¿Por qué se deteriora el rendimiento de cavitación de una bomba centrífuga después de cortar el impulsor?

El corte del impulsor se refiere a reducir mecánicamente el diámetro exterior del impulsor de la bomba centrífuga para cambiar su rendimiento hidráulico. El corte del impulsor es un método común para ajustar el rendimiento de la bomba, generalmente utilizado para reducir la cabeza de la bomba y el flujo para cumplir con las condiciones de trabajo reales. Sin embargo, aunque este método puede ajustar el cabezal de la bomba y el flujo para cumplir con las nuevas condiciones de trabajo, destruirá la coincidencia del diseño hidráulico original y conducirá a una serie de problemas, uno de los problemas más comunes y fácil de pasar por alto es que el rendimiento de la cavitación de la bomba se deteriorará.

 

 

1. El aumento de la velocidad del flujo en la entrada de la cuchilla provoca una caída repentina de presión

1) Después de cortar el impulsor, se reduce el diámetro de salida del impulsor y la velocidad del flujo en la entrada del impulsor aumentará debido a la redistribución del flujo (q=a .v). Según la ecuación de Bernoulli, la velocidad del flujo es inversamente proporcional a la presión estática, y la presión local se reducirá a un nivel más cercano o incluso más bajo que la presión de vapor saturada del líquido, aumentando significativamente la probabilidad de generación de burbujas, lo que puede causar cavitación.
2) Fórmula clave: NPSHR es proporcional al cuadrado de la velocidad del flujo de entrada, y un aumento en la velocidad del flujo aumentará significativamente NPSHR.

 

2. Cambios en el ángulo de ataque de la entrada de la cuchilla

1) Después de cortar el impulsor, el diámetro exterior del impulsor se reduce, pero el diámetro de entrada generalmente permanece sin cambios (solo se corta la parte de salida). Esto cambiará la dirección de velocidad del flujo relativo (ángulo de ataque) en la entrada del impulsor, lo que conduce a la separación del flujo o al aumento de la turbulencia, reduciendo aún más la presión local y el empeoramiento del rendimiento de la cavitación.

2) Si el ángulo de ataque se desvía del valor de diseño, la separación del flujo formará un área de vórtice de baja presión, promoviendo la generación de burbujas.

 

3. Desviación de la curva característica del flujo de cabeza

Después de cortar el impulsor, la curva de flujo de cabeza de la bomba centrífuga se mueve hacia abajo, pero el mejor punto de eficiencia se moverá hacia la dirección del flujo pequeño. Si el flujo de operación real no se ajusta sincrónicamente, la bomba puede desviarse de la operación BEP, lo que resulta en un flujo de fondo de entrada o un flujo inestable, aumentando el riesgo de cavitación.

 

4. Efecto proporcional de NPSHR

NPSHR es inversamente proporcional al cuadrado del diámetro del impulsor (relación empírica). Después de cortar el impulsor, el diámetro disminuye y NPSHR aumenta. Por ejemplo, de acuerdo con la ley de similitud, si el diámetro del impulsor se corta de D1 a D2, entonces:

 

Una reducción en el diámetro del impulsor da como resultado un aumento significativo en NPSHR.

 

5. Cambios en la distribución de la carga de la cuchilla

Después de cortar el impulsor, la sección de trabajo de la cuchilla se acorta, pero la carga unitaria (gradiente de presión) de la sección de entrada puede aumentar. El área local de baja presión en el borde de ataque de la cuchilla se expande, y el punto de inicio de la cavitación avanza.

 

6. Deterioro de la estabilidad del canal de flujo

El ancho de salida del impulsor después del corte está desequilibrado con la relación de área de la garganta voluta, formando flujo de retorno secundario y un vórtice. Estos flujos inestables se propagarán al área de entrada del impulsor, superponiendo la pulsación de presión original para formar una cavitación compuesta.

 

7. Impacto real y contramedidas

1) Deterioro del rendimiento de la cavitación: NPSHR aumenta, y la NPSHA de la bomba debe ser mayor para evitar la cavitación.

2) Solución:

- Limite la cantidad de corte: por lo general, la cantidad de corte del diámetro del impulsor de la bomba centrífuga no excede el 20%, de lo contrario, el NPSHR debe reevaluarse.

- Optimizar las condiciones de entrada: aumente el diámetro de la tubería de entrada o reduzca la velocidad de flujo de entrada.

- Ajuste las condiciones de funcionamiento: evite operar en el área de bajo flujo y opere lo más posible al mejor punto de eficiencia.

 

Cortar el impulsor conduce directamente a la expansión del área de baja presión de entrada y al aumento de NPSHR cambiando la distribución de velocidad, el ángulo de ataque y la carga de la cuchilla. Aunque esta modificación geométrica puede ajustar el rendimiento de la bomba centrífuga, es necesario evaluar cuidadosamente el riesgo de cavitación y rediseñar la entrada del impulsor o ajustar el sistema NPSHA si es necesario.