AP08857367 – Разработка инновационных технологий обеспечения улучшения показателей энергоэффективности и надежности центробежных насосов, производимых в Казахстане

Целью проекта является разработка инновационных технологий проектирования и изготовления центробежных насосов с рабочими колесами, имеющими модернизированную лопастную гетерогенную сетку и выполненных из современных композитных материалов. Создание конструкцию центробежного насоса с модифицированными колесами позволит расширить рабочую зону насоса, повысить эксплуатационные качества ЦН отвечающие современным стандартам энергоэффективности и надежности.

Актуальность: Идея проекта будет направлена на решение многокритериальной задачи, состоящей в интеграции походов улучшения показателей энергоэффетивнсти и надежности насосного оборудования. Методы будут включать модификацию геометрии проточных частей, с целью совершенствование геометрии проточной части насоса, что улучшит кинематику потока, гомогенная решетка лопастей  будет модифицирована на гетерогенную, изменение свойств (модификация) твердых поверхностей, взаимодействующих с перекачиваемой жидкостью, за счет замены материала центробежного колеса с металла на композитные полимеры, что также позволит положительно повлиять на динамические характеристики насоса за счет уменьшение силы дисбаланса. Предшествующие исследования в этой области выполнялись в направлении изменения геометрии лопасти на лопасть двойной кривизны, или изменения формы дисков способом «оромашивания», проблемы трения потока решались путем нанесения гидрофобных покрытий на рабочие диски и каналы рабочих колес, снижение вибрации выполнялось путем установки ддинамических гасителей. Идея, предложенная в проекте, позволит сократить технологическую цепочку модификации колес на один большой этап гидрофобизации металлического колеса. Разработанное колесо будет совмещать два оптимальных параметра геометрию и взаимодействие с перекачиваемой средой.

Научный руководитель: Кандидат технических наук, Ассоциированный профессор, Исаметова Мадина Есдаулетовна

Полученные результаты: В ходе НИР разработана инновационная методика модернизации центробежного колеса насоса с использованием полимерно-композитных материалов и гетерогенной лопастной решетки. Проведён анализ гидродинамических характеристик, показавший повышение напора и КПД по сравнению с традиционными конструкциями. С применением численного моделирования и программных комплексов оптимизирована геометрия рабочих колес и определены параметры композитного материала. Экспериментальные исследования подтвердили адекватность разработанных моделей и высокие прочностные характеристики композита. Создан лабораторный стенд и проведены гидравлические испытания, показавшие незначительное расхождение с расчетными данными. Разработана технология 3D-печати и литья композитных колес с оптимальными параметрами прочности и шероховатости. В целом результаты НИР подтверждают возможность повышения энергоэффективности насосов и внедрения разработанных решений в промышленность.

Список публикаций с ссылками на них 

1. Исаметова М.Е., Дуйсенгали А.М., Абилезова Г.С., Джасинбеков О.А. Компьютерное моделирование композиционных материалов в среде Digimat // Сложные системы: системы, анализ, управление. – 2021. – №4. – URL: https://elibrary.ru/contents.asp?id=48002189
2. Isametova M., Abilezova G., Dishovsky N., Velev P. Development and Verification of Mechanical Characteristics of a Composite Material Made of a Thermoplastic Matrix and Short Glass Fibers // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2021. – Vol. 2, No. 46. – URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/243149
3. Исаметова М.Е., Нусіпәли Р.К., Калдан Г.У., Джасинбеков О.А., Ахмедов Х.А. Автоматизация проектирования рабочего колеса центробежного насоса // Вестник КазНИТУ. – 2021. – №1. – URL: file:///C:/Users/admin/Downloads/581-Article%20Text-1642-1-10-20210621%20(5).pdf
4. Isametova M., Dishovsky N., Velev P., Duisengali A. Properties of Glass-Fiber Reinforced Polycarbonates for Centrifugal Pump Impellers // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. – 2022. – Vol. 57, No. 2. – P. 224–231. – URL: https://dl.uctm.edu/journal/node/j2022-2/2_21-143_No2_224-231.pdf
5. Isametova M., Nussipali R., Karaivanov D., Abilikhair Zh., Isametov A. Computational and Experimental Study of the Composite Material for the Centrifugal Pump Impellers Manufacturing // Journal of Applied and Computational Mechanics. – 2022. – Vol. 8, Issue 4. – P. 1407–1421. – URL: https://jacm.scu.ac.ir/article_17548.html
6. Isametova M.E., Nussipali R., Martyushev N.V., Malozyomov B.V., Efremenkov E.A., Isametov A. Mathematical modeling of the reliability of polymer composite materials // Mathematics. – 2022. – Vol. 10, No. 21. – URL: https://www.mdpi.com/2227-7390/10/21/3978
7. Исаметова М.Е., Абилезова Г.С., Карпеков Р.К., Ткаченко Д.Е. Исследование влияния конструкции центробежного колеса на напорные характеристики многоступенчатого насоса // Горный журнал Казахстана. – 2022. – №9 (209). – URL: http://minmag.kz/ru/2022/09/19/%e2%84%969-2022/
8. Isametova M., Abilezova G. Study of the influence of the design of a centrifugal wheel on the pressure characteristics of a multistage pump // Power Transmissions 2022: VIII International Conference. – Varna, 2022. – URL: https://www.researchgate.net/publication/364208511_Study_of_the_influence_of_the_design_of_a_centrifugal_wheel_on_the_pressure_characteristics_of_a_multistage_pump
9. Исаметова М.Е., Ахмедов К.А., Керимжанова М.Ф., Нусипали Р.К., Джасинбеков О.А. Модификация лопастной решетки рабочего колеса центробежного насоса // Труды университета. – 2022. – №739. – (в печати).
10. Isametova M.E., Abilezova G.S., Akhmedov K.A. Computer simulation of liquid kinematics in a centrifugal pump and verification of calculation results with experimental data // Горный журнал Казахстана. – 2022. – №11 (209). – (в печати).
11. Исаметова М.Е., Нусіпәли Р.К. Многоступенчатый центробежный насос // Патент РК №5979; заявка №35634 от 31.12.2020.
12. Исаметова М.Е., Нусипали Р.К., Исаметов А.Б. Многоступенчатый центробежный насос // Заявка на патент №2021/0580.1 от 27.09.2021.