1. ઇમ્પેલર ગેપની વ્યાખ્યા અને મુખ્ય અસરો

ઇમ્પેલર ગેપ એ ઇમ્પેલર અને પંપ કેસીંગ (અથવા ગાઇડ વેન રિંગ) વચ્ચેના રેડિયલ ક્લિયરન્સનો ઉલ્લેખ કરે છે, જે સામાન્ય રીતે 0.2 મીમી થી 0.5 મીમી સુધીનો હોય છે. આ ગેપ નોંધપાત્ર રીતે કામગીરીને અસર કરે છે  મલ્ટીસ્ટેજ વર્ટિકલ ટર્બાઇન પંપ બે મુખ્ય પાસાઓમાં:

● હાઇડ્રોલિક નુકસાન: વધુ પડતા ગાબડા લિકેજ પ્રવાહમાં વધારો કરે છે, વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે; વધુ પડતા નાના ગાબડા ઘર્ષણ ઘસારો અથવા પોલાણનું કારણ બની શકે છે.

● પ્રવાહ લાક્ષણિકતાઓ: ગેપનું કદ ઇમ્પેલર આઉટલેટ પર પ્રવાહ એકરૂપતાને સીધી અસર કરે છે, જેનાથી હેડ અને કાર્યક્ષમતા વળાંકોને અસર થાય છે.

2. ઇમ્પેલર ગેપ ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે સૈદ્ધાંતિક આધાર

૨.૧ વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા સુધારો

વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા (ηₛ) ને વાસ્તવિક આઉટપુટ પ્રવાહ અને સૈદ્ધાંતિક પ્રવાહના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

ηₛ = 1 − QQleak

જ્યાં Qleak એ ઇમ્પેલર ગેપને કારણે થતો લિકેજ ફ્લો છે. ગેપને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાથી લિકેજ નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે. ઉદાહરણ તરીકે:

● ગેપ 0.3 મીમીથી 0.2 મીમી ઘટાડવાથી લિકેજ 15-20% ઘટે છે.

● મલ્ટીસ્ટેજ પંપમાં, તબક્કાવાર સંચિત ઑપ્ટિમાઇઝેશન કુલ કાર્યક્ષમતામાં 5-10% સુધારો કરી શકે છે.

૨.૨ હાઇડ્રોલિક નુકસાનમાં ઘટાડો

ગેપને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાથી ઇમ્પેલર આઉટલેટ પર પ્રવાહ એકરૂપતા સુધરે છે, ટર્બ્યુલન્સ ઘટાડે છે અને આમ હેડ લોસ ઓછો થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે:

● CFD સિમ્યુલેશન દર્શાવે છે કે ગેપને 0.4 mm થી 0.25 mm સુધી ઘટાડવાથી તોફાની ગતિ ઊર્જા 30% ઓછી થાય છે, જે શાફ્ટ પાવર વપરાશમાં 4-6% ઘટાડો દર્શાવે છે.

૨.૩ પોલાણ કામગીરી વૃદ્ધિ

મોટા ગાબડા ઇનલેટ પર દબાણના ધબકારાને વધારે છે, જેનાથી પોલાણનું જોખમ વધે છે. ગેપને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાથી પ્રવાહ સ્થિર થાય છે અને NPSHr (નેટ પોઝિટિવ સક્શન હેડ) માર્જિન વધે છે, ખાસ કરીને ઓછા પ્રવાહની સ્થિતિમાં અસરકારક.

૩. પ્રાયોગિક ચકાસણી અને એન્જિનિયરિંગ કેસો

૩.૧ પ્રયોગશાળા પરીક્ષણ ડેટા

એક સંશોધન સંસ્થાએ તુલનાત્મક પરીક્ષણો હાથ ધર્યા હતા મલ્ટિ-સ્ટેજ વર્ટિકલ ટર્બાઇન પંપ (પરિમાણો: 2950 rpm, 100 m³/h, 200 મીટર હેડ).

૩.૨ ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન ઉદાહરણો

● પેટ્રોકેમિકલ સર્ક્યુલેશન પંપ રેટ્રોફિટ: એક રિફાઇનરીએ ઇમ્પેલર ગેપ 0.4 મીમીથી ઘટાડીને 0.28 મીમી કર્યો, જેનાથી વાર્ષિક 120 kW·h ની ઊર્જા બચત થઈ અને સંચાલન ખર્ચમાં 8% ઘટાડો થયો.

● ઓફશોર પ્લેટફોર્મ ઇન્જેક્શન પંપ ઑપ્ટિમાઇઝેશન: ગેપ (±0.02 મીમી) ને નિયંત્રિત કરવા માટે લેસર ઇન્ટરફેરોમેટ્રીનો ઉપયોગ કરીને, પંપની વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા 81% થી 89% સુધી સુધરી, વધુ પડતા ગેપને કારણે થતી વાઇબ્રેશન સમસ્યાઓનું નિરાકરણ.

૪. ઑપ્ટિમાઇઝેશન પદ્ધતિઓ અને અમલીકરણ પગલાં

૪.૧ ગેપ ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે ગાણિતિક મોડેલ

કેન્દ્રત્યાગી પંપ સમાનતાના કાયદા અને સુધારણા ગુણાંકના આધારે, ગેપ અને કાર્યક્ષમતા વચ્ચેનો સંબંધ છે:

η = η₀(1 − k·δD)

જ્યાં δ એ ગેપ વેલ્યુ છે, D એ ઇમ્પેલર વ્યાસ છે, અને k એ એક પ્રયોગમૂલક ગુણાંક છે (સામાન્ય રીતે 0.1–0.3).

૪.૨ મુખ્ય અમલીકરણ તકનીકો

●ચોકસાઇ ઉત્પાદન: CNC મશીનો અને ગ્રાઇન્ડીંગ ટૂલ્સ ઇમ્પેલર્સ અને કેસીંગ માટે માઇક્રો-મીટર-લેવલ ચોકસાઇ (IT7–IT8) પ્રાપ્ત કરે છે.

●ઇન-સીટુ માપન: લેસર એલાઈનમેન્ટ ટૂલ્સ અને અલ્ટ્રાસોનિક જાડાઈ ગેજ વિચલનો ટાળવા માટે એસેમ્બલી દરમિયાન ગાબડાઓનું નિરીક્ષણ કરે છે.

● ગતિશીલ ગોઠવણ: ઉચ્ચ-તાપમાન અથવા કાટ લાગતા માધ્યમો માટે, બોલ્ટ-આધારિત ફાઇન-ટ્યુનિંગ સાથે બદલી શકાય તેવા સીલિંગ રિંગ્સનો ઉપયોગ થાય છે.

4.3 વિચારણાઓ

● ઘર્ષણ-વસ્ત્ર સંતુલન: ઓછા કદના ગાબડા યાંત્રિક ઘસારામાં વધારો કરે છે; સામગ્રીની કઠિનતા (દા.ત., ઇમ્પેલર્સ માટે Cr12MoV, કેસીંગ માટે HT250) અને કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ સંતુલિત હોવી જોઈએ.

● થર્મલ વિસ્તરણ વળતર: ઉચ્ચ-તાપમાનના ઉપયોગો (દા.ત., ગરમ તેલ પંપ) માટે અનામત ગાબડા (0.03–0.05 મીમી) જરૂરી છે.

5. ભાવિ પ્રવાહો

●ડિજિટલ ડિઝાઇન: AI-આધારિત ઑપ્ટિમાઇઝેશન અલ્ગોરિધમ્સ (દા.ત., આનુવંશિક અલ્ગોરિધમ્સ) ઝડપથી શ્રેષ્ઠ અંતર નક્કી કરશે.

●એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ: મેટલ 3D પ્રિન્ટિંગ સંકલિત ઇમ્પેલર-કેસીંગ ડિઝાઇનને સક્ષમ કરે છે, એસેમ્બલી ભૂલો ઘટાડે છે.

●સ્માર્ટ મોનિટરિંગ: ડિજિટલ ટ્વિન્સ સાથે જોડાયેલા ફાઇબર-ઓપ્ટિક સેન્સર રીઅલ-ટાઇમ ગેપ મોનિટરિંગ અને પ્રદર્શન ડિગ્રેડેશન આગાહીને સક્ષમ કરશે.

ઉપસંહાર

ઇમ્પેલર ગેપ ઑપ્ટિમાઇઝેશન એ મલ્ટીસ્ટેજ વર્ટિકલ ટર્બાઇન પંપ કાર્યક્ષમતા વધારવા માટેની સૌથી સીધી પદ્ધતિઓમાંની એક છે. ચોકસાઇ ઉત્પાદન, ગતિશીલ ગોઠવણ અને બુદ્ધિશાળી દેખરેખનું સંયોજન 5-15% કાર્યક્ષમતામાં વધારો, ઉર્જા વપરાશ ઘટાડી શકે છે અને જાળવણી ખર્ચ ઘટાડી શકે છે. ફેબ્રિકેશન અને એનાલિટિક્સમાં પ્રગતિ સાથે, ગેપ ઑપ્ટિમાઇઝેશન ઉચ્ચ ચોકસાઇ અને બુદ્ધિ તરફ વિકસિત થશે, જે પંપ ઊર્જા રેટ્રોફિટિંગ માટે મુખ્ય તકનીક બનશે.

નૉૅધ: વ્યવહારુ ઇજનેરી ઉકેલોમાં મધ્યમ ગુણધર્મો, કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ અને ખર્ચ મર્યાદાઓને એકીકૃત કરવી આવશ્યક છે, જે જીવન ચક્ર ખર્ચ (LCC) વિશ્લેષણ દ્વારા માન્ય છે.