Расчет параметров кавитации центробежных насосов

   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.

1. Марцинковский В.А., Ворона П.Н. Насосы атомных электростанций. М.: Энергоатмиздат, 1987. 255 с.

2. 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.

3. Bachus L., Custodio A. Know and Understand Centrifugal Pumps. Elsevier: Oxford, 2003. 250 p.

4. Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах. М.: Машиностроение, 1982. 192 с.

5. 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.

6. Brennen C.E. Cavitation and Bubble Dynamics. Oxford, New York: Oxford University Press, 1995. 294 p.

7. 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.

8. 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.

9. Руднев С.С. Кавитация в решетке профилей конечной толщины // Лопастные насосы. Ленинград: Машиностроение, 1975. С. 198–209.

10. Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Насосное оборудование тепловых электростанций. М.: Энергия, 1975. 280 с.

11. 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.

12. 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.

13. Panaiotti S.S., Rohatgi U.S., Timushev S.F., Soldatov V.A., Chumachenko B.N. CFD Study of Prospective 1^st Stage Centrifugal Impeller Design // Proceedings 5 Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference. 2007. P. 1–5.

14. 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.

15. 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.

16. Timushev S.F., Panaiotti S.S., Soldatov V. A. Validation of Numerical, Procedure for Assessment of Centrifugal Pump Cavitation Erosion // CD Proceedings of 25^th International Pump Users Symposium. 2009. P. 39–48.