Кавитацијата е штетна состојба која често се јавува во центрифугалните пумпни единици. Кавитацијата може да ја намали ефикасноста на пумпата, да предизвика вибрации и бучава и да доведе до сериозно оштетување на работното коло на пумпата, куќиштето на пумпата, вратилото и другите внатрешни делови. Кавитација се јавува кога притисокот на течноста во пумпата паѓа под притисокот на испарување, предизвикувајќи формирање на меурчиња од пареа во областа со низок притисок. Овие меурчиња од пареа се уриваат или насилно „имплодираат“ кога ќе влезат во областа под висок притисок. Ова може да предизвика механички оштетувања во внатрешноста на пумпата, да создаде слаби точки кои се подложни на ерозија и корозија и да ја наруши работата на пумпата.

Разбирањето и спроведувањето стратегии за ублажување на кавитацијата е од клучно значење за одржување на оперативниот интегритет и работниот век на пумпи со поделена обвивка .

Видови кавитација во пумпи

За да се намали или спречи кавитацијата во пумпата, важно е да се разберат различните типови на кавитација што може да се појават. Овие типови вклучуваат:

1. Кавитација на испарување. Исто така познат како „класична кавитација“ или „кавитација со нето позитивна вшмукувачка глава (NPSHa)“, ова е најчестиот тип на кавитација. Сплит обвивка пумпите ја зголемуваат брзината на течноста додека минува низ дупката за вшмукување на работното коло. Зголемувањето на брзината е еквивалентно на намалување на притисокот на течноста. Намалувањето на притисокот може да предизвика дел од течноста да зоврие (испарува) и да формира меурчиња од пареа, кои насилно ќе колабираат и ќе создадат ситни ударни бранови кога ќе стигнат до областа под висок притисок.

2. Турбулентна кавитација. Компонентите како што се колена, вентили, филтри итн. во системот за цевки можеби не се соодветни за количината или природата на испумпаната течност, што може да предизвика вртлози, турбуленции и разлики во притисокот низ течноста. Кога овие појави ќе се појават на влезот на пумпата, тие директно може да ја еродираат внатрешноста на пумпата или да предизвикаат испарување на течноста.

3. Кавитација со синдром на сечилото. Исто така познат како „синдром на поминување на сечилото“, овој тип на кавитација се јавува кога дијаметарот на работното коло е преголем или внатрешната обвивка на куќиштето на пумпата е премногу дебела/ внатрешниот дијаметар на куќиштето на пумпата е премногу мал. Еден или двата од овие услови ќе го намалат просторот (просторот) во куќиштето на пумпата на под прифатливите нивоа. Намалувањето на клиренсот во куќиштето на пумпата предизвикува зголемување на стапката на проток на течноста, што резултира со намалување на притисокот. Намалувањето на притисокот може да предизвика испарување на течноста, создавајќи меурчиња на кавитација.

4. Внатрешна рециркулациона кавитација. Кога пумпата со централно разделување не може да испушти течност со потребната брзина на проток, таа предизвикува дел или целата течност да се рециркулира околу работното коло. Рециркулирачката течност поминува низ области со низок и висок притисок, што генерира топлина, голема брзина и формира меурчиња за испарување. Честа причина за внатрешна рециркулација е работата на пумпата со затворен вентил за излез на пумпата (или со мала брзина на проток).

5. Кавитација на доводот на воздухот. Воздухот може да се вовлече во пумпата преку неисправен вентил или лабаво монтирање. Откако ќе влезе во пумпата, воздухот се движи заедно со течноста. Движењето на течноста и воздухот може да формираат меурчиња кои „експлодираат“ кога се изложени на зголемен притисок на работното коло на пумпата.

Фактори кои придонесуваат за кавитација - NPSH, NPSHa и NPSHr

NPSH е клучен фактор за спречување на кавитација кај пумпите со поделена обвивка. NPSH е разликата помеѓу вистинскиот притисок на вшмукување и притисокот на пареата на течноста, мерена на влезот на пумпата. Вредностите на NPSH мора да бидат високи за да се спречи испарувањето на течноста во пумпата.

NPSHa е вистинскиот NPSH според работните услови на пумпата. Потребна нето позитивна вшмукувачка глава (NPSHr) е минималниот NPSH наведен од производителот на пумпата за да се избегне кавитација. NPSHa е функција на вшмукувачките цевки, инсталацијата и деталите за работа на пумпата. NPSHr е функција на дизајнот на пумпата и неговата вредност се одредува со тестирање на пумпата. NPSHr ја претставува достапната глава во услови на тестирање и обично се мери како пад од 3% на главата на пумпата (или главата на работното коло во првата фаза за повеќестепени пумпи) за откривање на кавитација. NPSHa секогаш треба да биде поголем од NPSHr за да се избегне кавитација.

Стратегии за намалување на кавитацијата - Зголемување на NPSHa за спречување на кавитација

Обезбедувањето дека NPSHa е поголем од NPSHr е од клучно значење за да се избегне кавитација. Ова може да се постигне со:

1. Спуштање на висината на пумпата за раздвоена обвивка во однос на резервоарот за вшмукување/шахтата. Нивото на течност во резервоарот за вшмукување/шахтата може да се зголеми или пумпата да се монтира пониско. Ова ќе го зголеми NPSHa на влезот на пумпата.

2. Зголемете го дијаметарот на цевководот за вшмукување. Ова ќе ја намали брзината на течноста со постојан проток, а со тоа ќе ги намали загубите на вшмукувачката глава во цевководите и фитинзите.

2.Намалете ги загубите на главата во фитинзи. Намалете го бројот на споеви во линијата за вшмукување на пумпата. Користете фитинзи како што се колена со долг радиус, вентили со полна отвори и заострени редуктори за да помогнат во намалувањето на загубите на вшмукувачката глава поради фитинзи.

3. Избегнувајте инсталирање на екрани и филтри на линијата за вшмукување на пумпата секогаш кога е можно, бидејќи тие често предизвикуваат кавитација во центрифугалните пумпи. Ако ова не може да се избегне, проверете дали екраните и филтрите на линијата за вшмукување на пумпата редовно се проверуваат и чистат.

5. Изладете ја испумпаната течност за да го намалите нејзиниот притисок на пареа.

Разберете ја маргината на NPSH за да спречите кавитација

Маргината на NPSH е разликата помеѓу NPSHa и NPSHr. Поголемата маржа на NPSH го намалува ризикот од кавитација бидејќи обезбедува безбедносен фактор за да спречи NPSHa да падне под нормалните работни нивоа поради флуктуирачките работни услови. Факторите кои влијаат на маргината на NPSH ги вклучуваат карактеристиките на течноста, брзината на пумпата и условите на вшмукување.

Одржување на минималниот проток на пумпата

Обезбедувањето дека центрифугалната пумпа работи над наведениот минимален проток е од клучно значење за намалување на кавитацијата. Работењето со пумпа со поделено куќиште под нејзиниот оптимален опсег на проток (дозволена работна површина) ја зголемува веројатноста за создавање област со низок притисок што може да предизвика кавитација.

Размислувања за дизајн на коло за намалување на кавитацијата

Дизајнот на работното коло игра важна улога во тоа дали центрифугалната пумпа е склона кон кавитација. Поголемите работни кола со помалку сечила имаат тенденција да обезбедуваат помало забрзување на течноста, што го намалува ризикот од кавитација. Дополнително, работните кола со поголеми дијаметри на влезот или заострените ножеви помагаат да се управува со протокот на течноста понепречено, минимизирајќи ги турбуленциите и формирањето меурчиња. Користењето материјали што се спротивставуваат на оштетувањето од кавитација може да го продолжи животниот век на работното коло и пумпата.

Користење на уреди против кавитација

Уредите против кавитација, како што се додатоците за регулирање на протокот или облогите за сузбивање на кавитација, се ефикасни во ублажувањето на кавитацијата. Овие уреди работат така што ја контролираат динамиката на течноста околу работното коло, обезбедувајќи постабилен проток и намалувајќи ги турбуленциите и областите со низок притисок што предизвикуваат кавитација.

Важноста на правилната големина на пумпата во спречувањето на кавитација

Изборот на вистинскиот тип на пумпа и одредувањето на точната големина за одредена апликација е од клучно значење за спречување на кавитација. Преголемата пумпа може да не работи толку ефикасно при помали протоци, што резултира со зголемен ризик од кавитација, додека малата пумпа можеби ќе треба да работи понапорно за да ги исполни барањата за проток, што исто така ја зголемува веројатноста за кавитација. Правилниот избор на пумпа вклучува детална анализа на барањата за максимален, нормален и минимален проток, карактеристики на течноста и распоред на системот за да се осигура дека пумпата работи во наведениот работен опсег. Точната димензија спречува кавитација и ја зголемува ефикасноста и доверливоста на пумпата во текот на нејзиниот животен циклус.