Cavitatie is een schadelijke aandoening die vaak voorkomt in centrifugaalpompunits. Cavitatie kan de pompefficiëntie verminderen, trillingen en lawaai veroorzaken en leiden tot ernstige schade aan de waaier, pompbehuizing, as en andere interne onderdelen van de pomp. Cavitatie treedt op wanneer de druk van de vloeistof in de pomp onder de verdampingsdruk daalt, waardoor er dampbellen ontstaan ​​in het lagedrukgebied. Deze dampbellen storten in of "imploderen" heftig wanneer ze het hogedrukgebied binnenkomen. Dit kan mechanische schade in de pomp veroorzaken, zwakke punten creëren die vatbaar zijn voor erosie en corrosie en de pompprestaties verslechteren.

Het begrijpen en implementeren van strategieën om cavitatie te verminderen is van cruciaal belang voor het behoud van de operationele integriteit en de levensduur van de pompen met gesplitst huis .

Soorten cavitatie in pompen

Om cavitatie in een pomp te verminderen of te voorkomen, is het belangrijk om de verschillende soorten cavitatie te begrijpen die kunnen optreden. Deze soorten omvatten:

1. Vaporisatiecavitatie. Ook bekend als "klassieke cavitatie" of "net positive suck head available (NPSHa) cavitatie", dit is het meest voorkomende type cavitatie. Gespleten behuizing pompen verhogen de snelheid van de vloeistof terwijl deze door het waaieraanzuiggat stroomt. De toename in snelheid is gelijk aan een afname in vloeistofdruk. De drukverlaging kan ervoor zorgen dat een deel van de vloeistof gaat koken (verdampen) en dampbellen vormt, die heftig zullen instorten en kleine schokgolven zullen produceren wanneer ze het hogedrukgebied bereiken.

2. Turbulente cavitatie. Componenten zoals ellebogen, kleppen, filters, etc. in het leidingsysteem zijn mogelijk niet geschikt voor de hoeveelheid of aard van de gepompte vloeistof, wat wervelingen, turbulentie en drukverschillen in de vloeistof kan veroorzaken. Wanneer deze verschijnselen zich voordoen bij de inlaat van de pomp, kunnen ze de binnenkant van de pomp direct eroderen of ervoor zorgen dat de vloeistof verdampt.

3. Blade-syndroomcavitatie. Ook bekend als "blade pass syndrome", dit type cavitatie treedt op wanneer de waaierdiameter te groot is of de interne coating van de pompbehuizing te dik is/de binnendiameter van de pompbehuizing te klein is. Een of beide van deze omstandigheden zal de ruimte (speling) binnen de pompbehuizing verminderen tot onder het acceptabele niveau. De vermindering van de speling binnen de pompbehuizing zorgt ervoor dat de vloeistofstroomsnelheid toeneemt, wat resulteert in een afname van de druk. De drukverlaging kan ervoor zorgen dat de vloeistof verdampt, waardoor cavitatiebellen ontstaan.

4. Interne recirculatiecavitatie. Wanneer een center-split pomp niet in staat is om vloeistof af te voeren met de vereiste stroomsnelheid, zorgt dit ervoor dat een deel of alle vloeistof rond de waaier circuleert. Recirculerende vloeistof passeert lage en hoge drukgebieden, wat hitte, hoge snelheid genereert en verdampingsbellen vormt. Een veelvoorkomende oorzaak van interne recirculatie is het laten draaien van de pomp met de pompuitlaatklep gesloten (of met een lage stroomsnelheid).

5. Luchtinsluitingcavitatie. Lucht kan in de pomp worden gezogen via een defecte klep of een losse fitting. Eenmaal in de pomp beweegt de lucht met de vloeistof mee. De beweging van de vloeistof en lucht kan bellen vormen die "exploderen" wanneer ze worden blootgesteld aan de verhoogde druk van de pompwaaier.

Factoren die bijdragen aan cavitatie - NPSH, NPSHa en NPSHr

NPSH is een belangrijke factor bij het voorkomen van cavitatie in split-case pompen. NPSH is het verschil tussen de werkelijke zuigdruk en de dampspanning van de vloeistof, gemeten bij de pompinlaat. NPSH-waarden moeten hoog zijn om te voorkomen dat de vloeistof in de pomp verdampt.

NPSHa is de werkelijke NPSH onder de bedrijfsomstandigheden van de pomp. Net positive suck head required (NPSHr) is de minimale NPSH die door de pompfabrikant is gespecificeerd om cavitatie te voorkomen. NPSHa is een functie van de zuigleiding, installatie en bedieningsdetails van de pomp. NPSHr is een functie van het pompontwerp en de waarde ervan wordt bepaald door pomptesten. NPSHr vertegenwoordigt de beschikbare kop onder testomstandigheden en wordt doorgaans gemeten als een daling van 3% in de pompkop (of eerste trap waaierkop voor meertraps pompen) om cavitatie te detecteren. NPSHa moet altijd groter zijn dan NPSHr om cavitatie te voorkomen.

Strategieën om cavitatie te verminderen - Verhoog NPSHa om cavitatie te voorkomen

Zorgen dat NPSHa groter is dan NPSHr is cruciaal om cavitatie te voorkomen. Dit kan worden bereikt door:

1. Verlagen van de hoogte van de split casing pomp ten opzichte van het zuigreservoir/sump. Het vloeistofniveau in het zuigreservoir/sump kan worden verhoogd of de pomp kan lager worden gemonteerd. Dit zal de NPSHa bij de pompinlaat verhogen.

2. Vergroot de diameter van de zuigleiding. Dit zal de snelheid van de vloeistof bij een constante stroomsnelheid verminderen, waardoor de zuigkopverliezen in leidingen en fittingen worden verminderd.

2. Verminder kopverlies in fittingen. Verminder het aantal verbindingen in de zuigleiding van de pomp. Gebruik fittingen zoals lange radius ellebogen, volledige boring kleppen en taps toelopende reductiestukken om zuigkopverlies door fittingen te verminderen.

3. Vermijd het installeren van schermen en filters op de zuigleiding van de pomp, indien mogelijk, omdat ze vaak cavitatie veroorzaken in centrifugaalpompen. Als dit niet kan worden vermeden, zorg er dan voor dat schermen en filters op de zuigleiding van de pomp regelmatig worden geïnspecteerd en gereinigd.

5. Koel de gepompte vloeistof af om de dampspanning te verlagen.

Begrijp de NPSH-marge om cavitatie te voorkomen

NPSH-marge is het verschil tussen NPSHa en NPSHr. Een grotere NPSH-marge vermindert het risico op cavitatie omdat het een veiligheidsfactor biedt om te voorkomen dat NPSHa onder normale bedrijfsniveaus daalt vanwege fluctuerende bedrijfsomstandigheden. Factoren die de NPSH-marge beïnvloeden, zijn onder andere vloeistofeigenschappen, pompsnelheid en zuigomstandigheden.

Het handhaven van de minimale pompstroom

Zorgen dat een centrifugaalpomp boven de gespecificeerde minimale flow werkt, is cruciaal om cavitatie te verminderen. Het bedienen van een split case pomp onder het optimale flowbereik (toegestane werkgebied) vergroot de kans op het creëren van een lagedrukgebied dat cavitatie kan veroorzaken.

Overwegingen bij het ontwerp van de waaier om cavitatie te verminderen

Het ontwerp van de waaier speelt een belangrijke rol bij de vraag of een centrifugaalpomp gevoelig is voor cavitatie. Grotere waaiers met minder bladen zorgen doorgaans voor minder versnelling van de vloeistof, wat het risico op cavitatie vermindert. Bovendien helpen waaiers met grotere inlaatdiameters of taps toelopende bladen om de vloeistofstroom soepeler te regelen, waardoor turbulentie en belvorming worden geminimaliseerd. Het gebruik van materialen die bestand zijn tegen cavitatieschade kan de levensduur van de waaier en de pomp verlengen.

Het gebruik van anti-cavitatie-apparaten

Anti-cavitatie-apparaten, zoals stroomconditioneringsaccessoires of cavitatie-onderdrukkingsvoeringen, zijn effectief in het verminderen van cavitatie. Deze apparaten werken door de vloeistofdynamica rond de waaier te regelen, waardoor een stabielere stroming ontstaat en de turbulentie en lagedrukgebieden die cavitatie veroorzaken, worden verminderd.

Het belang van de juiste pompdimensionering bij het voorkomen van cavitatie

Het selecteren van het juiste pomptype en het specificeren van de juiste maat voor een specifieke toepassing is cruciaal om cavitatie te voorkomen. Een te grote pomp werkt mogelijk niet zo efficiënt bij lagere stromen, wat resulteert in een verhoogd risico op cavitatie, terwijl een te kleine pomp mogelijk harder moet werken om aan de stroomvereisten te voldoen, wat ook de kans op cavitatie vergroot. De juiste pompselectie omvat een gedetailleerde analyse van maximale, normale en minimale stroomvereisten, vloeistofeigenschappen en systeemindeling om ervoor te zorgen dat de pomp binnen het gespecificeerde bedrijfsbereik werkt. Nauwkeurige dimensionering voorkomt cavitatie en verhoogt de efficiëntie en betrouwbaarheid van de pomp gedurende de hele levenscyclus.