کاویتاسیون چیست؟ چگونه اقدامات ضد کاویتاسیون را بهبود دهیم؟

 

• کاویتاسیون چیست؟

کاویتاسیون یک وضعیت مضر است که اغلب در واحدهای پمپاژ گریز از مرکز رخ ​​می دهد. کاویتاسیون می تواند راندمان پمپ را کاهش دهد، باعث لرزش و صدا شود و منجر به آسیب شدید به پروانه پمپ، محفظه پمپ، شفت و سایر قسمت های داخلی پمپ شود. حفره زمانی رخ می دهد که فشار سیال در پمپ به زیر فشار تبخیر می رسد و باعث ایجاد حباب های بخار در مناطق کم فشار می شود. این حباب های بخار وقتی وارد ناحیه پرفشار می شوند می توانند به شدت فرو بریزند یا "منفجر شوند". این می تواند باعث آسیب مکانیکی در پمپ شود، نقاط ضعیفی را ایجاد کند که مستعد فرسایش و خوردگی هستند و عملکرد پمپ را مختل کند.

 

درک و اجرای استراتژی‌ها برای کاهش کاویتاسیون برای حفظ یکپارچگی عملیاتی و عمر مفید پمپ‌های گریز از مرکز بسیار مهم است.

 

• انواع کاویتاسیون در پمپ های گریز از مرکز

 

1. کاویتاسیون تبخیر.این کاویتاسیون که به عنوان "کاویتاسیون کلاسیک" یا "کاویتاسیون با سر مکش مثبت خالص موجود (NPSHa) نیز شناخته می شود، رایج ترین نوع کاویتاسیون است. پمپ های گریز از مرکز سرعت سیال را هنگام عبور از سوراخ مکش پروانه افزایش می دهند. افزایش سرعت معادل کاهش فشار سیال است. کاهش فشار ممکن است باعث شود مقداری از مایع به جوش بیاید (تبخیر) و حباب های بخار تشکیل شود که به شدت فرو می ریزند و هنگامی که به منطقه پرفشار می رسند، امواج ضربه ای کوچک ایجاد می کنند.

 

2. کاویتاسیون آشفته.اجزایی مانند زانویی، شیرها و فیلترها در سیستم لوله کشی ممکن است برای مقدار یا ماهیت مایع پمپ شده مناسب نباشند، که می تواند باعث ایجاد گرداب، تلاطم و اختلاف فشار در سراسر مایع شود. هنگامی که این پدیده ها در ورودی پمپ رخ می دهند، می توانند مستقیماً داخل پمپ را فرسایش دهند یا باعث تبخیر مایع شوند.

 

3. کاویتاسیون سندرم تیغه.همچنین به عنوان "سندرم عبور پره" شناخته می شود، این نوع کاویتاسیون زمانی رخ می دهد که قطر پروانه خیلی زیاد باشد یا پوشش داخلی بدنه پمپ خیلی ضخیم باشد/قطر داخلی محفظه پمپ خیلی کوچک باشد. هر یک از این شرایط یا هر دوی این شرایط، فضای (خلاصه) داخل محفظه پمپ را به زیر سطح قابل قبول کاهش می دهد. کاهش فاصله در محفظه پمپ باعث افزایش سرعت سیال می شود که منجر به کاهش فشار می شود. کاهش فشار می تواند باعث تبخیر مایع و ایجاد حباب های کاویتاسیون شود.

 

4. حفره چرخشی داخلی.هنگامی که یک پمپ قادر به تخلیه سیال با دبی مورد نیاز نباشد، باعث می شود که تمام یا قسمتی از سیال در اطراف پروانه گردش کند. سیال چرخشی از نواحی کم فشار و پرفشار عبور می کند و گرما، سرعت بالا و حباب های تبخیر ایجاد می کند. یکی از دلایل رایج چرخش داخلی، کارکردن پمپ با بسته بودن دریچه خروجی پمپ (یا با دبی کم - Pump Salon Note 1) است.

 

5. کاویتاسیون هوا.هوا را می توان از طریق دریچه خراب یا اتصالات شل به داخل پمپ کشید. پس از داخل پمپ، هوا همراه با سیال حرکت می کند. حرکت سیال و هوا می تواند حباب هایی را تشکیل دهد که وقتی در معرض افزایش فشار پروانه پمپ قرار می گیرند "منفجر می شوند".

 

• خطرات کاویتاسیون چیست؟

 

1. خوردگی اجزای جریان:

(1) به دلیل ضربه با فرکانس بالا (600 ~ 25000HZ) که هنگام ترکیدن حباب ها ایجاد می شود، فشار به 49 مگاپاسکال می رسد و باعث فرسایش مکانیکی روی سطح فلز می شود.

 

(2) از آنجایی که گرما در طول تبخیر آزاد می شود و هیدرولیز به دلیل اثر باتری اختلاف دما رخ می دهد، اکسیژن تولید شده فلز را اکسید کرده و باعث خوردگی شیمیایی می شود.

 

2. عملکرد پمپ کاهش می یابد:

هنگامی که حفره پمپ رخ می دهد، تبادل انرژی در پروانه مختل می شود و از بین می رود و ویژگی های خارجی با کاهش منحنی QH، QP و منحنی Qn آشکار می شود. در موارد شدید جریان در پمپ قطع می شود و کار نمی کند.

 

برای سرعت های خاص پایین، از آنجایی که کانال جریان بین تیغه ها باریک و طولانی است، به محض اینکه کاویتاسیون اتفاق می افتد، حباب ها کل کانال جریان را پر می کنند و منحنی عملکرد به طور ناگهانی کاهش می یابد.

 

برای سرعت‌های خاص متوسط ​​و بالا، کانال جریان کوتاه و عریض است، بنابراین یک فرآیند انتقال طول می‌کشد تا حباب‌ها از زمان وقوع تا پر کردن کل کانال جریان ایجاد شوند. منحنی عملکرد متناظر به آرامی شروع به کاهش می کند و سپس با افزایش سرعت جریان به شدت کاهش می یابد.

 

• اقداماتی برای بهبود ضد کاویتاسیون

 

1. اقدامات برای بهبود عملکرد ضد حفره پمپ گریز از مرکز:

(1) طراحی ساختاری را از درگاه مکش پمپ تا پروانه بهبود دهید. افزایش سطح جریان؛ افزایش شعاع انحنای قسمت ورودی پوشش پروانه برای کاهش شتاب سریع و افت فشار جریان مایع. ضخامت ورودی تیغه را به طور مناسب کاهش دهید و ورودی تیغه را گرد کنید تا به شکل جریان نزدیک شود، که همچنین می تواند شتاب و افت فشار جریان در اطراف سر تیغه را کاهش دهد. بهبود سطح پروانه و ورودی تیغه برای کاهش افت مقاومت؛ لبه ورودی تیغه را تا ورودی پروانه گسترش دهید تا جریان مایع از قبل کار را دریافت کند و فشار را افزایش دهد.

 

(2) یک القاء کننده جلویی استفاده می شود تا جریان مایع از قبل در القای جلویی کار کند تا فشار جریان مایع افزایش یابد.

 

(3) با استفاده از پروانه دو مکش، جریان مایع به طور همزمان از دو طرف پروانه وارد پروانه می شود، بنابراین سطح مقطع ورودی دو برابر شده و دبی ورودی را می توان به نصف کاهش داد.

 

(4) شرایط کاری طراحی یک زاویه حمله مثبت کمی بزرگتر را برای افزایش زاویه ورودی تیغه، کاهش خمش در ورودی تیغه، کاهش انسداد تیغه و افزایش سطح ورودی اتخاذ می کند. بهبود شرایط کاری تحت جریان زیاد برای کاهش تلفات جریان. با این حال، زاویه حمله مثبت نباید خیلی زیاد باشد، در غیر این صورت روی کارایی تأثیر می گذارد.

 

(5) از مواد مقاوم در برابر کاویتاسیون استفاده کنید. تمرین نشان می دهد که هر چه استحکام، سختی و چقرمگی مواد بیشتر باشد، پایداری شیمیایی بهتر و عملکرد مقاوم در برابر حفره قوی تر است.

 

2. اقدامات برای بهبود حاشیه کاویتاسیون موثر دستگاه ورودی مایع:

(1) فشار سطح مایع را در مخزن ذخیره مایع در جلوی پمپ افزایش دهید تا حاشیه کاویتاسیون موثر افزایش یابد.

 

(2) ارتفاع نصب پمپ دستگاه مکش را کاهش دهید.

 

(3) دستگاه مکش رو به بالا را به دستگاه آبیاری معکوس تغییر دهید.

 

(4) کاهش تلفات جریان در خط لوله قبل از پمپ، مانند کوتاه کردن خط لوله تا حد امکان در محدوده مورد نیاز، کاهش سرعت جریان در خط لوله، کاهش تعداد زانوها و شیرها، و افزایش باز شدن شیر تا حد امکان

 

(5) دمای محیط کار را در ورودی پمپ کاهش دهید (زمانی که محیط انتقال به دمای اشباع نزدیک است).

 

اقدامات فوق را می توان پس از تجزیه و تحلیل جامع بر اساس نوع پمپ، انتخاب مواد و شرایط محل استفاده پمپ به طور مناسب اعمال کرد.