Kavitaatio on haitallinen tila, jota esiintyy usein keskipakopumppuyksiköissä. Kavitaatio voi heikentää pumpun tehokkuutta, aiheuttaa tärinää ja melua ja aiheuttaa vakavia vaurioita pumpun juoksupyörälle, pumpun kotelolle, akselille ja muille sisäosille. Kavitaatiota tapahtuu, kun pumpun nesteen paine laskee höyrystymispaineen alapuolelle, jolloin matalapainealueelle muodostuu höyrykuplia. Nämä höyrykuplat romahtavat tai "räjähtävät" rajusti tullessaan korkeapainealueelle. Tämä voi aiheuttaa mekaanisia vaurioita pumpun sisällä, luoda heikkoja kohtia, jotka ovat herkkiä eroosiolle ja korroosiolle, ja heikentää pumpun suorituskykyä.

Kavitaation lieventämisstrategioiden ymmärtäminen ja toteuttaminen on ratkaisevan tärkeää toiminnan eheyden ja käyttöiän ylläpitämiseksi. jaetut kotelot .

Kavitaatiotyypit pumppuissa

Pumpun kavitaation vähentämiseksi tai estämiseksi on tärkeää ymmärtää erilaisia ​​kavitaatiotyyppejä, joita voi esiintyä. Näitä tyyppejä ovat:

1. Höyrystyskavitaatio. Tämä tunnetaan myös nimellä "klassinen kavitaatio" tai "käytettävissä oleva nettopositiivinen imupään (NPSHa) kavitaatio", tämä on yleisin kavitaatiotyyppi. Jaettu kotelo pumput lisäävät nesteen nopeutta sen kulkiessa juoksupyörän imureiän läpi. Nopeuden kasvu vastaa nestepaineen laskua. Paineen alentaminen voi saada osan nesteestä kiehumaan (höyrystymään) ja muodostamaan höyrykuplia, jotka romahtavat rajusti ja tuottavat pieniä shokkiaaltoja saavuttaessaan korkeapaineisen alueen.

2. Turbulentti kavitaatio. Putkijärjestelmän osat, kuten kulmakappaleet, venttiilit, suodattimet jne., eivät välttämättä sovellu pumpattavan nesteen määrään tai luonteeseen, mikä voi aiheuttaa pyörteitä, turbulenssia ja paine-eroja koko nesteessä. Kun nämä ilmiöt tapahtuvat pumpun sisääntulossa, ne voivat syövyttää pumpun sisäosia suoraan tai aiheuttaa nesteen höyrystymisen.

3. Blade syndrooma kavitaatio. Tunnetaan myös nimellä "siipikulkusyndrooma", tämän tyyppistä kavitaatiota esiintyy, kun juoksupyörän halkaisija on liian suuri tai pumpun kotelon sisäinen pinnoite on liian paksu / pumppukotelon sisähalkaisija on liian pieni. Jompikumpi tai molemmat näistä ehdoista vähentävät tilan (välin) pumppupesän sisällä hyväksyttävän tason alapuolelle. Pumpun pesän sisällä olevan välyksen pieneneminen lisää nesteen virtausnopeutta, mikä johtaa paineen laskuun. Paineen aleneminen saattaa aiheuttaa nesteen höyrystymisen, jolloin syntyy kavitaatiokuplia.

4. Sisäinen kierrätyskavitaatio. Kun keskelle jaettu pumppu ei pysty poistamaan nestettä vaaditulla virtausnopeudella, se saa osan tai kokonaan nesteestä kiertämään juoksupyörän ympärillä. Kierrätysneste kulkee matala- ja korkeapainealueiden läpi, mikä tuottaa lämpöä, suurta nopeutta ja muodostaa höyrystymiskuplia. Sisäisen kierrätyksen yleinen syy on pumpun käyttäminen pumpun poistoventtiilin ollessa kiinni (tai alhaisella virtausnopeudella).

5. Ilman mukana kulkeutuva kavitaatio. Ilmaa voidaan imeä pumppuun viallisen venttiilin tai löysän liittimen kautta. Pumpun sisällä ilma liikkuu nesteen mukana. Nesteen ja ilman liike voi muodostaa kuplia, jotka "räjähtävät" joutuessaan alttiiksi pumpun juoksupyörän kohonneelle paineelle.

Kavitaatioon vaikuttavat tekijät - NPSH, NPSHa ja NPSHr

NPSH on avaintekijä kavitaation estämisessä jaetun kotelon pumpuissa. NPSH on erotus todellisen imupaineen ja nesteen höyrynpaineen välillä, mitattuna pumpun tuloaukosta. NPSH-arvojen on oltava korkeita, jotta neste ei höyrysty pumpussa.

NPSHa on todellinen NPSH pumpun käyttöolosuhteissa. Vaadittu positiivinen nettoimukorkeus (NPSHr) on pumpun valmistajan ilmoittama pienin NPSH kavitaation välttämiseksi. NPSHa on pumpun imuputkiston, asennuksen ja käyttötietojen funktio. NPSHr on pumpun suunnittelun funktio ja sen arvo määritetään pumpputestauksella. NPSHr edustaa käytettävissä olevaa nostokorkeutta testiolosuhteissa, ja se mitataan tyypillisesti 3 %:n pudotuksena pumpun nostokorkeudessa (tai ensimmäisen vaiheen siipipyörän kannassa monivaiheisissa pumpuissa) kavitaation havaitsemiseksi. NPSHa:n tulee aina olla suurempi kuin NPSHr kavitaation välttämiseksi.

Strategiat kavitaation vähentämiseksi - Lisää NPSHa:ta kavitaation estämiseksi

Sen varmistaminen, että NPSHa on suurempi kuin NPSHr, on tärkeää kavitaation välttämiseksi. Tämä voidaan saavuttaa seuraavilla tavoilla:

1. Laske jaetun kotelon pumpun korkeutta suhteessa imusäiliöön/kaivoon. Nestetasoa imusäiliössä/kaivossa voidaan nostaa tai pumppu voidaan asentaa alemmas. Tämä lisää NPSHa:ta pumpun tuloaukossa.

2. Suurenna imuputken halkaisijaa. Tämä vähentää nesteen nopeutta tasaisella virtausnopeudella, mikä vähentää imukorkeuden häviöitä putkissa ja liittimissä.

2.Vähennä liitosten painehäviöitä. Vähennä liitosten määrää pumpun imuputkessa. Käytä liittimiä, kuten pitkiä kulmakappaleita, täysreikäisiä venttiileitä ja kartiomaisia ​​supistuksia vähentääksesi liitosten aiheuttamia imupäähäviöitä.

3. Vältä verkkojen ja suodattimien asentamista pumpun imulinjaan aina kun mahdollista, koska ne aiheuttavat usein kavitaatiota keskipakopumpuissa. Jos tätä ei voida välttää, varmista, että pumpun imuputken siivilät ja suodattimet tarkastetaan ja puhdistetaan säännöllisesti.

5. Jäähdytä pumpattua nestettä sen höyrynpaineen alentamiseksi.

Ymmärrä NPSH-marginaali kavitaation estämiseksi

NPSH-marginaali on NPSHa:n ja NPSHr:n välinen ero. Suurempi NPSH-marginaali vähentää kavitaatioriskiä, ​​koska se tarjoaa turvatekijän, joka estää NPSH:n putoamisen normaalin toimintatason alapuolelle vaihtelevien käyttöolosuhteiden vuoksi. NPSH-marginaaliin vaikuttavia tekijöitä ovat nesteen ominaisuudet, pumpun nopeus ja imuolosuhteet.

Pumpun vähimmäisvirtauksen ylläpitäminen

Sen varmistaminen, että keskipakopumppu toimii määritellyn vähimmäisvirtauksen yläpuolella, on ratkaisevan tärkeää kavitoinnin vähentämiseksi. Jaetun kotelon pumpun käyttäminen sen optimaalisen virtausalueen (sallitun käyttöalueen) alapuolella lisää todennäköisyyttä luoda matalapainealue, joka voi aiheuttaa kavitaatiota.

Juoksupyörän suunnittelussa huomioitavaa kavitaatiota

Juoksupyörän suunnittelulla on tärkeä rooli sen suhteen, onko keskipakopumppu alttiina kavitaatiolle. Suuremmat juoksupyörät, joissa on vähemmän siipiä, tarjoavat yleensä vähemmän nesteen kiihtyvyyttä, mikä vähentää kavitaatioriskiä. Lisäksi siipipyörät, joissa on suurempi tuloaukon halkaisija tai kartiomaiset siivet, auttavat hallitsemaan nesteen virtausta tasaisemmin minimoiden turbulenssin ja kuplien muodostumisen. Kavitaatiovaurioita vastustavien materiaalien käyttö voi pidentää juoksupyörän ja pumpun käyttöikää.

Antikavitaatiolaitteiden käyttö

Kavitaatiota estävät laitteet, kuten virtauksen säätelytarvikkeet tai kavitaatiota estävät vuoraukset, vähentävät tehokkaasti kavitaatiota. Nämä laitteet toimivat ohjaamalla juoksupyörän ympärillä olevaa nestedynamiikkaa, tarjoamalla tasaisemman virtauksen ja vähentämällä turbulenssia ja matalapainealueita, jotka aiheuttavat kavitaatiota.

Pumpun oikean koon merkitys kavitaation estämisessä

Oikean pumpputyypin valitseminen ja oikean koon määrittäminen tietylle sovellukselle on ratkaisevan tärkeää kavitaation estämiseksi. Ylisuuri pumppu ei välttämättä toimi yhtä tehokkaasti pienemmillä virtauksilla, mikä lisää kavitaatioriskiä, ​​kun taas alimitoitettu pumppu saattaa joutua työskentelemään kovemmin täyttääkseen virtausvaatimukset, mikä lisää myös kavitaation todennäköisyyttä. Oikeaan pumpun valintaan kuuluu maksimi-, normaali- ja vähimmäisvirtausvaatimusten, nesteen ominaisuuksien ja järjestelmän sijoittelun yksityiskohtainen analyysi sen varmistamiseksi, että pumppu toimii määritetyllä toiminta-alueella. Tarkka mitoitus estää kavitaatiota ja lisää pumpun tehokkuutta ja luotettavuutta koko sen elinkaaren ajan.