هم کاربران و هم تولیدکنندگان انتظار دارند پمپ اسپلیت کیس محوری تا همیشه در بهترین نقطه بازده (BEP) کار کند. متأسفانه، به دلایل زیادی، اکثر پمپ ها از BEP منحرف می شوند (یا با بار جزئی کار می کنند)، اما انحراف متفاوت است. به همین دلیل درک پدیده های جریان تحت بار جزئی ضروری است.

عملیات بار جزئی

عملکرد بار جزئی به حالت کارکرد پمپ به بار کامل نرسیده است (معمولاً نقطه طراحی یا بهترین نقطه بازده).

پدیده های ظاهری پمپ تحت بار جزئی

هنگامی که پمپ اسپلیت کیس محوری در بار جزئی عمل می کند، معمولاً اتفاق می افتد: جریان مجدد داخلی، نوسانات فشار (یعنی به اصطلاح نیروی تحریک کننده)، افزایش نیروی شعاعی، افزایش ارتعاش و افزایش نویز. در موارد شدید، کاهش عملکرد و کاویتاسیون نیز ممکن است رخ دهد.

نیرو و منبع هیجان انگیز

در شرایط بار جزئی، جداسازی جریان و چرخش مجدد در پروانه و دیفیوزر یا ولوت رخ می دهد. در نتیجه، نوسانات فشار در اطراف پروانه ایجاد می شود که به اصطلاح نیروی تحریک کننده ای را ایجاد می کند که بر روتور پمپ وارد می شود. در پمپ های پرسرعت، این نیروهای هیدرولیکی ناپایدار معمولاً بسیار بیشتر از نیروهای عدم تعادل مکانیکی هستند و بنابراین معمولاً منبع اصلی تحریک ارتعاش هستند.

چرخش مجدد جریان از دیفیوزر یا ولوت به پروانه و از پروانه به درگاه مکش باعث تعامل قوی بین این اجزا می شود. این تأثیر زیادی بر پایداری منحنی جریان سر و نیروهای تحریک دارد.

سیال بازگردانی شده از دیفیوزر یا حلزون نیز با سیال بین دیواره جانبی پروانه و پوشش تعامل دارد. بنابراین، بر رانش محوری و سیال جریان یافته از شکاف تأثیر می گذارد که به نوبه خود تأثیر زیادی بر عملکرد دینامیکی روتور پمپ دارد. بنابراین، برای درک ارتعاش روتور پمپ، باید پدیده های جریان تحت بار جزئی را درک کرد.

پدیده های جریان سیال تحت بار جزئی

با افزایش تدریجی تفاوت بین نقطه شرایط عملیاتی و نقطه طراحی (معمولا بهترین نقطه بازده) (تغییر به سمت جریان کوچک)، حرکت سیال ناپایدار بر روی پروانه یا پره های پخش کننده به دلیل جریان نزدیک نامطلوب شکل می گیرد. که منجر به جداسازی جریان (دروی) و ارتعاش مکانیکی همراه با افزایش نویز و کاویتاسیون خواهد شد. هنگام کار در بار جزئی (یعنی نرخ جریان کم)، پروفیل های تیغه پدیده های جریان بسیار ناپایدار را نشان می دهند - سیال نمی تواند خطوط سمت مکش تیغه ها را دنبال کند، که منجر به جدایی جریان نسبی می شود. جداسازی لایه مرزی سیال یک فرآیند جریان ناپایدار است و تا حد زیادی با انحراف و چرخش سیال در پروفیل های تیغه که برای سر لازم است تداخل دارد. منجر به ضربان فشار سیال پردازش شده در مسیر جریان پمپ یا اجزای متصل به پمپ، ارتعاشات و نویز می شود. علاوه بر جداسازی لایه مرزی سیال، ویژگی های عملیات بار بخشی نامطلوب مداوم مورد تقسیم پمپ همچنین تحت تأثیر ناپایداری چرخش بار قطعه خارجی در ورودی پروانه (جریان برگشتی ورودی) و چرخش مجدد بار قطعه داخلی در خروجی پروانه (جریان برگشتی خروجی) قرار دارند. چرخش خارجی در ورودی پروانه در صورتی اتفاق می‌افتد که تفاوت زیادی بین سرعت جریان (زیر جریان) و نقطه طراحی وجود داشته باشد. در شرایط بار جزئی، جهت جریان گردش مجدد ورودی مخالف جهت جریان اصلی در لوله مکش است - می توان آن را در فاصله ای مطابق با چندین قطر لوله مکش در جهت مخالف جریان اصلی تشخیص داد. گسترش جریان محوری چرخش مجدد توسط، به عنوان مثال، پارتیشن ها، زانوها و تغییرات در مقطع لوله محدود می شود. اگر یک شکاف محوری پمپ کیس با هد بالا و قدرت موتور بالا در بار جزئی، حداقل حد یا حتی در نقطه مرده کار می کند، توان خروجی بالای درایور به سیال در حال جابجایی منتقل می شود و باعث افزایش سریع دمای آن می شود. این به نوبه خود منجر به تبخیر محیط پمپ شده می شود که به پمپ آسیب می رساند (به دلیل گیر کردن شکاف) یا حتی باعث ترکیدن پمپ (افزایش فشار بخار) می شود.

حداقل نرخ جریان پایدار مداوم

آیا برای یک پمپ، حداقل دبی پایدار پیوسته آن (یا درصد بهترین دبی نقطه بازده) زمانی که با سرعت ثابت و سرعت متغیر کار می کند یکسان است؟

پاسخ مثبت است. از آنجایی که حداقل نرخ جریان پایدار پیوسته پمپ اسپلیت کیس محوری به سرعت ویژه مکش مربوط می شود، پس از تعیین اندازه ساختار نوع پمپ (اجزای عبور جریان)، سرعت ویژه مکش آن و محدوده ای که پمپ در آن قرار دارد تعیین می شود. می تواند به طور پایدار کار کند (هرچه سرعت ویژه مکش بزرگتر باشد، محدوده عملکرد پایدار پمپ کوچکتر است)، یعنی حداقل نرخ جریان پایدار مداوم پمپ تعیین می شود. بنابراین، برای یک پمپ با اندازه ساختار معین، چه با سرعت ثابت و چه با سرعت متغیر کار کند، حداقل دبی پایدار پیوسته آن (یا درصد بهترین دبی نقطه بازده) یکسان است.