради нивната единствена структура (должина на вратилото до десетици метри) и сложената инсталација, тестирањето на перформансите на кавитација (одредување NPSHr) за вертикални турбински пумпи претставува значителни предизвици.

I. Испитување со затворена јамка: прецизност наспроти просторни ограничувања

1. Принципи и процедури за тестирање

• Основна опрема: Систем со затворена јамка (вакуумска пумпа, резервоар за стабилизатор, мерач на проток, сензори за притисок) за прецизна контрола на влезниот притисок.

• Постапка:

· Поправете ја брзината на пумпата и брзината на проток.

· Постепено намалувајте го влезниот притисок додека главата не падне за 3% (точка на дефиниција на NPSHr).

· Запишете го критичниот притисок и пресметајте NPSHr.

• Точност на податоците: ±2%, во согласност со ISO 5199 стандардите.

2. Предизвици за вертикални турбински пумпи

• Ограничувања на просторот: Стандардните апаратури со затворена јамка имаат ≤5 m вертикална висина, некомпатибилни со пумпи со долга осовина (типична должина на вратило: 10–30 m).

• Динамичко нарушување на однесувањето: скратувањето на вратилата ги менува критичните брзини и режимите на вибрации, искривувајќи ги резултатите од тестот.

3. Апликации во индустријата

• Случаи за употреба: Пумпи со длабоки бунари со кратко вратило (вратило ≤5 m), прототип за истражување и развој.

• Студија на случај: Производителот на пумпата го намали NPSHr за 22% по оптимизирањето на дизајнот на работното коло преку 200 тестови во затворена јамка.

II. Опрема за тестирање со отворен циклус: балансирачка флексибилност и точност

1. Принципи на тестирање

• Отворен систем:Користи разлики во нивото на течноста во резервоарот или вакуумски пумпи за контрола на влезниот притисок (поедноставно, но помалку прецизно).

• Клучни надградби:

· Предаватели на диференцијален притисок со висока точност (грешка ≤0.1% FS).

· Ласерски мерачи на проток (±0.5% точност) кои ги заменуваат традиционалните турбински броила.

2. Адаптации на вертикална турбинска пумпа

• Симулација на длабок бунар: Конструирајте подземни шахти (длабочина ≥ должина на вратилото на пумпата) за да ги реплицирате условите за потопување.

• Корекција на податоци:CFD моделирањето ги компензира загубите на влезниот притисок предизвикани од отпорот на цевководот.

III. Теренско тестирање: валидација во реалниот свет

1. Принципи на тестирање

• Оперативни прилагодувања: Модулирајте го влезниот притисок преку пригушување на вентилот или промените на брзината на VFD за да ги идентификувате точките на паѓање на главата.

• Клучна формула:

NPSHr=NPSHr=ρgPin+2gvin2−ρgPv

(Потребно е мерење на влезниот притисок Пин, брзина vin и температура на течноста.)

постапка

Инсталирајте сензори за притисок со висока прецизност на влезната прирабница.

Постепено затворајте ги влезните вентили додека го снимате протокот, главата и притисокот.

Зацртај ја главата наспроти кривата на влезниот притисок за да се идентификува точката на флексија NPSHr.

2.Предизвици и решенија

• Фактори на пречки:

· Вибрации на цевки → Поставете држачи против вибрации.

· Вградување на гас → Користете вградени монитори за содржина на гас.

• Подобрувања на точноста:

· Просечни повеќекратни мерења.

· Анализирајте ги вибрационите спектри (почетокот на кавитација предизвикува енергетски скокови од 1–4 kHz).

IV. Тестирање на намалени модели: рентабилни увиди

1. Основа на теоријата на сличност

•Закони за скалирање: Одржувајте специфична брзина ns; размерете ги димензиите на работното коло како:

· QmQ=(DmD)3,HmH=(DmD)2

• Дизајн на модел:  Односите на скалата од 1:2 до 1:5; реплицираат материјали и грубост на површината.

2. Предности на вертикалната турбинска пумпа

•Просторна компатибилност: Моделите со кратка осовина се вклопуваат во стандардни тест апаратури.

•Заштеда на трошоци: Трошоците за тестирање се намалени на 10-20% од прототиповите во целосен обем.

Извори на грешки и корекции

•Ефекти на скала:  Отстапувања на Рејнолдсов број → Примени модели за корекција на турбуленции.

•Грубост на површината:  Полски модели до Ra≤0.8μm за да се надоместат загубите од триење.

V. Дигитална симулација: Револуција за виртуелно тестирање

1. Моделирање CFD

•Процес:

Изградете 3D модели со целосен тек.

Конфигурирајте повеќефазен проток (вода + пареа) и моделите на кавитација (на пример, Schnerr-Sauer).

Повторете до 3% пад на главата; екстракт NPSHr.

• Валидација: Резултатите од CFD покажуваат ≤8% отстапување од физичките тестови во студиите на случај.

2. Предвидување за машинско учење

• Пристап заснован на податоци:  Воз регресија модели на историски податоци; влезни параметри на работното коло (D2, β2, итн.) за да се предвиди NPSHr.

• Предност: Елиминира физичко тестирање, намалување на циклусите на дизајнирање за 70%.

Заклучок: Од „Емпириско нагаѓање“ до „Квантификувана прецизност“

Тестирањето на кавитација со вертикална турбинска пумпа мора да ја надмине заблудата дека „уникатните структури го спречуваат точното тестирање“. Со комбинирање на уреди со затворена/отворена јамка, теренски тестови, намалени модели и дигитални симулации, инженерите можат да го квантифицираат NPSHr за да ги оптимизираат дизајните и стратегиите за одржување. Како што напредуваат хибридното тестирање и алатките за вештачка интелигенција, постигнувањето целосна видливост и контрола врз перформансите на кавитација ќе стане стандардна практика.