Kavitasjon er en skadelig tilstand som ofte oppstår i sentrifugalpumpeenheter. Kavitasjon kan redusere pumpens effektivitet, forårsake vibrasjoner og støy, og føre til alvorlig skade på pumpens impeller, pumpehus, aksel og andre interne deler. Kavitasjon oppstår når trykket til væsken i pumpen faller under fordampningstrykket, noe som forårsaker at det dannes dampbobler i lavtrykksområdet. Disse dampboblene kollapser eller "imploderer" voldsomt når de kommer inn i høytrykksområdet. Dette kan forårsake mekanisk skade inne i pumpen, skape svake punkter som er utsatt for erosjon og korrosjon, og svekke pumpens ytelse.

Å forstå og implementere strategier for å dempe kavitasjon er avgjørende for å opprettholde driftsintegriteten og levetiden til pumper med delt hus .

Typer kavitasjon i pumper

For å redusere eller forhindre kavitasjon i en pumpe er det viktig å forstå de ulike typene kavitasjon som kan oppstå. Disse typene inkluderer:

1. Fordampningskavitasjon. Også kjent som "klassisk kavitasjon" eller "net positivt sugehode tilgjengelig (NPSHa) kavitasjon," dette er den vanligste typen kavitasjon. Delt hus pumper øker hastigheten til væsken når den passerer gjennom pumpehjulets sugehull. Økningen i hastighet tilsvarer en reduksjon i væsketrykk. Trykkreduksjonen kan føre til at noe av væsken koker (fordamper) og danner dampbobler, som vil kollapse voldsomt og produsere små sjokkbølger når de når høytrykksområdet.

2. Turbulent kavitasjon. Komponenter som albuer, ventiler, filtre osv. i rørsystemet er kanskje ikke egnet for mengden eller arten av den pumpede væsken, noe som kan forårsake virvler, turbulens og trykkforskjeller i hele væsken. Når disse fenomenene oppstår ved pumpens innløp, kan de direkte erodere innsiden av pumpen eller føre til at væsken fordamper.

3. Blade syndrom kavitasjon. Også kjent som "bladpasseringssyndrom", denne typen kavitasjon oppstår når impellerdiameteren er for stor eller det innvendige belegget på pumpehuset er for tykt/pumpehusets indre diameter er for liten. En av eller begge disse forholdene vil redusere plassen (klaringen) i pumpehuset til under akseptable nivåer. Reduksjonen i klaring i pumpehuset fører til at væskestrømningshastigheten øker, noe som resulterer i en reduksjon i trykket. Trykkreduksjonen kan føre til at væsken fordamper og skaper kavitasjonsbobler.

4. Intern resirkulasjon kavitasjon. Når en senterdelt pumpe ikke er i stand til å slippe ut væske med den nødvendige strømningshastigheten, fører det til at noe eller hele væsken resirkuleres rundt pumpehjulet. Resirkulerende væske passerer gjennom områder med lavt og høyt trykk, som genererer varme, høy hastighet og danner fordampningsbobler. En vanlig årsak til intern resirkulasjon er å kjøre pumpen med pumpens utløpsventil lukket (eller med lav strømningshastighet).

5. Kavitasjon med luftinnføring. Luft kan trekkes inn i pumpen gjennom en defekt ventil eller løs kobling. Når du er inne i pumpen, beveger luften seg med væsken. Bevegelsen av væsken og luften kan danne bobler som "eksploderer" når de utsettes for det økte trykket fra pumpehjulet.

Faktorer som bidrar til kavitasjon - NPSH, NPSHa og NPSHr

NPSH er en nøkkelfaktor for å forhindre kavitasjon i pumper med delt foringsrør. NPSH er forskjellen mellom det faktiske sugetrykket og damptrykket til væsken, målt ved pumpens innløp. NPSH-verdier må være høye for å forhindre at væsken fordamper inne i pumpen.

NPSHa er den faktiske NPSH under pumpens driftsforhold. Netto positiv sugehøyde nødvendig (NPSHr) er minimum NPSH spesifisert av pumpeprodusenten for å unngå kavitasjon. NPSHa er en funksjon av sugerør-, installasjons- og driftsdetaljene til pumpen. NPSHr er en funksjon av pumpedesign og verdien bestemmes ved pumpetesting. NPSHr representerer tilgjengelig trykkhøyde under testforhold og måles vanligvis som et fall på 3 % i pumpehodet (eller første trinns impellerhode for flertrinnspumper) for å oppdage kavitasjon. NPSHa bør alltid være større enn NPSHr for å unngå kavitasjon.

Strategier for å redusere kavitasjon - Øk NPSHa for å forhindre kavitasjon

Å sikre at NPSHa er større enn NPSHr er avgjørende for å unngå kavitasjon. Dette kan oppnås ved å:

1. Senke høyden på den delte huspumpen i forhold til sugereservoaret/sumpen. Væskenivået i sugereservoaret/sumpen kan økes eller pumpen kan monteres lavere. Dette vil øke NPSHa ved pumpeinntaket.

2. Øk diameteren på sugerøret. Dette vil redusere hastigheten til væsken ved en konstant strømningshastighet, og derved redusere sugehodetap i rør og armaturer.

2. Reduser hodetap i beslag. Reduser antall ledd i pumpens sugeledning. Bruk beslag som albuer med lang radius, ventiler med full åpning og koniske reduksjonsstykker for å redusere sugehodetap på grunn av beslag.

3. Unngå å installere skjermer og filtre på pumpens sugeledning når det er mulig, da de ofte forårsaker kavitasjon i sentrifugalpumper. Hvis dette ikke kan unngås, sørg for at skjermer og filtre på pumpens sugeledning regelmessig inspiseres og rengjøres.

5. Avkjøl den pumpede væsken for å redusere damptrykket.

Forstå NPSH-margin for å forhindre kavitasjon

NPSH-margin er forskjellen mellom NPSHa og NPSHr. En større NPSH-margin reduserer risikoen for kavitasjon fordi den gir en sikkerhetsfaktor for å hindre at NPSHa faller under normale driftsnivåer på grunn av svingende driftsforhold. Faktorer som påvirker NPSH-marginen inkluderer væskeegenskaper, pumpehastighet og sugeforhold.

Opprettholde minimum pumpestrøm

Å sikre at en sentrifugalpumpe fungerer over den spesifiserte minimumsstrømmen er avgjørende for å redusere kavitasjon. Å betjene en pumpe med delt hus under dets optimale strømningsområde (tillatt driftsområde) øker sannsynligheten for å skape et lavtrykksområde som kan indusere kavitasjon.

Impellerdesignhensyn for å redusere kavitasjon

Utformingen av pumpehjulet spiller en viktig rolle i om en sentrifugalpumpe er utsatt for kavitasjon. Større impellere med færre blader har en tendens til å gi mindre væskeakselerasjon, noe som reduserer risikoen for kavitasjon. I tillegg hjelper løpehjul med større innløpsdiameter eller koniske blader å styre væskestrømmen jevnere, og minimerer turbulens og bobledannelse. Bruk av materialer som motstår kavitasjonsskader kan forlenge levetiden til pumpehjulet og pumpen.

Bruke anti-kavitasjonsenheter

Anti-kavitasjonsanordninger, som strømningskondisjoneringstilbehør eller kavitasjonsdempende foringer, er effektive for å dempe kavitasjon. Disse enhetene fungerer ved å kontrollere væskedynamikken rundt pumpehjulet, gi en jevnere strømning og redusere turbulens og lavtrykksområder som forårsaker kavitasjon.

Viktigheten av riktig pumpestørrelse for å forhindre kavitasjon

Å velge riktig pumpetype og spesifisere riktig størrelse for en spesifikk applikasjon er avgjørende for å forhindre kavitasjon. En overdimensjonert pumpe fungerer kanskje ikke like effektivt ved lavere strømninger, noe som resulterer i økt risiko for kavitasjon, mens en underdimensjonert pumpe kan måtte jobbe hardere for å oppfylle strømningskravene, noe som også øker sannsynligheten for kavitasjon. Riktig pumpevalg innebærer en detaljert analyse av maksimale, normale og laveste strømningskrav, væskekarakteristikker og systemoppsett for å sikre at pumpen fungerer innenfor det spesifiserte driftsområdet. Nøyaktig dimensjonering forhindrer kavitasjon og øker effektiviteten og påliteligheten til pumpen gjennom hele livssyklusen.