Kavitation er en skadelig tilstand, der ofte opstår i centrifugalpumpeenheder. Kavitation kan reducere pumpens effektivitet, forårsage vibrationer og støj og føre til alvorlig skade på pumpens pumpehjul, pumpehus, aksel og andre interne dele. Kavitation opstår, når trykket af væsken i pumpen falder under fordampningstrykket, hvilket får dampbobler til at dannes i lavtryksområdet. Disse dampbobler kollapser eller "imploderer" voldsomt, når de kommer ind i højtryksområdet. Dette kan forårsage mekanisk skade inde i pumpen, skabe svage punkter, der er modtagelige for erosion og korrosion, og forringe pumpens ydeevne.

Forståelse og implementering af strategier til at afbøde kavitation er afgørende for at opretholde den operationelle integritet og levetid for pumper med delt hus .

Typer af kavitation i pumper

For at reducere eller forhindre kavitation i en pumpe er det vigtigt at forstå de forskellige typer kavitation, der kan opstå. Disse typer omfatter:

1. Fordampningskavitation. Også kendt som "klassisk kavitation" eller "net positivt sugehoved tilgængelig (NPSHa) kavitation," dette er den mest almindelige type kavitation. Delt kabinet pumper øger væskens hastighed, når den passerer gennem pumpehjulets sugehul. Stigningen i hastigheden svarer til et fald i væsketrykket. Trykreduktionen kan få noget af væsken til at koge (fordampe) og danne dampbobler, som vil kollapse voldsomt og producere små chokbølger, når de når højtryksområdet.

2. Turbulent kavitation. Komponenter såsom albuer, ventiler, filtre osv. i rørsystemet er muligvis ikke egnede til mængden eller arten af ​​den pumpede væske, hvilket kan forårsage hvirvler, turbulens og trykforskelle i hele væsken. Når disse fænomener opstår ved pumpens indløb, kan de direkte erodere indersiden af ​​pumpen eller få væsken til at fordampe.

3. Blade syndrom kavitation. Også kendt som "blade pass syndrome", denne type kavitation opstår, når pumpehjulets diameter er for stor, eller den indvendige belægning af pumpehuset er for tyk/pumpehusets indre diameter er for lille. Den ene eller begge af disse forhold vil reducere pladsen (frirummet) i pumpehuset til under acceptable niveauer. Reduktionen i spillerum i pumpehuset får væskestrømningshastigheden til at stige, hvilket resulterer i et fald i trykket. Trykreduktionen kan få væsken til at fordampe, hvilket skaber kavitationsbobler.

4. Intern recirkulation kavitation. Når en centerdelt pumpe ikke er i stand til at udlede væske med den nødvendige strømningshastighed, får det noget af eller alt væsken til at recirkulere rundt om pumpehjulet. Recirkulerende væske passerer gennem lav- og højtryksområder, som genererer varme, høj hastighed og danner fordampningsbobler. En almindelig årsag til intern recirkulation er at køre pumpen med pumpens udløbsventil lukket (eller ved lav flow).

5. Kavitation med luftinddragelse. Luft kan trækkes ind i pumpen gennem en defekt ventil eller løs fitting. Når først pumpen er inde, bevæger luften sig med væsken. Væskens og luftens bevægelse kan danne bobler, der "eksploderer", når de udsættes for det øgede tryk fra pumpehjulet.

Faktorer, der bidrager til kavitation - NPSH, NPSHa og NPSHr

NPSH er en nøglefaktor til at forhindre kavitation i pumper med delt hus. NPSH er forskellen mellem det faktiske sugetryk og væskens damptryk, målt ved pumpens indløb. NPSH-værdier skal være høje for at forhindre væsken i at fordampe inde i pumpen.

NPSHa er den faktiske NPSH under pumpens driftsforhold. Netto positiv sugehøjde påkrævet (NPSHr) er minimum NPSH specificeret af pumpeproducenten for at undgå kavitation. NPSHa er en funktion af pumpens sugerør, installation og driftsdetaljer. NPSHr er en funktion af pumpens design, og dens værdi bestemmes ved pumpetestning. NPSHr repræsenterer den tilgængelige løftehøjde under testbetingelser og måles typisk som et fald på 3 % i pumpehovedet (eller første trins pumpehjulshoved for flertrinspumper) for at detektere kavitation. NPSHa bør altid være større end NPSHr for at undgå kavitation.

Strategier til at reducere kavitation - Øg NPSHa for at forhindre kavitation

At sikre, at NPSHa er større end NPSHr, er afgørende for at undgå kavitation. Dette kan opnås ved at:

1. Sænkning af højden af ​​den delte huspumpe i forhold til sugebeholderen/sumpen. Væskeniveauet i sugebeholderen/sumpen kan øges, eller pumpen kan monteres lavere. Dette vil øge NPSHa ved pumpens indløb.

2. Øg diameteren på sugerøret. Dette vil reducere væskens hastighed ved en konstant strømningshastighed og derved reducere sugehøjdetab i rør og fittings.

2.Reducer hovedtab i fittings. Reducer antallet af samlinger i pumpens sugeledning. Brug fittings som f.eks. albuer med lang radius, ventiler med fuld boring og tilspidsede reduktionsstykker for at hjælpe med at reducere sugehovedtab på grund af fittings.

3. Undgå så vidt muligt at installere skærme og filtre på pumpens sugeledning, da de ofte forårsager kavitation i centrifugalpumper. Hvis dette ikke kan undgås, skal du sikre dig, at skærme og filtre på pumpens sugeledning regelmæssigt efterses og rengøres.

5. Afkøl den pumpede væske for at reducere dens damptryk.

Forstå NPSH-margin for at forhindre kavitation

NPSH-margen er forskellen mellem NPSHa og NPSHr. En større NPSH-margin reducerer risikoen for kavitation, fordi den giver en sikkerhedsfaktor til at forhindre, at NPSHa falder under normale driftsniveauer på grund af svingende driftsforhold. Faktorer, der påvirker NPSH-marginen, omfatter væskekarakteristika, pumpehastighed og sugeforhold.

Opretholdelse af minimum pumpeflow

At sikre, at en centrifugalpumpe arbejder over det specificerede minimumsflow, er afgørende for at reducere kavitation. Betjening af en pumpe med delt hus under dets optimale flowområde (tilladt driftsområde) øger sandsynligheden for at skabe et lavtryksområde, der kan inducere kavitation.

Overvejelser om impellerdesign for at reducere kavitation

Impellerens design spiller en vigtig rolle for, om en centrifugalpumpe er tilbøjelig til kavitation. Større pumpehjul med færre blade har en tendens til at give mindre væskeacceleration, hvilket reducerer risikoen for kavitation. Derudover hjælper pumpehjul med større indløbsdiametre eller tilspidsede blade med at styre væskestrømmen mere jævnt, hvilket minimerer turbulens og bobledannelse. Brug af materialer, der modstår kavitationsskader, kan forlænge løbehjulets og pumpens levetid.

Brug af anti-kavitationsenheder

Anti-kavitationsanordninger, såsom strømningskonditioneringstilbehør eller kavitationsundertrykkende liner, er effektive til at afbøde kavitation. Disse enheder fungerer ved at kontrollere væskedynamikken omkring pumpehjulet, hvilket giver et mere stabilt flow og reducerer turbulens og lavtryksområder, der forårsager kavitation.

Vigtigheden af ​​korrekt pumpestørrelse for at forhindre kavitation

Valg af den rigtige pumpetype og angivelse af den korrekte størrelse til en specifik applikation er afgørende for at forhindre kavitation. En overdimensioneret pumpe fungerer muligvis ikke så effektivt ved lavere flow, hvilket resulterer i en øget risiko for kavitation, mens en underdimensioneret pumpe måske skal arbejde hårdere for at opfylde flowkravene, hvilket også øger sandsynligheden for kavitation. Korrekt pumpevalg involverer en detaljeret analyse af maksimale, normale og minimale flowkrav, væskekarakteristika og systemlayout for at sikre, at pumpen fungerer inden for det specificerede driftsområde. Nøjagtig dimensionering forhindrer kavitation og øger pumpens effektivitet og pålidelighed gennem hele dens livscyklus.