การเกิดโพรงอากาศเป็นภาวะที่เป็นอันตรายซึ่งมักเกิดขึ้นในชุดเครื่องสูบน้ำแบบแรงเหวี่ยง การเกิดโพรงอากาศสามารถลดประสิทธิภาพของปั๊ม ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน และนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรงต่อใบพัดของปั๊ม ตัวเรือนปั๊ม เพลา และชิ้นส่วนภายในอื่นๆ การเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้นเมื่อความดันของของเหลวในปั๊มลดลงต่ำกว่าความดันการระเหย ทำให้เกิดฟองไอในบริเวณที่มีความดันต่ำ ฟองไอเหล่านี้จะยุบตัวหรือ "ระเบิด" อย่างรุนแรงเมื่อเข้าไปในบริเวณที่มีแรงดันสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายทางกลไกภายในปั๊ม สร้างจุดอ่อนที่ไวต่อการสึกกร่อน และทำให้ประสิทธิภาพของปั๊มลดลง

การทำความเข้าใจและการนำกลยุทธ์มาปฏิบัติเพื่อลดการเกิดโพรงอากาศถือเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาความสมบูรณ์ของการดำเนินงานและอายุการใช้งานของ ปั๊มปลอกแยก .

ประเภทของการเกิดโพรงอากาศในปั๊ม

เพื่อลดหรือป้องกันการเกิดโพรงอากาศในปั๊ม จำเป็นต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับการเกิดโพรงอากาศประเภทต่างๆ ที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งได้แก่:

1. การเกิดโพรงอากาศจากการระเหย หรือที่เรียกว่า "การเกิดโพรงอากาศแบบคลาสสิก" หรือ "การเกิดโพรงอากาศแบบหัวดูดสุทธิบวก (NPSHa)" ถือเป็นการเกิดโพรงอากาศแบบที่พบบ่อยที่สุด ปลอกแยก ปั๊มจะเพิ่มความเร็วของของเหลวขณะไหลผ่านรูดูดของใบพัด ความเร็วที่เพิ่มขึ้นจะเทียบเท่ากับการลดแรงดันของของเหลว การลดแรงดันอาจทำให้ของเหลวบางส่วนเดือด (กลายเป็นไอ) และเกิดฟองไอ ซึ่งจะยุบตัวอย่างรุนแรงและก่อให้เกิดคลื่นกระแทกเล็กๆ เมื่อไปถึงบริเวณที่มีแรงดันสูง

2. การเกิดโพรงอากาศแบบปั่นป่วน ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ข้อต่อ วาล์ว ตัวกรอง ฯลฯ ในระบบท่ออาจไม่เหมาะสมกับปริมาณหรือลักษณะของของเหลวที่ถูกสูบ ซึ่งอาจทำให้เกิดกระแสน้ำวน ความปั่นป่วน และความแตกต่างของแรงดันทั่วทั้งของเหลว เมื่อปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นที่ทางเข้าของปั๊ม อาจกัดกร่อนภายในปั๊มโดยตรงหรือทำให้ของเหลวระเหยกลายเป็นไอ

3. การเกิดโพรงอากาศในใบพัด หรือที่เรียกว่า "กลุ่มอาการใบพัดผ่าน" โพรงอากาศประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางใบพัดมีขนาดใหญ่เกินไป หรือสารเคลือบภายในตัวเรือนปั๊มหนาเกินไป/เส้นผ่านศูนย์กลางภายในตัวเรือนปั๊มเล็กเกินไป สภาวะเหล่านี้หรือทั้งสองอย่างจะทำให้ช่องว่าง (ระยะห่าง) ภายในตัวเรือนปั๊มลดลงต่ำกว่าระดับที่ยอมรับได้ การลดระยะห่างภายในตัวเรือนปั๊มทำให้อัตราการไหลของของเหลวเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงดันลดลง การลดแรงดันอาจทำให้ของเหลวระเหยกลายเป็นไอ ทำให้เกิดฟองอากาศในโพรงอากาศ

4.การเกิดโพรงอากาศภายในระบบหมุนเวียน เมื่อปั๊มแบบแยกส่วนตรงกลางไม่สามารถปล่อยของเหลวในอัตราการไหลที่ต้องการได้ ของเหลวบางส่วนหรือทั้งหมดจะหมุนเวียนรอบใบพัด ของเหลวที่หมุนเวียนจะผ่านบริเวณที่มีแรงดันต่ำและสูง ซึ่งก่อให้เกิดความร้อน ความเร็วสูง และเกิดฟองอากาศระเหย สาเหตุทั่วไปของการหมุนเวียนภายในระบบคือการทำงานของปั๊มโดยปิดวาล์วทางออกของปั๊ม (หรือที่อัตราการไหลต่ำ)

5. การเกิดโพรงอากาศจากการดูดอากาศ อากาศสามารถถูกดูดเข้าไปในปั๊มได้ผ่านวาล์วที่ชำรุดหรืออุปกรณ์ที่หลวม เมื่อเข้าไปในปั๊มแล้ว อากาศจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับของไหล การเคลื่อนที่ของของไหลและอากาศสามารถสร้างฟองอากาศที่ "ระเบิด" ได้เมื่อสัมผัสกับแรงดันที่เพิ่มขึ้นของใบพัดปั๊ม

ปัจจัยที่ก่อให้เกิดโพรงอากาศ - NPSH, NPSHa และ NPSHr

NPSH เป็นปัจจัยสำคัญในการป้องกันการเกิดโพรงอากาศในปั๊มปลอกแยก NPSH คือความแตกต่างระหว่างแรงดันดูดจริงและแรงดันไอของของเหลว ซึ่งวัดที่ทางเข้าปั๊ม ค่า NPSH จะต้องสูงเพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวระเหยภายในปั๊ม

NPSHa คือค่า NPSH จริงภายใต้สภาวะการทำงานของปั๊ม ค่า Net Positive suction head required (NPSHr) คือค่า NPSH ขั้นต่ำที่ผู้ผลิตปั๊มกำหนดไว้เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศ NPSHa คือฟังก์ชันของท่อดูด การติดตั้ง และรายละเอียดการทำงานของปั๊ม NPSHr คือฟังก์ชันของการออกแบบปั๊ม และค่าของค่านี้จะถูกกำหนดโดยการทดสอบปั๊ม NPSHr แสดงถึงค่าหัวที่พร้อมใช้งานภายใต้สภาวะการทดสอบ และโดยทั่วไปจะวัดเป็นค่าที่หัวปั๊มลดลง 3% (หรือหัวใบพัดขั้นแรกสำหรับปั๊มหลายขั้น) เพื่อตรวจจับการเกิดโพรงอากาศ NPSHa ควรมีค่ามากกว่า NPSHr เสมอเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศ

กลยุทธ์ในการลดการเกิดโพรงอากาศ - เพิ่ม NPSHa เพื่อป้องกันการเกิดโพรงอากาศ

การรับรองว่า NPSHa มากกว่า NPSHr ถือเป็นสิ่งสำคัญในการหลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศ ซึ่งสามารถทำได้โดย:

1. การลดความสูงของปั๊มปลอกแยกเมื่อเทียบกับอ่างเก็บน้ำ/บ่อพักน้ำดูด สามารถเพิ่มระดับของของเหลวในอ่างเก็บน้ำ/บ่อพักน้ำดูดหรือติดตั้งปั๊มให้ต่ำลงได้ วิธีนี้จะเพิ่ม NPSHa ที่ทางเข้าปั๊ม

2. เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อดูด ซึ่งจะช่วยลดความเร็วของของเหลวที่อัตราการไหลคงที่ จึงลดการสูญเสียหัวดูดในท่อและข้อต่อ

2. ลดการสูญเสียหัวดูดในอุปกรณ์ต่างๆ ลดจำนวนข้อต่อในท่อดูดของปั๊ม ใช้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น ข้อต่อโค้งยาว วาล์วเจาะเต็ม และตัวลดขนาดเรียว เพื่อช่วยลดการสูญเสียหัวดูดอันเนื่องมาจากอุปกรณ์ต่างๆ

3. หลีกเลี่ยงการติดตั้งตะแกรงและตัวกรองบนท่อดูดของปั๊มทุกครั้งที่ทำได้ เนื่องจากตะแกรงและตัวกรองมักทำให้เกิดโพรงอากาศในปั๊มหอยโข่ง หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ ควรตรวจสอบและทำความสะอาดตะแกรงและตัวกรองบนท่อดูดของปั๊มเป็นประจำ

5. ทำให้ของเหลวที่สูบเย็นลงเพื่อลดแรงดันไอ

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับขอบเขต NPSH เพื่อป้องกันการเกิดโพรงอากาศ

อัตราส่วน NPSH คือความแตกต่างระหว่าง NPSHa และ NPSHr อัตราส่วน NPSH ที่มากขึ้นจะช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดโพรงอากาศ เนื่องจากอัตราส่วนดังกล่าวจะให้ปัจจัยด้านความปลอดภัยเพื่อป้องกันไม่ให้ NPSHa ตกลงต่ำกว่าระดับการทำงานปกติอันเนื่องมาจากสภาวะการทำงานที่ผันผวน ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราส่วน NPSH ได้แก่ ลักษณะของของไหล ความเร็วปั๊ม และสภาวะการดูด

การรักษาอัตราการไหลขั้นต่ำของปั๊ม

การตรวจสอบให้แน่ใจว่าปั๊มหอยโข่งทำงานเหนืออัตราการไหลขั้นต่ำที่กำหนดถือเป็นสิ่งสำคัญในการลดการเกิดโพรงอากาศ การใช้งานปั๊มแบบแยกส่วนที่ต่ำกว่าช่วงอัตราการไหลที่เหมาะสม (พื้นที่การทำงานที่อนุญาต) จะเพิ่มโอกาสในการสร้างพื้นที่แรงดันต่ำที่อาจก่อให้เกิดโพรงอากาศได้

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบใบพัดเพื่อลดการเกิดโพรงอากาศ

การออกแบบใบพัดมีบทบาทสำคัญว่าปั๊มหอยโข่งมีแนวโน้มที่จะเกิดโพรงอากาศหรือไม่ ใบพัดที่มีขนาดใหญ่กว่าและมีใบมีดน้อยกว่ามักจะทำให้ของเหลวมีอัตราเร่งน้อยลง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดโพรงอากาศ นอกจากนี้ ใบพัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางทางเข้าที่ใหญ่กว่าหรือใบมีดเรียวยังช่วยจัดการการไหลของของเหลวได้ราบรื่นขึ้น ช่วยลดการปั่นป่วนและการเกิดฟองอากาศ การใช้วัสดุที่ทนทานต่อความเสียหายจากโพรงอากาศสามารถยืดอายุการใช้งานของใบพัดและปั๊มได้

การใช้อุปกรณ์ป้องกันการเกิดโพรงอากาศ

อุปกรณ์ป้องกันการเกิดโพรงอากาศ เช่น อุปกรณ์ปรับสภาพการไหลหรือแผ่นซับป้องกันการเกิดโพรงอากาศ มีประสิทธิภาพในการลดการเกิดโพรงอากาศ อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานโดยควบคุมพลศาสตร์ของไหลรอบใบพัด ทำให้การไหลสม่ำเสมอขึ้น และลดความปั่นป่วนและบริเวณที่มีแรงดันต่ำซึ่งทำให้เกิดโพรงอากาศ

ความสำคัญของการเลือกขนาดปั๊มที่เหมาะสมในการป้องกันการเกิดโพรงอากาศ

การเลือกประเภทปั๊มที่ถูกต้องและระบุขนาดที่ถูกต้องสำหรับการใช้งานเฉพาะนั้นถือเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการเกิดโพรงอากาศ ปั๊มที่มีขนาดใหญ่เกินไปอาจทำงานได้ไม่มีประสิทธิภาพเท่าเดิมที่อัตราการไหลที่ต่ำลง ส่งผลให้มีความเสี่ยงต่อการเกิดโพรงอากาศเพิ่มขึ้น ในขณะที่ปั๊มที่มีขนาดเล็กเกินไปอาจต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดอัตราการไหล ซึ่งยังเพิ่มโอกาสในการเกิดโพรงอากาศด้วย การเลือกปั๊มที่เหมาะสมนั้นเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับข้อกำหนดอัตราการไหลสูงสุด ปกติ และต่ำสุด ลักษณะของของไหล และเค้าโครงระบบเพื่อให้แน่ใจว่าปั๊มทำงานภายในช่วงการทำงานที่ระบุ การกำหนดขนาดที่ถูกต้องจะช่วยป้องกันการเกิดโพรงอากาศและเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของปั๊มตลอดอายุการใช้งาน