A kavitáció olyan káros állapot, amely gyakran előfordul a centrifugális szivattyúegységekben. A kavitáció csökkentheti a szivattyú hatékonyságát, vibrációt és zajt okozhat, és súlyos károkat okozhat a szivattyú járókerekében, szivattyúházában, tengelyében és más belső alkatrészeiben. Kavitáció akkor következik be, amikor a szivattyúban lévő folyadék nyomása a párologtatási nyomás alá esik, ami gőzbuborékok képződését okozza az alacsony nyomású területen. Ezek a gőzbuborékok hevesen összeesnek vagy "felrobbannak", amikor belépnek a nagynyomású területre. Ez mechanikai sérüléseket okozhat a szivattyú belsejében, gyenge pontokat hozhat létre, amelyek erózióra és korrózióra hajlamosak, és rontja a szivattyú teljesítményét.

A kavitációt csökkentő stratégiák megértése és végrehajtása kritikus fontosságú a működési integritás és az élettartam fenntartása szempontjából. osztott házas szivattyúk .

A kavitáció típusai a szivattyúkban

A szivattyú kavitációjának csökkentése vagy megelőzése érdekében fontos megérteni a különböző típusú kavitációkat, amelyek előfordulhatnak. Ezek a típusok a következők:

1.Párolgásos kavitáció. Más néven „klasszikus kavitáció” vagy „elérhető nettó pozitív szívófej (NPSHa) kavitáció” ez a kavitáció leggyakoribb típusa. Osztott burkolat A szivattyúk növelik a folyadék sebességét, amikor az áthalad a járókerék szívónyílásán. A sebesség növekedése megegyezik a folyadéknyomás csökkenésével. A nyomáscsökkentés hatására a folyadék egy része felforrhat (elpárologhat), és gőzbuborékok keletkezhetnek, amelyek hevesen összeesnek, és apró lökéshullámokat keltenek, amikor elérik a nagynyomású területet.

2. Turbulens kavitáció. Előfordulhat, hogy a csőrendszerben lévő alkatrészek, például könyökök, szelepek, szűrők stb. nem felelnek meg a szivattyúzott folyadék mennyiségének vagy jellegének, ami örvényeket, turbulenciát és nyomáskülönbségeket okozhat a folyadékban. Amikor ezek a jelenségek a szivattyú bemeneténél jelentkeznek, közvetlenül erodálhatják a szivattyú belsejét, vagy a folyadék elpárologtatását idézhetik elő.

3. Penge szindróma kavitáció. Más néven "lapátáthaladási szindróma", ez a típusú kavitáció akkor fordul elő, ha a járókerék átmérője túl nagy, vagy a szivattyúház belső bevonata túl vastag/a szivattyúház belső átmérője túl kicsi. E feltételek bármelyike ​​vagy mindkettő az elfogadható szint alá csökkenti a szivattyúházon belüli teret (hézagot). A szivattyúházon belüli hézag csökkenése a folyadék áramlási sebességének növekedését okozza, ami a nyomás csökkenését eredményezi. A nyomáscsökkentés hatására a folyadék elpárologhat, és kavitációs buborékok keletkezhetnek.

4.Belső recirkulációs kavitáció. Ha egy középre osztott szivattyú nem képes a szükséges áramlási sebességgel üríteni a folyadékot, akkor a folyadék egy része vagy egésze visszakeringetődik a járókerék körül. A recirkulációs folyadék alacsony és nagy nyomású területeken halad át, ami hőt, nagy sebességet termel, és párologtató buborékokat képez. A belső recirkuláció gyakori oka az, hogy a szivattyút zárt szivattyú kimeneti szeleppel (vagy alacsony áramlási sebességgel) működtetik.

5. Légbevonó kavitáció. Levegő beszívható a szivattyúba egy meghibásodott szelepen vagy laza szerelvényen keresztül. A szivattyú belsejében a levegő a folyadékkal együtt mozog. A folyadék és a levegő mozgása során buborékok keletkezhetnek, amelyek a szivattyú járókerék megnövekedett nyomásának kitéve "felrobbannak".

A kavitációt elősegítő tényezők - NPSH, NPSHa és NPSHr

Az NPSH kulcsfontosságú tényező a kavitáció megelőzésében az osztott házas szivattyúkban. Az NPSH a tényleges szívónyomás és a folyadék gőznyomása közötti különbség, a szivattyú bemeneténél mérve. Az NPSH-értékeknek magasnak kell lenniük, hogy a folyadék ne párologjon el a szivattyúban.

Az NPSHa a tényleges NPSH a szivattyú működési körülményei között. A szükséges nettó pozitív szívómagasság (NPSHr) a szivattyú gyártója által a kavitáció elkerülése érdekében meghatározott minimális NPSH. Az NPSHa a szivattyú szívócsövének, telepítésének és működési részleteinek függvénye. Az NPSHr a szivattyú tervezésének függvénye, és értékét szivattyúteszttel határozzák meg. Az NPSHr a tesztkörülmények között rendelkezésre álló emelőmagasságot képviseli, és általában a szivattyúmagasság 3%-os csökkenéseként mérik (vagy többfokozatú szivattyúknál az első fokozat járókerékfejében) a kavitáció kimutatására. Az NPSHa-nak mindig nagyobbnak kell lennie, mint az NPSHr, hogy elkerüljük a kavitációt.

Stratégiák a kavitáció csökkentésére – NPSHa növelése a kavitáció megelőzése érdekében

Annak biztosítása, hogy az NPSHa nagyobb, mint az NPSHr, kritikus fontosságú a kavitáció elkerülése érdekében. Ez a következőkkel érhető el:

1. Az osztott házas szivattyú magasságának leengedése a szívótartályhoz/teknőhöz képest. A folyadék szintje a szívótartályban/teknőben növelhető, vagy a szivattyú lejjebb szerelhető. Ez növeli az NPSHa-t a szivattyú bemeneténél.

2. Növelje a szívócső átmérőjét. Ez csökkenti a folyadék sebességét állandó áramlási sebesség mellett, ezáltal csökkenti a szívómagasság-veszteséget a csövekben és szerelvényekben.

2. Csökkentse a szerelvények fejveszteségét. Csökkentse a csatlakozások számát a szivattyú szívóvezetékében. Használjon szerelvényeket, például hosszú sugarú könyököket, teljes furatú szelepeket és kúpos szűkítőket, hogy csökkentse a szerelvények miatti szívómagasság-veszteséget.

3. Lehetőleg kerülje a szűrők és szűrők felszerelését a szivattyú szívóvezetékére, mivel ezek gyakran okoznak kavitációt a centrifugálszivattyúkban. Ha ez nem kerülhető el, gondoskodjon a szivattyú szívóvezetékén lévő szűrők és szűrők rendszeres ellenőrzéséről és tisztításáról.

5. Hűtse le a szivattyúzott folyadékot a gőznyomás csökkentése érdekében.

Ismerje meg az NPSH határértéket a kavitáció megelőzésére

Az NPSH margin az NPSHa és az NPSHr közötti különbség. A nagyobb NPSH ráhagyás csökkenti a kavitáció kockázatát, mert biztonsági tényezőt jelent, amely megakadályozza, hogy az NPSH a normál működési szint alá csökkenjen az ingadozó üzemi körülmények miatt. Az NPSH határértéket befolyásoló tényezők közé tartoznak a folyadék jellemzői, a szivattyú sebessége és a szívási feltételek.

A szivattyú minimális térfogatáramának fenntartása

Annak biztosítása, hogy a centrifugálszivattyú a megadott minimális térfogatáram felett működjön, kritikus fontosságú a kavitáció csökkentésében. Ha az osztott házas szivattyút az optimális áramlási tartomány (megengedett működési terület) alatt üzemelteti, akkor megnő annak a valószínűsége, hogy alacsony nyomású terület jön létre, amely kavitációt válthat ki.

A járókerék tervezési szempontjai a kavitáció csökkentésére

A járókerék kialakítása fontos szerepet játszik abban, hogy a centrifugálszivattyú hajlamos-e a kavitációra. A nagyobb, kevesebb lapáttal rendelkező járókerekek általában kisebb folyadékgyorsulást biztosítanak, ami csökkenti a kavitáció kockázatát. Ezenkívül a nagyobb bemeneti átmérőjű járókerekek vagy kúpos lapátok segítenek a folyadék áramlásának gördülékenyebb kezelésében, minimalizálva a turbulenciát és a buborékképződést. A kavitáció által okozott károknak ellenálló anyagok használata meghosszabbíthatja a járókerék és a szivattyú élettartamát.

Anti-kavitációs eszközök használata

A kavitációt gátló eszközök, például az áramlásszabályozó tartozékok vagy a kavitációt elnyomó betétek hatékonyan csökkentik a kavitációt. Ezek az eszközök úgy működnek, hogy szabályozzák a járókerék körüli folyadékdinamikát, egyenletesebb áramlást biztosítanak, és csökkentik a turbulenciát és az alacsony nyomású területeket, amelyek kavitációt okoznak.

A megfelelő szivattyúméretezés jelentősége a kavitáció megelőzésében

A megfelelő szivattyútípus kiválasztása és a megfelelő méret megadása egy adott alkalmazáshoz kritikus fontosságú a kavitáció megelőzésében. Előfordulhat, hogy a túlméretezett szivattyú nem működik olyan hatékonyan alacsonyabb áramlás mellett, ami növeli a kavitáció kockázatát, míg az alulméretezett szivattyúknak keményebben kell dolgozniuk az áramlási követelmények teljesítése érdekében, ami szintén növeli a kavitáció valószínűségét. A szivattyú megfelelő kiválasztása magában foglalja a maximális, normál és minimális áramlási követelmények, a folyadék jellemzőinek és a rendszer elrendezésének részletes elemzését, hogy biztosítsa a szivattyú meghatározott működési tartományon belüli működését. A pontos méretezés megakadályozza a kavitációt, és növeli a szivattyú hatékonyságát és megbízhatóságát teljes életciklusa során.