Кавитација је штетно стање које се често јавља у центрифугалним пумпним јединицама. Кавитација може смањити ефикасност пумпе, узроковати вибрације и буку и довести до озбиљног оштећења радног кола пумпе, кућишта пумпе, осовине и других унутрашњих делова. Кавитација настаје када притисак течности у пумпи падне испод притиска испаравања, узрокујући стварање мехурића паре у области ниског притиска. Ови мехурићи паре се урушавају или нагло „имплодирају“ када уђу у подручје високог притиска. Ово може проузроковати механичка оштећења унутар пумпе, створити слабе тачке које су подложне ерозији и корозији и нарушити перформансе пумпе.

Разумевање и примена стратегија за ублажавање кавитације је кључна за одржавање оперативног интегритета и радног века уређаја. пумпе са подељеним кућиштем .

Врсте кавитације у пумпама

Да бисте смањили или спречили кавитацију у пумпи, важно је разумети различите врсте кавитације које се могу појавити. Ове врсте укључују:

1. Вапоризациона кавитација. Такође позната као "класична кавитација" или "кавитација са нето позитивном усисном главом (НПСХа)," ово је најчешћи тип кавитације. Сплит кућиште пумпе повећавају брзину течности док пролази кроз усисни отвор радног кола. Повећање брзине је еквивалентно смањењу притиска течности. Смањење притиска може проузроковати да део течности прокључа (испари) и формира мехуриће паре, који ће се насилно срушити и произвести мале ударне таласе када стигну до подручја високог притиска.

2. Турбулентна кавитација. Компоненте као што су колена, вентили, филтери, итд. у систему цевовода можда нису прикладни за количину или природу течности која се пумпа, што може да изазове вртлоге, турбуленције и разлике у притиску у целој течности. Када се ове појаве догоде на улазу у пумпу, оне могу директно еродирати унутрашњост пумпе или изазвати испаравање течности.

3. Кавитација синдрома оштрице. Такође познат као „синдром пролаза сечива“, ова врста кавитације се јавља када је пречник радног кола превелик или је унутрашњи премаз кућишта пумпе предебео/пречник унутрашњег пречника кућишта пумпе премали. Један или оба ова услова ће смањити простор (размак) унутар кућишта пумпе испод прихватљивог нивоа. Смањење зазора унутар кућишта пумпе узрокује повећање протока течности, што резултира смањењем притиска. Смањење притиска може проузроковати да течност испари, стварајући кавитационе мехуриће.

4. Унутрашња рециркулацијска кавитација. Када централно подељена пумпа не може да испусти течност при потребној брзини протока, то узрокује да део или цела течност циркулише око радног кола. Рециркулацијска течност пролази кроз подручја ниског и високог притиска, што генерише топлоту, велику брзину и формира мехуриће испаравања. Уобичајени узрок унутрашње рециркулације је рад пумпе са затвореним излазним вентилом пумпе (или при малом протоку).

5. Кавитација за увлачење ваздуха. Ваздух се може увући у пумпу кроз неисправан вентил или лабав спој. Једном у пумпи, ваздух се креће са течношћу. Кретање течности и ваздуха може да формира мехуриће који „експлодирају” када су изложени повећаном притиску радног кола пумпе.

Фактори који доприносе кавитацији - НПСХ, НПСХа и НПСХр

НПСХ је кључни фактор у спречавању кавитације у пумпама са подељеним кућиштем. НПСХ је разлика између стварног усисног притиска и притиска паре течности, измерена на улазу у пумпу. Вредности НПСХ морају бити високе да би се спречило испаравање течности унутар пумпе.

НПСХа је стварни НПСХ под условима рада пумпе. Потребна нето позитивна усисна висина (НПСХр) је минимални НПСХ који је навео произвођач пумпе да би се избегла кавитација. НПСХа је функција усисног цевовода, детаља инсталације и рада пумпе. НПСХр је функција дизајна пумпе и његова вредност се одређује испитивањем пумпе. НПСХр представља доступну висину у условима испитивања и обично се мери као пад од 3% у висини пумпе (или главе радног кола првог степена за вишестепене пумпе) да би се открила кавитација. НПСХа увек треба да буде већи од НПСХр да би се избегла кавитација.

Стратегије за смањење кавитације - Повећајте НПСХа да бисте спречили кавитацију

Обезбеђивање да је НПСХа већи од НПСХр је кључно за избегавање кавитације. Ово се може постићи:

1. Смањење висине пумпе са подељеним кућиштем у односу на усисни резервоар/кастер. Ниво течности у усисном резервоару/картеру се може повећати или пумпа може бити монтирана ниже. Ово ће повећати НПСХа на улазу у пумпу.

2. Повећајте пречник усисног цевовода. Ово ће смањити брзину течности при константном протоку, чиме се смањују губици усисне главе у цевоводима и фитингима.

2.Смањите губитке главе у фитингима. Смањите број спојева у усисном воду пумпе. Користите фитинге као што су колена дугог радијуса, вентили са пуним пречником и конусни редуктори да бисте смањили губитке усисне главе услед фитинга.

3. Избегавајте постављање сита и филтера на усисни вод пумпе кад год је то могуће, јер често изазивају кавитацију у центрифугалним пумпама. Ако се ово не може избећи, обезбедите да се мрежице и филтери на усисном воду пумпе редовно прегледају и чисте.

5. Охладите пумпани флуид да бисте смањили притисак његове паре.

Разумети НПСХ маргину за спречавање кавитације

НПСХ маргина је разлика између НПСХа и НПСХр. Већа маргина НПСХ смањује ризик од кавитације јер обезбеђује фактор сигурности који спречава да НПСХа падне испод нормалних радних нивоа услед флуктуирајућих радних услова. Фактори који утичу на маргину НПСХ укључују карактеристике течности, брзину пумпе и услове усисавања.

Одржавање минималног протока пумпе

Обезбеђивање да центрифугална пумпа ради изнад специфицираног минималног протока је кључно за смањење кавитације. Рад пумпе са подељеним кућиштем испод њеног оптималног опсега протока (дозвољена радна површина) повећава вероватноћу стварања области ниског притиска која може да изазове кавитацију.

Размишљања о дизајну радног кола за смањење кавитације

Дизајн радног кола игра важну улогу у томе да ли је центрифугална пумпа склона кавитацији. Већа импелера са мање лопатица имају тенденцију да обезбеде мање убрзање течности, што смањује ризик од кавитације. Поред тога, импелери са већим улазним пречникима или конусним лопатицама помажу да се лакше управља протоком течности, минимизирајући турбуленцију и стварање мехурића. Коришћење материјала који су отпорни на оштећења од кавитације може продужити век радног кола и пумпе.

Коришћење уређаја против кавитације

Уређаји против кавитације, као што су додаци за кондиционирање протока или облоге за сузбијање кавитације, ефикасни су у ублажавању кавитације. Ови уређаји раде тако што контролишу динамику флуида око радног кола, обезбеђујући стабилнији проток и смањујући турбуленције и области ниског притиска које изазивају кавитацију.

Важност одговарајуће величине пумпе за спречавање кавитације

Одабир правог типа пумпе и одређивање тачне величине за одређену примену је од кључног значаја за спречавање кавитације. Превелика пумпа можда неће радити тако ефикасно при нижим протоцима, што доводи до повећаног ризика од кавитације, док пумпа премале величине можда мора да ради више да би испунила захтеве протока, што такође повећава вероватноћу кавитације. Одговарајући избор пумпе укључује детаљну анализу захтева максималног, нормалног и минималног протока, карактеристика флуида и распореда система како би се осигурало да пумпа ради унутар специфицираног радног опсега. Прецизно димензионисање спречава кавитацију и повећава ефикасност и поузданост пумпе током њеног животног циклуса.