Mi az a kavitáció? Hogyan javítható a kavitáció elleni küzdelem?

 

• Mi az a kavitáció?

A kavitáció olyan káros állapot, amely gyakran előfordul a centrifugális szivattyúegységekben. A kavitáció csökkentheti a szivattyú hatékonyságát, vibrációt és zajt okozhat, és súlyosan károsíthatja a szivattyú járókerekét, a szivattyúházat, a tengelyt és más belső alkatrészeket. Kavitáció akkor következik be, amikor a folyadéknyomás a szivattyúban a párolgási nyomás alá csökken, ami gőzbuborékok képződését okozza az alacsony nyomású területeken. Ezek a gőzbuborékok hevesen összeeshetnek vagy "felrobbanhatnak", amikor belépnek a nagynyomású területre. Ez mechanikai sérüléseket okozhat a szivattyúban, gyenge pontokat hozhat létre, amelyek erózióra és korrózióra hajlamosak, és rontja a szivattyú teljesítményét.

 

A kavitációt csökkentő stratégiák megértése és végrehajtása elengedhetetlen a centrifugálszivattyúk működési integritásának és élettartamának megőrzéséhez.

 

• A kavitáció típusai centrifugálszivattyúkban

 

1. Párologtatási kavitáció.Más néven „klasszikus kavitáció” vagy „elérhető nettó pozitív szívófej (NPSHa) kavitáció” ez a kavitáció leggyakoribb típusa. A centrifugálszivattyúk növelik a folyadék sebességét, amikor az áthalad a járókerék szívónyílásán. A sebesség növekedése megegyezik a folyadék nyomásának csökkenésével. A nyomáscsökkentés hatására a folyadék egy része felforrhat (elpárologhat), és gőzbuborékok keletkezhetnek, amelyek hevesen összeesnek, és apró lökéshullámokat keltenek, amikor elérik a nagynyomású területet.

 

2. Turbulens kavitáció.Előfordulhat, hogy a csőrendszerben lévő alkatrészek, például könyökök, szelepek és szűrők nem felelnek meg a szivattyúzott folyadék mennyiségének vagy jellegének, ami örvényeket, turbulenciát és nyomáskülönbségeket okozhat a folyadékban. Amikor ezek a jelenségek a szivattyú bemeneténél fordulnak elő, közvetlenül erodálhatják a szivattyú belsejét, vagy a folyadék elpárologtatását idézhetik elő.

 

3. Penge szindróma kavitáció.A „lapátáthaladási szindrómaként” is ismert ilyen típusú kavitáció akkor fordul elő, ha a járókerék átmérője túl nagy, vagy a szivattyúház belső bevonata túl vastag/a szivattyúház belső átmérője túl kicsi. E feltételek bármelyike ​​vagy mindkettő az elfogadható szint alá csökkenti a szivattyúházon belüli teret (hézagot). A szivattyúházon belüli hézag csökkenése a folyadék sebességének növekedését okozza, ami a nyomás csökkenését eredményezi. A nyomás csökkenése a folyadék elpárologtatását okozhatja, ami kavitációs buborékokat hoz létre.

 

4. Belső recirkulációs kavitáció.Ha egy szivattyú nem képes a szükséges áramlási sebességgel üríteni a folyadékot, akkor a folyadék egy része vagy egésze visszakeringeti a járókerék körül. A visszavezetett folyadék alacsony és nagy nyomású területeken halad át, hőt, nagy sebességet termelve és párologtató buborékokat képezve. A belső recirkuláció gyakori oka az, hogy a szivattyút zárt szivattyú kimeneti szelep mellett (vagy alacsony áramlási sebességgel) működtetik – Pump Salon 1. megjegyzés.

 

5. Levegő-elvezető kavitáció.Levegő beszívható a szivattyúba egy meghibásodott szelepen vagy laza szerelvényen keresztül. A szivattyú belsejében a levegő a folyadékkal együtt mozog. A folyadék és a levegő mozgása során buborékok keletkezhetnek, amelyek a szivattyú járókerék megnövekedett nyomásának kitéve "felrobbannak".

 

• Melyek a kavitáció veszélyei?

 

1. Az átfolyó alkatrészek korróziója:

(1) A buborékok felrobbanásakor keletkező nagyfrekvenciás (600-25000 HZ) ütés miatt a nyomás akár 49 MPa is lehet, ami mechanikai eróziót okoz a fémfelületen.

 

(2) Mivel a párolgás során hő szabadul fel és hidrolízis megy végbe a hőmérséklet-különbség akkumulátor hatása miatt, a keletkező oxigén oxidálja a fémet és kémiai korróziót okoz.

 

2. A szivattyú teljesítménye csökken:

Amikor a szivattyú kavitációja megtörténik, a járókerék energiacseréje megzavarodik és megsemmisül, és a külső jellemzők a QH görbe, a QP és a Qn görbe csökkenésében nyilvánulnak meg. Súlyos esetekben a szivattyú áramlása megszakad, és nem fog működni.

 

Alacsony fajlagos sebességeknél, mivel a lapátok közötti áramlási csatorna keskeny és hosszú, amint kavitáció lép fel, a buborékok kitöltik az egész áramlási csatornát, és a teljesítménygörbe hirtelen leesik.

 

Közepes és nagy fajlagos sebességeknél az áramlási csatorna rövid és széles, ezért átmeneti folyamatra van szükség ahhoz, hogy buborékok keletkezzenek a keletkezéstől a teljes áramlási csatorna kitöltéséig. A megfelelő teljesítménygörbe lassan csökkenni kezd, majd meredeken csökken, amikor egy bizonyos áramlási sebességre nő.

 

• Intézkedések az anti-kavitáció javítására

 

1. Intézkedések a centrifugálszivattyú kavitáció elleni teljesítményének javítására:

(1) Javítsa a szerkezeti kialakítást a szivattyú szívónyílásától a járókerékig. Növelje az áramlási területet; növelje a járókerék fedelének bemeneti szakaszának görbületi sugarát, hogy csökkentse a folyadékáramlás gyors gyorsulását és nyomásesését; megfelelően csökkentse a penge bemeneti nyílás vastagságát, és kerekítse le a penge bemenetét, hogy az az áramvonalas formához közelítsen, ami szintén csökkentheti a pengefej körüli áramlás gyorsulását és nyomásesését; a járókerék és a lapát bemeneti felületének javítása az ellenállásveszteség csökkentése érdekében; húzza ki a lapát bemeneti élét a járókerék bemenetéig úgy, hogy a folyadékáram előre megkapja a munkát és növelje a nyomást.

 

(2) Egy elülső induktort használnak arra, hogy a folyadék áramlását előre működtesse az elülső induktorban a folyadék áramlási nyomásának növelése érdekében.

 

(3) Kettős szívású járókerék alkalmazásával a folyadékáram a járókerék mindkét oldaláról egyszerre jut be a járókerékbe, így a bemeneti keresztmetszet megkétszereződik, a bemeneti áramlási sebesség pedig felére csökkenthető.

 

(4) A tervezési üzemállapot valamivel nagyobb pozitív ütési szöget alkalmaz, hogy növelje a lapát bemeneti szögét, csökkentse a hajlítást a penge bemeneténél, csökkentse a penge eltömődését és növelje a bemeneti területet; javítja a munkakörülményeket nagy áramlás mellett az áramlási veszteség csökkentése érdekében. A pozitív támadási szög azonban nem lehet túl nagy, különben befolyásolja a hatékonyságot.

 

(5) Használjon kavitációnak ellenálló anyagokat. A gyakorlat azt mutatja, hogy minél nagyobb az anyag szilárdsága, keménysége és szívóssága, annál jobb a kémiai stabilitás, és annál erősebb a kavitációval szembeni ellenálló képesség.

 

2. Intézkedések a folyadékbevezető eszköz effektív kavitációs határának javítására:

(1) Növelje a folyadék felületének nyomását a folyadéktároló tartályban a szivattyú előtt, hogy növelje a tényleges kavitációs határt.

 

(2) Csökkentse a szívóberendezés szivattyújának beépítési magasságát.

 

(3) Cserélje ki a felfelé irányuló szívóberendezést egy fordított öntözőkészülékre.

 

(4) Csökkentse az áramlási veszteséget a szivattyú előtt a csővezetékben, például a csővezetéket a kívánt tartományon belül a lehető legnagyobb mértékben lerövidítse, csökkentse a csővezeték áramlási sebességét, csökkentse a könyökök és szelepek számát, és növelje a szelepnyílást amennyire csak lehetséges.

 

(5) Csökkentse a munkaközeg hőmérsékletét a szivattyú bemeneténél (ha a szállítóközeg közel van a telítési hőmérséklethez).

 

A fenti intézkedések a szivattyú típusán, az anyagválasztáson és a szivattyú használati helyén alapuló átfogó elemzés után megfelelően alkalmazhatók.