inbureИзвестия вузов. Инвестиции. Строительство. НедвижимостьIzvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost2227-29172500-154XIrkutsk National Research Technical University10.21285/2227-2917-2026-1-92-101OQSNDGinbure-407Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONРасчет параметров кавитации центробежных насосовCalculation of cavitation parameters of centrifugal pumpshttps://orcid.org/0009-0005-5766-0901БаранчиковаН. И.BaranchikovaN. I.

Надежда Ивановна Баранчикова, к. ф.-м. н., доцент

кафедра городского строительства и хозяйства

664074; ул. Лермонтова, 83; Иркутск

Author ID: 17374

Nadezhda I. Baranchikova, Cand. Sci (Ph.-Math.), Associate Professor

Department of Urban Construction and Economy

664074; 83 Lermontov St.; Irkutsk

Author ID: 17374

nadin-0105@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-1853-9743КульковВ. Н.KulkovV. N.

Виктор Николаевич Кульков, д. т. н., профессор, профессор кафедры

кафедра инженерных коммуникаций и систем жизнеобеспечения

664074; ул. Лермонтова, 83; Иркутск

Author ID: 730720

Victor N. Kulkov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department

Department of Engineering Communications and Life Support Systems

664074; 83 Lermontov St.; Irkutsk

Author ID: 730720

kulkof.viktor@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4063-7252СолопановЕ. Ю.SolopanovE. Yu.

Евгений Юрьевич Солопанов, к. т. н., доцент

кафедра прикладной математики и информатики

664074; ул. Лермонтова, 83; Иркутск

Author ID: 518365

Evgenii Yu. Solopanov, Cand. Sci (Eng.), Associate Professor

Department of Applied Mathematics and Computer Science

664074; 83 Lermontov St.; Irkutsk

Author ID: 518365

evgursolo@mail.ruАбросимоваИ. А.AbrosimovaI. A.

Иванна Александровна Абросимова, аспирант

664074; ул. Лермонтова, 83; Иркутск

Ivanna A. Abrosimova, Postgraduate Student

664074; 83 Lermontov St.; Irkutsk

abrosimovaia94@gmail.comЯрыгинР. Н.YaryginR. N.

Роман Николаевич Ярыгин, аспирант

664074; ул. Лермонтова, 83; Иркутск

Roman N. Yarygin, Postgraduate Student

664074; 83 Lermontov St.; Irkutsk

yarygin.r@hydrig.ruhttps://orcid.org/0009-0002-4696-5994ЕпифановС. П.EpifanovS. P.

Сергей Петрович Епифанов, к. ф.-м. н., главный специалист

664081; ул. Ширямова, 2; Иркутск

Author ID: 16851

Sergey P. Epifanov, Cand. Sci (Ph.-Math.), Chief Specialist

664081; 2 Shiryamova St.; Irkutsk

Author ID: 16851

epifanov.1954@mail.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian FederationООО «Иркутский ремонтно-механический завод»РоссияIrkutsk Repair and Mechanical Plant LLCRussian Federation20261204202616192101Copyright © Баранчикова Н.И., Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Абросимова И.А., Ярыгин Р.Н., Епифанов С.П., 20262026Баранчикова Н.И., Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Абросимова И.А., Ярыгин Р.Н., Епифанов С.П.Baranchikova N.I., Kulkov V.N., Solopanov E.Y., Abrosimova I.A., Yarygin R.N., Epifanov S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inbure.elpub.ru/jour/article/view/407

   Эффективная продолжительная эксплуатация насосных установок с центробежными насосами связана во многом с их бескавитационной работой. Для изучения кавитации выбирают параметры, которые оценивают уровень и местоположение кавитирующего потока, размеры и время процесса кавитации. Обеспечить бескавитационную работу насосов на стадии проектирования и эксплуатации можно только на основании корректно выполненных расчетов кавитационных параметров, сравнивая которые с требуемыми параметрами можно сформировать необходимые режимы функционирования насосных установок.

   Особое внимание необходимо уделить насосным установкам с частотными преобразователями либо многоскоростным насосным агрегатам, так как пересчет кавитационных характеристик при изменении частоты вращения рабочего колеса по имеющейся одной заводской характеристике далеко не всегда позволяет получить адекватную измененную кавитационную характеристику.

   Поэтому для крупных насосов и небольшом имеющемся кавитационном запасе предложена методика пересчета кавитационных характеристик, использующих две базовые кавитационных характеристики насоса. При перекачивании высокотемпературной воды необходимо учитывать термодинамический эффект, приводящий к понижению кавитационного запаса. Рассмотрены различные подходы определения измененного кавитационного запаса.

   Efficient long-term operation of pumping units with centrifugal pumps is largely due to their cavitation-free operation. To study cavitation, parameters are selected that estimate the level and location of the cavitating flow, the size and time of the cavitation process. It is possible to ensure cavitation-free operation of pumps at the design and operation stage only on the basis of correctly performed calculations of cavitation parameters, comparing which with the required parameters, it is possible to form the necessary operating modes of pumping units.

   Special attention should be paid to pumping units with frequency converters or multi-speed pumping units, since recalculating the cavitation characteristics when changing the speed of rotation of the impeller according to the available one factory characteristic does not always allow obtaining an adequate modified cavitation characteristic.

   Therefore, for large pumps with a small available cavitation reserve, a method for recalculating cavitation characteristics using two basic cavitation characteristics of the pump is proposed. When pumping high-temperature water, it is necessary to take into account the thermodynamic effect leading to a decrease in the cavitation reserve. Various approaches to determining the modified cavitation reserve are considered.

тепловые электростанциицентробежные насосырасполагаемый и требуемый кавитационные запасыNPSHпаровая кавитациянапорно-расходная характеристика насосакавитационная характеристикарабочее колесо насосапонижение кавитационного запасаthermal power plantscentrifugal pumpsavailable and required cavitation reservesNPSHsteam cavitationpressure and flow characteristics of the pumpcavitation characteristicspump impellerreduction of cavitation reserveReferencesМарцинковский В.А., Ворона П.Н. Насосы атомных электростанций. М.: Энергоатмиздат, 1987. 255 с.Martsinkovskii V.A., Vorona P.N. Pumps of Nuclear Power Plants. Moscow: Energoatmizdat, 1987. 255 p. (In Russ.).Еловик В.Л., Войтов В.И., Седлухо Ю.П. Расчет и анализ режимов работы центробежных насосов c частотно-регулируемым электроприводом. Минск: Изд-во Белорусского государственного технологического университета, 2022. 110 с. EDN: NXDWTG.Elovik V.L., Voitov V.I., Sedlukho Yu.P. Calculation and Analysis of Operating Modes of Centrifugal Pumps with a Variable-Frequency Electric Drive. Minsk: Publishing house of the Belarusian State Technological University, 2022. 110 p. (In Russ.). EDN: NXDWTG.Bachus L., Custodio A. Know and Understand Centrifugal Pumps. Elsevier: Oxford, 2003. 250 p.Bachus L., Custodio A. Know and Understand Centrifugal Pumps. Elsevier: Oxford, 2003. 250 p.Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах. М.: Машиностроение, 1982. 192 с.Petrov V.I., Chebaevskii V.F. Cavitation in High-Speed Vane Pumps. Moscow: Mashinostroenie, 1982. 192 p. (In Russ.).Schiavello B., Visser F.C. Pump Cavitation – Various NPSHR Criteria, NPSHA Margins, and Impeller Life Expectancy // Proceedings of the Twenty-Fifth International Pump Users Symposium. 2009. P. 113–144.Schiavello B., Visser F.C. Pump Cavitation – Various NPSHR Criteria, NPSHA Margins, and Impeller Life Expectancy. Proceedings of the Twenty-Fifth International Pump Users Symposium. 2009:113-144.Brennen C.E. Cavitation and Bubble Dynamics. Oxford, New York: Oxford University Press, 1995. 294 p.Brennen C.E. Cavitation and Bubble Dynamics. Oxford, New York: Oxford University Press, 1995. 294 p.Stepanoff A.J. Pumps and Blowers: Selected Advanced Topics. Two-Phase Flow; Flow and Pumping Of Solids in Suspension and Fluid Mixtures. Hoboken: John Wiley &Sons, 1965. 316 p.Stepanoff A.J. Pumps and Blowers: Selected Advanced Topics. Two-Phase Flow; Flow and Pumping Of Solids in Suspension and Fluid Mixtures. Hoboken: John Wiley & Sons, 1965. 316 p.Тимушев С.Ф., Федосеев С.Ю. Определение коэффициента начальной кавитации в центробежном насосе методом вычислительного эксперимента // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 2. С. 89–93. EDN: OXMBUJ.Timushev S.F., Fedoseev S.Yu. Determination of the Initial Cavitation Coefficient in a Centrifugal Pump by a Computational Experiment. Aerospace MAI Journal. 2012;19(2):89-93. (In Russ.). EDN: OXMBUJ.Руднев С.С. Кавитация в решетке профилей конечной толщины // Лопастные насосы. Ленинград: Машиностроение, 1975. С. 198–209.Rudnev S.S. Cavitation in a Cascade of Profiles of Finite Thickness. In: Vane Pumps. Leningrad: Mashinostroenie, 1975. P. 198–209. (In Russ.).Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Насосное оборудование тепловых электростанций. М.: Энергия, 1975. 280 с.Malyushenko V.V., Mikhailov A.K. Pumping Equipment for Thermal Power Plants. Moscow: Energia, 1975. 280 p. (In Russ.).Шапиро А.С., Панаиотти С.С., Артемьев А.А. Расчет всасывающей способности центробежных насосов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. № 9. С. 35–39. EDN: IBQUCH.Shapiro A.S., Panaiotti S.S., Artemyev A.A. Calculation of Centrifugal Pumps' Vacuum Rating. Khimicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie. 2007;9:35-39. (In Russ.). EDN: IBQUCH.Федосеев С.Ю., Тимушев С.Ф., Кузнецов А.В., Панаиотти С.С. Расчет критических кавитационных запасов центробежных насосов // Труды МАИ. 2013. № 71. С. 1–22. EDN: RSRQIX.Fedoseev S.Yu., Timushev S.F., Kuznetsov A.V., Panaiotti S.S. Calculation of Critical Cavitation Reserves of Centrifugal Pumps. Trudy MAI. 2013;71:1-22. (In Russ.). EDN: RSRQIX.Panaiotti S.S., Rohatgi U.S., Timushev S.F., Soldatov V.A., Chumachenko B.N. CFD Study of Prospective 1<sup>st</sup> Stage Centrifugal Impeller Design // Proceedings 5 Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference. 2007. P. 1–5.Panaiotti S.S., Rohatgi U.S., Timushev S.F., Soldatov V.A., Chumachenko B.N. CFD Study of Prospective 1<sup>st</sup> Stage Centrifugal Impeller Design. Proceedings 5 Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference. 2007:1-5.Minami Shungo, Kawaguchi Kyoji, Homma Tetsuto Experimental Study on Cavitation in Centrifugal Pump Impellers // Bulletin of JSME. 1960. Vol. 3. Iss. 9. P. 19–29. doi: 10.1299/jsme1958.3.19.Minami Shungo, Kawaguchi Kyoji, Homma Tetsuto Experimental Study on Cavitation in Centrifugal Pump Impellers. Bulletin of JSME. 1960;3(9):19-29. doi: 10.1299/jsme1958.3.19.Visser F.C. Some User Experience Demonstrating the Use of Computational Fluid Dynamics for Cavitation Analysis and Head Prediction of Centrifugal Pumps // ASME Fluids Engineering Division Summer Meeting. Proceedings of ASME FEDSM’01. 2001. P. 1–6.Visser F.C. Some User Experience Demonstrating the Use of Computational Fluid Dynamics for Cavitation Analysis and Head Prediction of Centrifugal Pumps. ASME Fluids Engineering Division Summer Meeting. Proceedings of ASME FEDSM’01. 2001:1-6.Timushev S.F., Panaiotti S.S., Soldatov V. A. Validation of Numerical, Procedure for Assessment of Centrifugal Pump Cavitation Erosion // CD Proceedings of 25<sup>th</sup> International Pump Users Symposium. 2009. P. 39–48.Timushev S.F., Panaiotti S.S., Soldatov V. A. Validation of Numerical, Procedure for Assessment of Centrifugal Pump Cavitation Erosion. CD Proceedings of 25<sup>th</sup> International Pump Users Symposium. 2009:39-48.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.