१. इम्पेलर ग्यापको परिभाषा र प्रमुख प्रभावहरू

इम्पेलर ग्यापले इम्पेलर र पम्प केसिङ (वा गाइड भेन रिङ) बीचको रेडियल क्लियरेन्सलाई जनाउँछ, जुन सामान्यतया ०.२ मिमी देखि ०.५ मिमी सम्म हुन्छ। यो ग्यापले कार्यसम्पादनलाई उल्लेखनीय रूपमा असर गर्छ।  बहु-चरणीय ठाडो टर्बाइन पम्पहरू दुई मुख्य पक्षहरूमा:

● हाइड्रोलिक क्षति: अत्यधिक खाडलहरूले चुहावट प्रवाह बढाउँछ, भोल्युमेट्रिक दक्षता घटाउँछ; अत्यधिक सानो खाडलहरूले घर्षण पहिरन वा गुहा निम्त्याउन सक्छ।

● प्रवाह विशेषताहरू: खाडलको आकारले इम्पेलर आउटलेटमा प्रवाह एकरूपतालाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रभाव पार्छ, जसले गर्दा हेड र दक्षता वक्रहरूलाई असर गर्छ।

२. इम्पेलर ग्याप अप्टिमाइजेसनको लागि सैद्धान्तिक आधार

२.१ भोल्युमेट्रिक दक्षता सुधार

भोल्युमेट्रिक दक्षता (ηₛ) लाई वास्तविक आउटपुट प्रवाह र सैद्धान्तिक प्रवाहको अनुपातको रूपमा परिभाषित गरिएको छ:

ηₛ = १ − QQleak

जहाँ Qleak भनेको इम्पेलर ग्यापको कारणले हुने चुहावट प्रवाह हो। ग्यापलाई अप्टिमाइज गर्नाले चुहावट उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ। उदाहरणका लागि:

● ०.३ मिमीबाट ०.२ मिमी सम्मको अन्तर घटाउनाले चुहावट १५-२०% ले घट्छ।

● बहु-चरणीय पम्पहरूमा, चरणहरूमा संचयी अनुकूलनले कुल दक्षतामा ५-१०% सुधार गर्न सक्छ।

२.२ हाइड्रोलिक नोक्सानीमा कमी

ग्यापलाई अप्टिमाइज गर्नाले इम्पेलर आउटलेटमा प्रवाह एकरूपतामा सुधार हुन्छ, टर्बुलेन्स कम हुन्छ र यसरी हेड लस कम हुन्छ। उदाहरणका लागि:

● CFD सिमुलेशनहरूले देखाउँछन् कि ०.४ मिमीबाट ०.२५ मिमी सम्मको अन्तर घटाउँदा अशान्त गतिज ऊर्जा ३०% ले घट्छ, जुन शाफ्ट पावर खपतमा ४-६% कमीसँग मेल खान्छ।

२.३ गुहा कार्यसम्पादन वृद्धि

ठूला खाडलहरूले इनलेटमा दबाब धड्कन बढाउँछन्, जसले गर्दा गुहाको जोखिम बढ्छ। खाडललाई अनुकूलन गर्नाले प्रवाह स्थिर हुन्छ र NPSHr (नेट पोजिटिभ सक्शन हेड) मार्जिन बढ्छ, विशेष गरी कम-प्रवाह अवस्थाहरूमा प्रभावकारी हुन्छ।

३. प्रयोगात्मक प्रमाणीकरण र इन्जिनियरिङ केसहरू

३.१ प्रयोगशाला परीक्षण डेटा

एउटा अनुसन्धान संस्थानले तुलनात्मक परीक्षणहरू सञ्चालन गर्यो multistage ठाडो टर्बाइन पम्प (प्यारामिटरहरू: २९५० आरपीएम, १०० वर्ग मीटर/घण्टा, २०० मिटर हेड)।

३.२ औद्योगिक अनुप्रयोग उदाहरणहरू

● पेट्रोकेमिकल सर्कुलेशन पम्प रेट्रोफिट: एउटा रिफाइनरीले इम्पेलर ग्यापलाई ०.४ मिमीबाट ०.२८ मिमीमा घटायो, जसले गर्दा वार्षिक १२० किलोवाट प्रतिघण्टा ऊर्जा बचत भयो र सञ्चालन लागतमा ८% कमी आयो।

● अफशोर प्लेटफर्म इन्जेक्सन पम्प अप्टिमाइजेसन: ग्याप (±०.०२ मिमी) नियन्त्रण गर्न लेजर इन्टरफेरोमेट्री प्रयोग गरेर, पम्पको भोल्युमेट्रिक दक्षता ८१% बाट ८९% मा सुधार भयो, अत्यधिक ग्यापका कारण हुने कम्पन समस्याहरू समाधान गर्दै।

४. अनुकूलन विधि र कार्यान्वयन चरणहरू

४.१ ग्याप अप्टिमाइजेसनको लागि गणितीय मोडेल

केन्द्रापसारक पम्प समानता कानून र सुधार गुणांकको आधारमा, अन्तर र दक्षता बीचको सम्बन्ध यस प्रकार छ:

η = η₀(१ − k·δD)

जहाँ δ अन्तर मान हो, D इम्पेलर व्यास हो, र k एक अनुभवजन्य गुणांक हो (सामान्यतया ०.१–०.३)।

४.२ प्रमुख कार्यान्वयन प्रविधिहरू

●सटीक उत्पादन: सीएनसी मेसिन र ग्राइन्डिङ उपकरणहरूले इम्पेलर र केसिङहरूको लागि माइक्रो-मिटर-स्तर परिशुद्धता (IT7–IT8) प्राप्त गर्छन्।

●इन-सिटु मापन: लेजर पङ्क्तिबद्ध उपकरणहरू र अल्ट्रासोनिक मोटाई गेजहरूले विचलनबाट बच्न एसेम्बलीको समयमा खाली ठाउँहरूको निगरानी गर्छन्।

● गतिशील समायोजन: उच्च-तापमान वा संक्षारक मिडियाको लागि, बोल्ट-आधारित फाइन-ट्युनिङको साथ बदल्न मिल्ने सिलिङ रिंगहरू प्रयोग गरिन्छ।

4.3 विचारहरू

● घर्षण-पहिरन सन्तुलन: कम आकारको खाडलले मेकानिकल पहिरन बढाउँछ; सामग्रीको कठोरता (जस्तै, इम्पेलरहरूको लागि Cr12MoV, केसिङहरूको लागि HT250) र सञ्चालन अवस्थाहरू सन्तुलित हुनुपर्छ।

● थर्मल एक्सपेन्सन क्षतिपूर्ति: उच्च-तापमान अनुप्रयोगहरू (जस्तै, तातो तेल पम्पहरू) को लागि आरक्षित खाली ठाउँहरू (०.०३-०.०५ मिमी) आवश्यक हुन्छन्।

5. भविष्य प्रवृत्तिहरू

●डिजिटल डिजाइन: एआई-आधारित अप्टिमाइजेसन एल्गोरिदमहरू (जस्तै, आनुवंशिक एल्गोरिदमहरू) ले द्रुत रूपमा इष्टतम अन्तरहरू निर्धारण गर्नेछ।

●थप उत्पादन: मेटल थ्रीडी प्रिन्टिङले एकीकृत इम्पेलर-केसिङ डिजाइनहरूलाई सक्षम बनाउँछ, जसले गर्दा एसेम्बली त्रुटिहरू कम हुन्छन्।

●स्मार्ट निगरानी: डिजिटल जुम्ल्याहाहरूसँग जोडिएको फाइबर-अप्टिक सेन्सरहरूले वास्तविक-समय अन्तर निगरानी र कार्यसम्पादन गिरावट भविष्यवाणी सक्षम गर्नेछन्।

निष्कर्ष

इम्पेलर ग्याप अप्टिमाइजेसन बहु-चरणीय ठाडो टर्बाइन पम्प दक्षता बढाउने सबैभन्दा प्रत्यक्ष विधिहरू मध्ये एक हो। परिशुद्धता निर्माण, गतिशील समायोजन, र बुद्धिमान अनुगमनको संयोजनले ५-१५% को दक्षता लाभ प्राप्त गर्न सक्छ, ऊर्जा खपत घटाउन सक्छ, र मर्मत लागत कम गर्न सक्छ। निर्माण र विश्लेषणमा प्रगतिको साथ, ग्याप अप्टिमाइजेसन उच्च परिशुद्धता र बुद्धिमत्ता तर्फ विकसित हुनेछ, पम्प ऊर्जा रेट्रोफिटिंगको लागि एक मुख्य प्रविधि बन्नेछ।

नोट: व्यावहारिक इन्जिनियरिङ समाधानहरूले मध्यम गुणहरू, सञ्चालन अवस्थाहरू, र लागत अवरोधहरूलाई एकीकृत गर्नुपर्छ, जुन जीवन चक्र लागत (LCC) विश्लेषण मार्फत प्रमाणित हुन्छ।