В Петербургском Политехе реализована новая технология изготовления опытных образцов основных элементов проточной части погружных водоотливных электронасосов — рабочих колес и направляющих аппаратов. Метод включает в себя цифровое прототипирование на стадии разработки и аддитивные технологии производства. Такой подход позволяет в 2 раза удешевить и в 6 раза ускорить изготовление и испытания опытных образцов в сравнении с традиционными способами.
Погружные водоотливные электронасосы применяются для откачивания морской и пресной воды, загрязненной отходами нефтепродуктов, отвода ливневых и паводковых вод, а также осушения различных резервуаров с целью их дальнейшего обслуживания в строительной и коммунальных сферах.
В СПбПУ методами цифрового проектирования и моделирования разрабатывается и оптимизируется геометрия элементов проточной части. Затем проводятся виртуальные испытания на экспериментально-расчетном комплексе для получения прогнозных энергетических и кавитационных характеристик. Далее опытные образцы элементов проточной части насосов изготавливаются из пластика методом аддитивных технологий и проводится физический эксперимент с целью подтверждения полученных в результате расчетов характеристик.
В результате проведенных работ удалось увеличить на 10% КПД насоса относительно исходного варианта и зарубежных аналогов. Разработанная проточная часть передана промышленному партнеру ООО «СУЛАК» для подготовки серийного производства.
«Из-за сложной пространственной формы оптимизированных лопастных систем при изготовлении традиционными способами требуется разработка и изготовление дорогостоящей оснастки. Современные же цифровые технологии позволяют с высокой точностью прогнозировать эксплуатационные характеристики проектируемого оборудования и снизить количество изготавливаемых и подвергаемых тестам опытных образцов с десятков до одного финального», — комментирует аспирант Высшей школы энергетического машиностроения Арсентий Клюев.
Петербургский Политех теперь осуществляет полный цикл разработки насосного оборудования — от момента получения входных технических требований до изготовления опытного образца и экспериментального подтверждения заявленных характеристик. Использование быстрого прототипирования позволяет в течение 3–4 недель изготовить спроектированные элементы проточной части, собрать агрегат и провести испытания. Выполнение аналогичных проектов традиционными способами занимает от полугода.
«В ходе проекта нам удалось наладить партнерские отношения как с научными группами в смежных направлениях деятельности, так и с промышленным партнером. Работа в таком ключе позволяет сократить, а в перспективе и окончательно нивелировать разрыв между вузом и реальной промышленностью в области проектирования и создания гидравлических машин», — комментирует Арсентий Клюев.
Помимо разработки нового оборудования сотрудники СПбПУ выполняют работы по реверс-инжинирингу и сервисному обслуживанию иностранного насосного оборудования с проведением оптимизации проточных частей в исходных габаритах, что позволит не просто восстановить работоспособность насосов, например, на нефтяных месторождениях, но и повысить эффективность их работы без значительных капиталовложений.
Работа по проекту проведена в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Наука и университеты»).
