Siurbliai ir kompresoriaidažnai susiduria su pašėlusiu važiavimu – vieno tyrimo duomenimis, daugiau nei 47 % pramoninių kompresorių neveikia dėl gedimų, o jų patikimumas nukrenta žemiau 36 %. Modeliavimu paremta liejimo technika įsikiša kaip superherojus, kovoja su defektais ir didina patvarumą, todėl šios mašinos gali toliau veikti be nuolatinių sustojimų techninio aptarnavimo zonoje.

Svarbiausios išvados

• Modeliavimu pagrįstas liejimas slėgiupadeda inžinieriams anksti rasti ir išspręsti projektavimo problemas, todėl siurbliai ir kompresoriai tampa efektyvesni ir tarnauja ilgiau.
• Ši technologija sumažina defektus, tokius kaip poringumas ir paviršiaus įtrūkimai, todėl dalys tampa tvirtesnės, reikalaujančios mažiau priežiūros ir tarnaujančios ilgiau.
• Nuolatinė medžiagų kokybė ir optimizuoti projektai, gauti remiantis modeliavimais, lemia mažesnes energijos sąnaudas, mažiau gedimų ir dideles remonto išlaidų santaupas.

Siurblių ir kompresorių efektyvumo ir ilgaamžiškumo iššūkiai

Dažnos problemos, ribojančios našumą ir tarnavimo laiką

Gamykloje siurbliai ir kompresoriai susiduria su daugybe kliūčių. Jie turi laikytis griežtų JAV Energetikos departamento ir ES efektyvumo taisyklių. Gamintojai dažnai stengiasi suderinti dideles energijos sąskaitas, brangų remontą ir nuolatinę prastovų grėsmę. Toliau pateiktame sąraše išskiriami dažniausiai pasitaikantys galvos skausmai:

• Didelės energijos sąnaudos oro suspaudimo ir vakuumavimo metu
• Padidėjusios priežiūros išlaidos dėl susidėvėjusių dalių
• Prastovos, kai įranga neveikia arba sugenda
• Sunku išlaikyti pastovų slėgį darbo metu
• Problemos diegiant išmaniąsias stebėjimo sistemas su senesniais modeliais
• Didelės pradinės išlaidos ir sudėtinga technologija, skirta aukštos temperatūros kompresoriams
• Spaudimas laikytis aplinkosaugos standartų ir pereiti prie ekologiškų šaltnešių
• Tiekimo grandinės sutrikimai ir staigūs žaliavų kainų svyravimai

Prie to prisideda ir tokie aplinkos veiksniai kaip karštis, dulkės ir drėgmė, dėl kurių siurbliai ir kompresoriai sunkiai tarnauja. Perkaitimas, triukšminga vibracija ir užsikimšę filtrai gali paversti patikimą mašiną košmaru, kurio metu reikia atlikti techninę priežiūrą. Operatoriai turi stebėti tokius požymius kaip rotoriaus lenkimas, guolių susidėvėjimas ir alyvos aušinimo problemos, kurios gali atsirasti netikėtai ir sutrumpinti įrangos tarnavimo laiką.

Gamybos defektų poveikis ilgaamžiškumui

Gamybos defektai gali paversti perspektyvų siurblį ar kompresorių tiksinčia laiko bomba. Tokios problemos kaip skysčio grįžimas, kai šaltnešis susimaišo su tepalu, nuplėšia apsauginę alyvos plėvelę. Tai sukelia trintį, susidėvėjimą ir perkaitimą. Skysčio pūtimas gali pažeisti vožtuvus, strypus ir stūmoklius, o prastas tepimas – cilindrų ir stūmoklių pažeidimus.

Sistemos užterštumas – pavyzdžiui, drėgmė, vario oksidas ar nešvarumai – sukelia koroziją ir mechaninius užstrigimus. Dėl žemo šaltnešio kiekio arba didelio suspaudimo laipsnio aukšta išleidimo temperatūra sukelia stūmoklių susidėvėjimą ir anglies kaupimąsi. Net ir maža surinkimo klaida gali sukelti nuotėkius, išlyginimo problemas ar guolių gedimus. Šie defektai mažina siurblių ir kompresorių patikimumą ir tarnavimo laiką, todėl reikia reguliariai juos tikrinti ir...kokybiška gamybabūtina ilgalaikei sėkmei.

Simuliacija pagrįsti liejimo sprendimai siurbliams ir kompresoriams

Vidinių srauto takų ir geometrijų optimizavimas

Inžinieriai mėgsta gerus galvosūkius, ir niekas jų taip nejaudina, kaip iššūkis tobulinti siurblių ir kompresorių vidų. Modeliavimu pagrįstas liejimas slėgiu suteikia jiems skaitmeninį įrankių rinkinį, pilną galingų gudrybių. Skaičiavimo skysčių dinamikos (CFD) metodai, tokie kaip RANS, leidžia projektuotojams žvilgtelėti į srauto takus ir pastebėti kiekvieną sūkurį, sūkurį ir kliūtį. Jie naudoja pažangias tinklelio strategijas – struktūrizuotas sparnuotei, nestruktūrizuotas voliutei – kad užfiksuotų kiekvieną detalę. Automatiniai tinklelio generavimo įrankiai, tokie kaip „Fidelity Automesh“, pagreitina procesą, todėl tinklelio kūrimas gali būti iki penkių kartų greitesnis.

Dirbtinio intelekto valdomos simuliacijos dabar prisijungia prie šios grupės ir veikia GPU spartinamuose superkompiuteriuose. Šie įrankiai žaibišku greičiu atlieka skaičiavimo darbus, padėdami inžinieriams koreguoti sparnuotės formas ir srauto takus, kad būtų pasiektas maksimalus efektyvumas. Neuroniniai tinklai ir parametrizuoti CAD duomenys leidžia atlikti daugiafunkcį optimizavimą, todėl projektuotojai gali padidinti tiek slėgį, tiek efektyvumą. Iš tiesų, tyrimai rodo, kad CFD derinimas su DI gali padidinti vidutinį slėgio santykį 9,3 %, o izentropinį efektyvumą – 6,7 % sparnuotės konstrukcijose. Geometrijos optimizavimas naudojant CFD netgi padidino kompresoriaus efektyvumą 4,56 %, o slėgį – 15,85 %. Turėdami šias skaitmenines supergalias, gamintojai gali tiksliai suderinti kiekvieną kreivę ir kampą, užtikrindami, kad siurbliai ir kompresoriai veiktų sklandžiau, tarnautų ilgiau ir sunaudotų mažiau energijos.

Patarimas:Modeliavimu pagrįstas projektavimas leidžia inžinieriams išbandyti šimtus idėjų prieš pagaminant vieną formą, taip taupant laiką ir pinigus bei siekiant tobulo srauto.

Poringumo, paviršiaus defektų ir silpnųjų vietų mažinimas

Poringumas ir paviršiaus defektai yra tylūs sabotažai, slypintys kiekvienoje liejimo detalėje. Modeliavimu paremta liejimo slėgiu technologija tiesiogiai sprendžia šias problemas. Naudodami srauto analizę ir nuotėkio bandymus, inžinieriai gali optimizuoti ventiliacijos angų išdėstymą ir vakuumo taikymą, taip sumažindami poringumo rodiklį. Pažvelkite į šią lentelę, kurioje parodytas vakuuminio liejimo slėgiu poveikis kompresorių korpusams:

Vakuuminis vėdinimas, valdomas modeliavimo programinės įrangos, pašalina įstrigusias dujas iš sudėtingų liejimo vietų. Vienas medicinos įrangos gamintojas sumažino poringumo defektus nuo 8 % iki vos 0,5 %, įdiegęs vakuuminį vėdinimą. Dėl šių metodų automobilių ir aviacijos bei kosmoso detalių atliekų kiekis sumažėjo nuo dviženklio skaičiaus iki mažiau nei 2 %. Rezultatas? Mažiau silpnų vietų, tvirtesnės dalys ir daug mažiau atliekų.

Paviršiaus apdorojimas taip pat atlieka svarbų vaidmenį. Cheminis apdorojimas ir poliravimas gali sumažinti korozijos greitį nuo 5,72 mm per metus iki vos 0,45 mm per metus. Tinkamai paruošus paviršių, sukibimo stiprumas padidėja iki 111 %. Nuovargio bandymai rodo, kad poliruotos, be defektų dalys gali tarnauti du tris kartus ilgiau nei jų šiurkštūs, porėti giminaičiai. Siurbliuose ir kompresoriuose tai reiškia mažiau gedimų ir ilgesnį veikimo laiką.

Medžiagų savybių ir nuoseklumo gerinimas

Siurblių ir kompresorių pasaulyje nuoseklumas yra svarbiausias dalykas. Modeliavimu pagrįstas liejimas slėgiu užtikrina, kad kiekviena detalė pasižymėtų tomis pačiomis aukštos kokybės medžiagų savybėmis. Inžinieriai naudoja pažangias medžiagas, tokias kaip lanksčios elastomero diafragmos ir bešepetėliniai nuolatinės srovės varikliai, kad sumažintų trintį ir dilimą. Šios inovacijos padeda siurbliams milijardus kartų lankstytis neįtrūkstant ir neprarandant savo atšokimo savybių.

Medžiagos nuoseklumas taip pat reiškia ilgesnį atsparumą nuovargiui. Hidraulinių vamzdžių tyrimai rodo, kad kai medžiagų savybės išlieka pastovios, komponentai gali tarnauti gerokai ilgiau nei numatyta jų projektiniame tarnavimo laike. Nauji polimerai ir kopolimerai padidina atsparumą temperatūrai ir nuovargiui, o patobulintos guolių medžiagos ir sausos tepimo medžiagos užtikrina sklandų visų komponentų veikimą. Rezultatas? Siurbliai ir kompresoriai, kurie atlaiko įtempį, yra atsparūs korozijai ir veikia ilgai po to, kai kiti jau nustojo veikti.

Pastaba:Vienodos kokybės medžiagos reiškia mažiau netikėtumų lauke ir patikimesnį veikimą net ir sudėtingomis sąlygomis.

Realaus pasaulio rezultatai ir ilgaamžiškumo pagerėjimas

Modeliavimu pagrįstas liejimas slėgiu ne tik atrodo gerai ant popieriaus – jis veikia realiame pasaulyje. Siurblių ir kompresorių, tokių kaip gerotoriniai siurbliai ir spiraliniai kompresoriai, CFD modeliavimas puikiai atitiko eksperimentinius matavimus. Inžinieriai mato, kad numatomi alyvos srauto greičiai ir masės srauto greičiai atitinka tai, kas iš tikrųjų vyksta laboratorijoje. Šis glaudus atitikimas reiškia, kad modeliavimu pagrįsti patobulinimai tiesiogiai veikia geresnį našumą gamyklos ceche.

Vienu atveju malūnas pertvarkė savo siurblius, optimizuodamas hidrauliką, ir sugebėjo lygiagrečiai paleisti mažiau siurblių. Rezultatas? Stulbinantys 17 % energijos sąnaudų sutaupymai kiekvienais metais ir ženkliai pailgėjęs įrangos tarnavimo laikas. Pažangi analizė ir mašininis mokymasis dabar padeda palyginti numatomą našumą su realiais duomenimis, atskleisdami naujus būdus, kaip pasiekti dar didesnį efektyvumą ir patikimumą.

Modeliavimu pagrįstas liejimas slėgiusuteikia gamintojams galimybę numatyti, išbandyti ir tobulinti kiekvieną detalę prieš pradedant gamybą. Atsipirkimas gaunamas ilgiau tarnaujančių, patikimesnių siurblių ir kompresorių pavidalu, kurie užtikrina pramonės šakų judėjimą, o techninės priežiūros komandų šypsenas.

Modeliavimu pagrįstas liejimas slėgiu paverčia įprastą gamybą aukštųjų technologijų nuotykiu. Pažangios simuliacijos aptinka problemas dar prieš joms atsirandant, taip operatoriams sutaupant tūkstančius dolerių ir padidinant veikimo laiką.Pramonės tendencijosrodo, kad vis daugiau liejyklų kasmet investuoja į šiuos skaitmeninius įrankius. Tiems, kurie pritaikys šią revoliucinę technologiją, ateitis atrodo šviesi.

Patarimas: ankstyvas pritaikymas reiškia mažiau galvos skausmo ir didesnį pelną ateityje.

DUK

Kas yra modeliavimu pagrįstas liejimas slėgiu?

Modeliavimu pagrįstas liejimas slėgiunaudoja kompiuterinius modelius problemoms numatyti ir išspręsti prieš gaminant tikras dalis. Inžinieriams tai patinka. Mašinos tarnauja ilgiau. Visi laimi.

Patarimas:Įsivaizduokite tai kaip superherojaus apsiaustą gamybai!

Kaip ši technologija padeda siurbliams ir kompresoriams?

Jis randa silpnąsias vietas, sumažina defektus ir padidina stiprumą.Siurbliai ir kompresoriaiveikia sklandžiau. Priežiūros komandos džiūgauja. Prastovos trumpėja.

Ar modeliavimu pagrįstas liejimas gali sutaupyti pinigų?

Žinoma! Mažiau gedimų reiškia mažesnes išlaidas remontui. Sumažėja sąskaitos už energiją. Įmonių pelnas auga. Šypsenos aplinkui.