Тема: Исследование кавитационных явлений во всасывающем тракте центробежного насоса

Высокооборотные центробежные (в частности лопастные) насосы получили широкое применение в авиации, ракетной технике, химической и нефтяной промышленности, тепловой и ядерной энергетике. Вопросам физико-математического моделирования энергетических и особенно кавитационных характеристик центробежных насосов, перекачивающих жидкости с различными теплофизическими свойствами, а также условиям и характеристикам потока жидкости во всасывающем тракте центробежных насосов, уделяется большое внимание. В связи с этим повышение всасывающей способности лопастных насосов является одним из основных направлений развития насосостроения. Повышение частоты вращения при прочих равных условиях, ведет к более компактной, металлоемкой конструкции насоса и повышению надежности. С другой стороны, увеличению количества оборотов рабочего колеса препятствует опасность возникновения кавитации в его проточной части. Следствиями возникновения кавитации в насосе могут быть: вибрация, шум, эрозионное повреждение стенок, изменение энергетических характеристик насоса, а в процессе развития кавитации - суперкавитационный режим работы насоса или полный срыв режима насоса, т.е. резкое снижение его напора, мощности и КПД.
Высокие кавитационные качества требуются магистральным насосам НМ 2500, работающим в составе нефтеперекачивыющих станций. Это связано с решением задачи повышения эффективности трубопроводного транспорта нефти. Особенностью решения указанной проблемы является существенное отличие нефти от холодной воды - основной модельной жидкости, используемой в испытательных стендах и при экспериментальном определении энергетических и кавитационных характеристик насосного оборудования. Зная закономерности пересчета критического кавитационного запаса с холодной воды на нефть, можно выработать рекомендации, позволяющие более эффективно проектировать и эксплуатировать подводящие трубопроводы насосных станций, внести предложения по повышению производительности нефтепроводов, снижению стоимости их строительства. На снижение кавитационного запаса магистрального насоса НМ2500 влияют рассчитаные и подобранные, в том числе методами программного моделирования полей скоростей и давлений, коэффициенты геометрического, кинематического и гидродинамического подобия для данного типоразмера лопастного насоса, которые позволят увеличить производительность данного типоразмера насоса без изменения расположения и количества насосных станций или увеличить расстояния между ними и, следовательно, уменьшить число насосных станций на трубопроводе при проектировании. Также стоит упомянуть про немаловажный фактор - межремонтный ресурс работы центробежного насоса, на который влияет кавитационная эрозия лопастей рабочих колес. В связи с этим проводятся обширные исследования по способам расчета кавитационного запаса, соответствующего началу кавитации и срыву, которые позволят более обосновано выбирать допускаемый кавитационный запас центробежного насоса.

Купить

В процессе выполнения работы были сформулированы следующие выводы:
1) В результате патентного поиска и обзора литературы по испытательным стендам лопастных насосов была спроектирована принципиальная гидравлическая схема (на эскизном этапе и на этапе рабочего проекта), выбраны наиболее оптимальные для данного типа испытаний: оборудование, его расположение и функциональные особенности;
2) На основании гидравлического расчета найдена рабочая точка системы (построена характеристика сети и насоса), диаметры всасывающего и нагнетательного контура, сопротивления во всасывающей и нагнетательной линии основного контура»;
3) Выполнен натурный эксперимент, по результатам которого были построены: при параметрических испытаниях - характеристика насоса H(Q) и зависимость КПД от расхода n(Q), при кавитационных испытаниях - частные кавитационные характеристики (по ГОСТ 6134 - 2007 «Насосы динамические. Методы испытаний») при постоянном значении расхода. В первом приближении оценены погрешности полученных значений.
4) Получены поля давлений при моделировании кавитационных явлений на рабочем колесе испытуемого насоса в расчетной программе ANSYS, проведен анализ полученных данных.

Купить