Ученые Института энергетики СПбПУ разработали насос для канализационных систем с высоким КПД
Ученые Института энергетики Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали линейку свободновихревых насосов для канализационных систем, которые реже выходят из строя из-за засоров и служат дольше существующих аналогов. Испытания опытного образца, проведенные в Лаборатории гидромашиностроения Высшей школы энергетического машиностроения Института энергетики, подтвердили рекордный КПД в 62%.
Традиционные центробежные насосы в системах водоотведения часто выходят из строя из-за засоров, что приводит к авариям и дорогостоящему ремонту. Свободновихревые насосы, разработанные в Институте энергетики СПбПУ, устойчивее работают при перекачивании вязких и абразивосодержащих сред, сточных вод и канализационного ила. 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».»
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. Подтвержденный КПД агрегата на номинальном режиме — 62% — превышает средние показатели отечественных, включая советские, аналогов (54–57%) и зарубежных насосов (59–60%).
В дальнейшем специалисты Института энергетики СПбПУ планируют 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».
