Кавитација је чест проблем током рада центрифугалних пумпи, који може изазвати повећање вибрација и буке пумпе, смањење перформанси и озбиљно оштећење компоненти.
Овај чланак не истражује стручно теоријско знање о кавитацији, већ само покушава да користи релативно једноставан језик да пружи детаљан увод у неколико уобичајених типова кавитације у центрифугалним пумпама, опасности од кавитације и уобичајене мере за побољшање кавитације на лицу места.
1. Врсте кавитације
Према месту настанка, кавитација се може поделити на кавитацију сечива, кавитацију зазора, грубу кавитацију, кавитацију шупљине и кавитацију повратног тока.
(1) Фолијарна кавитација
Када дође до кавитације, формирање и пуцање мехурића се углавном дешава на предњој и задњој страни лопатица, такође познато као кавитација аеропрофила, што је главни облик кавитације у центрифугалним пумпама. Када је пумпа постављена превисоко, чак и ако пумпа ради у пројектованим условима, област ниског{1}}притиска је склона да се појави на задњој страни улаза и излаза лопатице:
1) Када пумпа ради у условима високог протока, раздвајање протока и вртлози се јављају на предњој ивици лопатица, стварајући негативан притисак који може изазвати кавитацију на предњој страни лопатица.
2) Када пумпа ради у условима ниског протока, вртлози се стварају на задњој страни лопатица, стварајући зону ниског-притиска и изазивајући кавитацију на задњој страни лопатица.
(2) Кавитација зазора
Односи се на кавитацију која се формира када течност тече кроз уски канал или празнину, изазивајући локално повећање брзине протока и смањење притиска на притисак испаравања компоненти протока.
На размаку између-прстена отпорног на хабање кућишта центрифугалне пумпе и спољне ивице (поклопне плоче) радног кола, под разликом притиска (нарочито велике разлике притиска) на обе стране улаза и излаза радног кола, течност на излазној страни тече назад великом брзином, изазивајући локални пад притиска и кавитацију
У малом зазору између спољне ивице лопатица пумпе аксијалног протока и кућишта пумпе, под дејством разлике притиска између предњег и задњег дела лопатица, велика брзина повратног протока течности у зазору такође може изазвати локални пад притиска, што доводи до кавитације на одговарајућој спољној ивици лопатица у кућишту пумпе и формирању ивице површине кућишта пумпе на површини саће. радно коло и лопатице.
(3) Груба кавитација
Груба кавитација се односи на стварање вртлога низводно од избочина када течност тече кроз неравну површину компоненти грубог тока унутар кућишта пумпе, изазивајући локални пад притиска и доводећи до кавитације.
Током ливења и обраде компоненти протока пумпе, неравнине површине, рупе у песку, рупе за ваздух, итд. могу изазвати нагле промене у стању локалног протока и довести до кавитације.
(4) Кавитација шупљине
Кавитација у шупљини се односи на формирање спиралне вртложне траке у усисној комори на улазу у пумпу због лоших услова улаза воде или недовољне дубине урањања. Када се централни притисак вртложног појаса смањи на притисак испаравања, такође ће доћи до кавитације, праћене јаком вибрацијом.
(5) Рефлукс кавитација
Уопштено говорећи, предуслов за кавитацију је НПСХа
Када је проток пумпања пренизак или је улазни притисак превисок, долази до повратног тока. Када је проток пумпања пренизак, долази до унутрашњег рефлукса на улазу радног кола; Када је улазни притисак пумпе превисок, долази до унутрашњег рефлукса на излазу из радног кола. Унутрашњи рефлукс изазива повећање протока течности све док испаравање не производи мехуриће, који онда пуцају под већим околним притиском. Када дође до унутрашњег повратног тока на усисном отвору, око усисног отвора пумпе ће се емитовати неправилно пуцкетање, праћено звуком детонације високог{3}}интензитета.
Рефлукс кавитација се генерално може побољшати следећим методама:
1) Повећајте излазни проток пумпе.
2) Инсталирајте бајпас између улаза и излаза пумпе (овај метод је тешко прихватити купцима у практичним применама).
3) Оптимизирајте структуру радног кола (смањите улазну површину радног кола).
2. Опасности од кавитације
(1) Смањење перформанси, оштећење цевовода
Кавитација може значајно смањити перформансе пумпе. Обично, за центрифугалне пумпе, када улазни притисак падне до одређене мере, њихов учинак ће се нагло смањити, што је такође познато као кавитациони прелом. Кавитација такође може изазвати нестабилност унутар течности, што може довести до осцилација у протоку и притиску. Уз помоћ ових осцилација може доћи до оштећења пумпе и њених улазних и излазних цевовода.
(2) Озбиљно оштећење прекострујних компоненти пумпе
Кавитација може проузроковати оштећење површине компоненти. Када мехурићи пукну, околна течност ствара изузетно висок ударни притисак (вршни притисак) до 49 МПа. Када хидрауличка чврстоћа кавитације премашује способност материјала да се одупре овом удару, то може довести до квара локалног материјала зида и одвајања површинског материјала. Кавитација се јавља истовремено са хемијском и електрохемијском корозијом. Величина удубљења насталих корозијом и пластичном деформацијом материјала у раној фази кавитације је око 10 μм до 50 μм, посебно за неке материјале са слабом отпорношћу на корозију, који могу да испоље структуре попут саћа под дуготрајном-кавитацијом.
(3) Генеришите вибрације и буку
У тренутку када се мехур кондензује, скупља и пуца, течност око мехура великом брзином испуњава празнину (насталу кондензацијом и пуцањем мехурића), стварајући пулсације притиска и на тај начин изазивајући вибрације и буку. Фреквенција кавитационог шума је углавном између 10 кХз и 100 кХз, док је фреквенција кавитационог шума изазваног рефлуксом и пулсирањем притиска око неколико стотина Хз, што људско ухо чини посебно осетљивим. У исто време, кавитација такође може да стимулише вибрације, а главна фреквенција вибрација генерисана кавитацијом је углавном око 1 кХз.
Кавитацију не карактеришу само високи нивои буке, већ и индикатори вибрација као што су недовољна крутост базе пумпе и лоша подршка цевовода, што може изазвати структурну резонанцију; Након уградње пумпе, подножје је испуњено бетоном, а отпорна крутост цевовода је довољна, што углавном не изазива појаве јаких вибрација. Међутим, мерењем вибрација на телу пумпе, високо{1}}компонента фреквенције вибрације коју генерише кавитација је доминантна, а вредност убрзања вибрације је већа од померања вибрације и брзине вибрације.
3. Заједничке мере за побољшање перформанси кавитације
(1) Мере за побољшање перформанси против кавитације самих центрифугалних пумпи
1) Побољшајте дизајн усисног отвора пумпе
Брушењем радног кола може се повећати површина протока;
Повећајте радијус закривљености улазног дела поклопца радног кола да бисте смањили брзо убрзање и пад притиска протока течности;
Смањите дебљину улаза сечива на одговарајући начин и заокружите улаз сечива (полирајте главу сечива, наоштрите је да бисте смањили губитак отвора на удару и смањили осетљивост улазног угла, а неопходна кавитација се може смањити за око 0,5 метара), чинећи га близу правоугаоног облика, а такође смањујући убрзање и притисак на главу ножа
Побољшајте глаткоћу површине радног кола и улаза сечива да бисте смањили губитак отпора;
Проширите улазну ивицу лопатице према улазу радног кола како бисте омогућили проток течности да прими рад унапред и повећа притисак.
2) Додајте предњи индукциони точак
Учините да проток течности ради унапред у предњем индукционом точку како бисте повећали притисак протока течности (ова шема захтева структурне промене и рекалибрацију различитих параметара дизајна).
3) Усвајање радног кола са двоструким усисом
Повећајте улазну површину радног кола и смањите проток улазне течности (смањење брзине протока и повећање притиска).
4) Коришћење мало већег позитивног угла напада
Да бисте повећали улазни угао сечива, смањите савијање на улазу сечива, минимизирајте блокаду сечива и тако повећајте улазну површину;
Побољшајте услове рада у условима високог протока да бисте смањили губитке протока. Али позитивни угао напада не би требало да буде превелик, иначе ће утицати на ефикасност.
5) Коришћење ниске{1}}пумпе
Што је мања брзина ротације, мањи је НПСХр.
6) Коришћење материјала против кавитације
Пракса је доказала да што је већа чврстоћа, тврдоћа и жилавост материјала, то је боља његова хемијска стабилност и већа отпорност на кавитацију.
(2) Мере за повећање дозвољене кавитације уређаја
1) Повећајте притисак нивоа течности у резервоару за складиштење пре пумпе да бисте побољшали ефективну кавитацију.
2) Смањите уградну висину пумпе у усисни уређај, посебно када се преноси топла вода као медијум, и размотрите однос између висине усисавања и температуре медија.
3) Замените усисни уређај са уређајем за повратни проток.
4) Смањите губитак протока у усисном цевоводу пре пумпе. Ако је могуће, скратите цевовод унутар потребног опсега, користите одговарајући пречник усисног цевовода и подручје филтрације филтера (ако постоји) да бисте смањили проток у цевоводу, смањили број кривина и вентила и повећали отвор вентила што је више могуће.
5) Ако је кавитација отвора озбиљна, може се усвојити метод бушења балансних рупа на радном колу како би се смањио проток цурења и ублажио степен кавитације. Балансне рупе на лопатицама имају деструктивни и ометајући ток убризгане течности на улазу радног кола. Површина отвора за балансирање не би требало да буде мања од 5 пута веће површине заптивног прстена да би се смањио проток цурења, чиме се смањује утицај на главни проток течности и побољшава способност пумпе против кавитације.
6) Искуство је показало да почевши од механизма кавитације, допуна одговарајуће количине гаса у усисни отвор може пореметити услове за настанак кавитације. Међутим, коришћење допуне ваздуха за спречавање кавитације пумпе је веома техничко, и само уз одговарајућу запремину допуне ваздуха, локацију и метод могу се постићи добри резултати. У супротном, то ће изазвати значајно смањење протока, висине и ефикасности пумпе, па чак и довести до прекида протока и штетних последица током рада.
С обзиром на потешкоће у контроли одговарајуће количине довода ваздуха и прецизног мерења, у комбинацији са праксом аутора, препоручује се употреба игличастог вентила који може подесити брзину протока за вентил за довод ваздуха. Током-подешавања на лицу места, бука кавитације може да се користи за разликовање: подесите усисну запремину кроз игличасти вентил док се бука кавитације не сведе на минимум (неки системи могу у потпуности да елиминишу буку, али неки системи могу само да смање буку од кавитације, не и потпуно је елиминишу), затим мало подесити игличасти вентил да би се смањила запремина усисавања, посматрати да нема рада под одређеним временским условима рада и не дође до ненормалног рада током одређеног периода рада. игличасти вентил. Овај метод никада не би требало да смањи звук на најнижи ниво! Ако је улазни притисак позитиван када пумпа престане да ради, треба инсталирати неповратни вентил како би се спречило цурење.
7) Истраживања су открила да када медијум садржи испарљиве гасове и чврсте честице као што је песак, учинак кавитације пумпе ће се смањити. Како би се осигурало да пумпа не доживи кавитацију, усисну висину пумпе треба смањити за најмање 4,2 метра од израчунате висине чисте воде. Ово вреди обратити пажњу у комуналној индустрији.
