Pourquoi les performances de cavitation d'une pompe centrifuge se détériorent-elles après la coupe de la roue?

La coupe de la roue fait référence à la réduction mécanique du diamètre extérieur de la roue de la pompe centrifuge pour modifier ses performances hydrauliques. La coupe de la roue est une méthode courante pour régler les performances de la pompe, généralement utilisées pour réduire la tête et le débit de la pompe pour répondre aux conditions de travail réelles. Cependant, bien que cette méthode puisse ajuster la tête et l'écoulement de la pompe pour répondre aux nouvelles conditions de travail, elle détruira la correspondance de la conception hydraulique d'origine et entraînera une série de problèmes, l'un des problèmes les plus courants et les plus facilement négligés est que les performances de cavitation de la pompe se détériorent.

 

 

1. Une vitesse d'écoulement accrue à l'entrée de la lame provoque une baisse soudaine de pression

1) Une fois la roue coupée, le diamètre de sortie de la roue est réduit et la vitesse d'écoulement à l'entrée de la roue augmentera en raison de la redistribution de l'écoulement (q=a⋅v). Selon l'équation de Bernoulli, la vitesse d'écoulement est inversement proportionnelle à la pression statique, et la pression locale sera réduite à un niveau plus proche ou même plus bas que la pression de vapeur saturée du liquide, augmentant considérablement la probabilité de génération de bulles, ce qui peut provoquer une cavitation.
2) Formule clé: le NPSHR est proportionnel au carré de la vitesse d'écoulement d'entrée, et une augmentation de la vitesse d'écoulement augmentera considérablement le NPSHR.

 

2. Changements dans l'angle d'attaque d'entrée de la lame

1) Une fois la roue coupée, le diamètre extérieur de la roue est réduit, mais le diamètre d'entrée reste généralement inchangé (seule la partie de sortie est coupée). Cela modifiera la direction relative de la vitesse d'écoulement (angle d'attaque) à l'entrée de la roue, conduisant à une séparation du débit ou à une augmentation de la turbulence, réduisant encore la pression locale et aggravant les performances de cavitation.

2) Si l'angle d'attaque s'écarte de la valeur de conception, la séparation du débit formera une zone de vortex à basse pression, favorisant la génération de bulles.

 

3. Déviation de la courbe caractéristique du flux de tête

Une fois la roue coupée, la courbe de la tête de la pompe centrifuge se déplace vers le bas, mais le meilleur point d'efficacité se déplacera vers la direction d'un petit écoulement. Si le débit de fonctionnement réel n'est pas ajusté de manière synchrone, la pompe peut s'écarter de l'opération BEP, entraînant un reflux d'entrée ou un débit instable, augmentant le risque de cavitation.

 

4. Effet proportionnel de NPSHR

Le NPSHR est inversement proportionnel au carré du diamètre de la roue (relation empirique). Une fois la roue coupée, le diamètre diminue et le NPSHR augmente. Par exemple, selon la loi de similitude, si le diamètre de la roue est coupé de D1 à D2, alors:

 

Une réduction du diamètre de la roue entraîne une augmentation significative du NPSHR.

 

5. Modifications de la distribution de la charge de lame

Après avoir coupé la roue, la section de travail de la lame est raccourcie, mais la charge unitaire (gradient de pression) de la section d'entrée peut augmenter. La zone locale à basse pression au bord d'attaque de la lame s'étend et le point d'initiation de la cavitation est avancé.

 

6. Détérioration de la stabilité du canal d'écoulement

La largeur de sortie de la roue après la coupe est déséquilibrée avec le rapport de la gorge volute, formant un reflux secondaire et un vortex. Ces débits instables se propageront à la zone d'entrée de la roue, superposant l'évasement de pression d'origine pour former une cavitation composée.

 

7. Impact réel et contre-mesures

1) Détérioration des performances de cavitation: le NPSHR augmente et le NPSHA de la pompe doit être plus grand pour éviter la cavitation.

2) Solution:

- Limiter la quantité de coupe: Habituellement, la quantité de coupe du diamètre de la roue de la pompe centrifuge ne dépasse pas 20%, sinon le NPSHR doit être réévalué.

- Optimiser les conditions d'entrée: augmenter le diamètre du tuyau d'entrée ou réduire le débit d'entrée.

- Ajustez les conditions de fonctionnement: évitez de fonctionner dans la zone à faible débit et fonctionnez le plus près possible du meilleur point d'efficacité.

 

La coupe de la roue conduit directement à l'expansion de la zone de basse pression d'entrée et à l'augmentation du NPSHR en modifiant la distribution de vitesse, l'angle d'attaque et la charge de lame. Bien que cette modification géométrique puisse ajuster les performances de la pompe centrifuge, il est nécessaire d'évaluer soigneusement le risque de cavitation et de repenser l'entrée de la roue ou d'ajuster le système NPSHA si nécessaire.