Инженеры СПбПУ создали энергоэффективный насос для канализационных систем с рекордным КПД
Инженеры Института энергетики Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали линейку свободновихревых насосов для систем водоотведения, коэффициент полезного действия которых на номинальном режиме достигает 62% — это выше показателей как отечественных (54−57%), так и зарубежных аналогов (59−60%). Испытания опытного образца СВН 160/20, проведенные в Лаборатории гидромашиностроения Высшей школы энергетического машиностроения, подтвердили расчетные характеристики с точностью до 2% и зафиксировали снижение срока разработки с 1−1,5 года до 3−4 месяцев благодаря применению цифрового проектирования и аддитивных технологий.
Конструктивные преимущества свободновихревой схемы
Свободновихревые насосы устойчивее традиционных центробежных агрегатов при перекачивании вязких, абразивосодержащих сред, сточных вод и канализационного ила — именно эти условия чаще всего приводят к засорам, авариям и дорогостоящему ремонту на канализационных станциях. Поскольку центробежные насосы на станциях часто подбирают с избыточным запасом мощности, замена их проточных частей на свободновихревые не потребует установки более мощных электродвигателей — при этом канализационные станции станут надежнее и экономичнее в долгосрочной перспективе.
Отказ от избыточного запаса по напору позволяет уменьшить диаметр рабочего колеса и габариты корпуса: обновленные насосы будут легче и компактнее, но при этом они также будут отвечать требованиям технического задания и сохранят высокую энергоэффективность. Помимо этого, в ходе испытаний были опробованы различные варианты конструкций уплотнительных узлов — результаты этих исследований также будут использованы в следующих моделях, — отметил руководитель проекта, научный сотрудник Лаборатории гидромашиностроения Арсентий Клюев.
При создании линейки свободновихревых насосов (СВН 50/20, СВН 100/20, СВН 160/20) инженеры Института энергетики применили технологии цифрового проектирования и моделирования, а при изготовлении опытного образца СВН 160/20 использовали сочетание традиционных и аддитивных технологий. Благодаря возможностям исследовательского экспериментально-расчетного комплекса Лаборатории гидромашиностроения СПбПУ срок разработки новых насосов до стадии испытаний опытного образца сократился с 1–1,5 лет до 3–4 месяцев.
В ходе испытаний на стенде лаборатории специалисты Института энергетики получили и проанализировали энергетические и кавитационные характеристики насоса, а также провели валидацию математических моделей, использованных при проектировании. Расхождение расчетных и экспериментальных данных не превысило 2% по всем измеряемым параметрам, что подтвердило высокую точность разработанной модели.
В дальнейшем специалисты планируется испытать насос в условиях, приближенных к реальным, — при перекачивании вязких сред с абразивными включениями, а также изготовить прозрачный корпус для визуальной оценки течения жидкости внутри устройства. Это позволит масштабировать линейку насосов на другие параметры с учетом взаимозаменяемых элементов проточных частей.
Разработка ведется при поддержке федеральной программы «Приоритет-2030».
.jpg)
