Ce este cavitația? Cum se îmbunătățesc măsurile de anti-cavitație?

 

• Ce este cavitația?

Cavitația este o afecțiune dăunătoare care apare adesea în unitățile de pompare centrifugă. Cavitația poate reduce eficiența pompei, poate provoca vibrații și zgomot și poate duce la deteriorarea gravă a rotorului pompei, a carcasei pompei, a arborelui și a altor părți interne. Cavitația apare atunci când presiunea fluidului din pompă scade sub presiunea de vaporizare, determinând formarea de bule de vapori în zonele de joasă presiune. Aceste bule de vapori se pot prăbuși sau „imploda” violent atunci când intră în zona de înaltă presiune. Acest lucru poate cauza deteriorări mecanice în interiorul pompei, poate crea puncte slabe care sunt susceptibile la eroziune și coroziune și poate afecta performanța pompei.

 

Înțelegerea și implementarea strategiilor de atenuare a cavitației este esențială pentru menținerea integrității operaționale și a duratei de viață a pompelor centrifuge.

 

• Tipuri de cavitație în pompele centrifuge

 

1. Cavitație prin vaporizare.Cunoscută și sub denumirea de „cavitație clasică” sau „cavitație net pozitivă de aspirație disponibilă (NPSHa)”, acesta este cel mai comun tip de cavitație. Pompele centrifuge măresc viteza fluidului pe măsură ce trece prin orificiul de aspirație al rotorului. Creșterea vitezei este echivalentă cu o scădere a presiunii fluidului. Reducerea presiunii poate face ca o parte din lichid să fierbe (vaporeze) și să formeze bule de vapori, care se prăbușesc violent și produc mici unde de șoc atunci când ajung în zona de înaltă presiune.

 

2. Cavitație turbulentă.Componentele precum coturile, supapele și filtrele din sistemul de conducte pot să nu fie potrivite pentru cantitatea sau natura lichidului pompat, ceea ce poate crea turbulențe, turbulențe și diferențe de presiune în lichid. Atunci când aceste fenomene apar la admisia pompei, pot eroda direct interiorul pompei sau pot provoca vaporizarea lichidului.

 

3. Cavitația sindromului lamei.Cunoscut și sub denumirea de „sindromul trecerii lamei”, acest tip de cavitație apare atunci când diametrul rotorului este prea mare sau învelișul intern al carcasei pompei este prea gros/diametrul interior al carcasei pompei este prea mic. Oricare dintre aceste condiții sau ambele vor reduce spațiul (degajul) din carcasa pompei la sub niveluri acceptabile. Reducerea jocului din carcasa pompei determină o creștere a vitezei fluidului, ceea ce duce la o scădere a presiunii. Scăderea presiunii poate determina vaporizarea fluidului, creând bule de cavitație.

 

4. Cavitație de recirculare internă.Atunci când o pompă nu poate descărca fluidul la debitul necesar, aceasta face ca o parte sau tot fluidul să recirculeze în jurul rotorului. Fluidul recirculat trece prin zone de joasă și înaltă presiune, generând căldură, viteză mare și formând bule de vaporizare. O cauză comună de recirculare internă este funcționarea pompei cu supapa de evacuare a pompei închisă (sau la un debit scăzut - Pump Salon Nota 1).

 

5. Cavitația antrenării aerului.Aerul poate fi aspirat în pompă printr-o supapă defectă sau prin racordul liber. Odată ajuns în pompă, aerul se mișcă odată cu fluidul. Mișcarea fluidului și a aerului poate forma bule care „explodează” atunci când sunt expuse la presiunea crescută a rotorului pompei.

 

• Care sunt pericolele cavitației?

 

1. Coroziunea componentelor de curgere:

(1) Datorită impactului de înaltă frecvență (600 ~ 25000HZ) generat atunci când bulele explodează, presiunea este de până la 49Mpa, provocând eroziune mecanică pe suprafața metalului.

 

(2) Deoarece căldura este eliberată în timpul vaporizării și hidroliza are loc datorită efectului bateriei diferenței de temperatură, oxigenul generat oxidează metalul și provoacă coroziune chimică.

 

2. Performanța pompei scade:

Când are loc cavitația pompei, schimbul de energie în rotor este perturbat și distrus, iar caracteristicile externe se manifestă prin declinul curbei QH, QP și Qn. În cazuri severe, debitul în pompă va fi întrerupt și nu va funcționa.

 

Pentru viteze specifice mici, deoarece canalul de curgere dintre lame este îngust și lung, odată ce apare cavitația, bulele umplu întreg canalul de curgere și curba de performanță va scădea brusc.

 

Pentru viteze specifice medii și mari, canalul de curgere este scurt și larg, astfel încât este nevoie de un proces de tranziție pentru ca bulele să se dezvolte de la apariție până la umplerea întregului canal de curgere. Curba de performanță corespunzătoare începe să scadă lent și apoi scade brusc când crește la un anumit debit.

 

• Măsuri de îmbunătățire a anti-cavitației

 

1. Măsuri de îmbunătățire a performanței anti-cavitație a pompei centrifuge:

(1) Îmbunătățiți designul structural de la orificiul de aspirație al pompei la rotor. Măriți zona de curgere; crește raza de curbură a secțiunii de intrare a capacului rotorului pentru a reduce accelerația rapidă și căderea de presiune a fluxului de lichid; reduceți în mod corespunzător grosimea orificiului de intrare a lamei și rotunjiți intrarea lamei pentru a o apropia de forma de curgere, ceea ce poate reduce, de asemenea, accelerația și căderea de presiune a fluxului din jurul capului lamei; îmbunătățește finisarea suprafeței rotorului și a admisiei lamei pentru a reduce pierderea de rezistență; extindeți marginea de intrare a paletei până la intrarea rotorului, astfel încât fluxul de lichid să primească lucru în avans și să crească presiunea.

 

(2) Un inductor frontal este utilizat pentru a face fluxul de lichid să funcționeze în avans în inductorul frontal pentru a crește presiunea fluxului de lichid.

 

(3) Prin utilizarea unui rotor cu aspirație dublă, debitul de lichid intră în rotor de pe ambele părți ale rotorului în același timp, astfel încât secțiunea transversală de intrare este dublată și debitul de admisie poate fi redus la jumătate.

 

(4) Condiția de lucru de proiectare adoptă un unghi pozitiv de atac puțin mai mare pentru a crește unghiul de intrare a lamei, a reduce îndoirea la intrarea lamei, a reduce blocarea lamei și a crește zona de intrare; îmbunătățirea condițiilor de lucru în condiții de debit mare pentru a reduce pierderile de debit. Cu toate acestea, unghiul pozitiv de atac nu ar trebui să fie prea mare, altfel va afecta eficiența.

 

(5) Folosiți materiale rezistente la cavitație. Practica arată că cu cât rezistența, duritatea și duritatea materialului sunt mai mari, cu atât stabilitatea chimică este mai bună și performanța rezistentă la cavitație este mai puternică.

 

2. Măsuri pentru îmbunătățirea marjei efective de cavitație a dispozitivului de admisie a lichidului:

(1) Creșteți presiunea suprafeței lichidului din rezervorul de stocare a lichidului din fața pompei pentru a crește marja efectivă de cavitație.

 

(2) Reduceți înălțimea de instalare a pompei dispozitivului de aspirație.

 

(3) Schimbați dispozitivul de aspirație în sus cu un dispozitiv de irigare inversă.

 

(4) Reduceți pierderea de debit în conductă înaintea pompei, cum ar fi scurtarea conductei cât mai mult posibil în intervalul necesar, reducerea debitului în conductă, reducerea numărului de coturi și supape și creșterea deschiderii supapei ca pe cât posibil.

 

(5) Reduceți temperatura mediului de lucru la admisia pompei (atunci când mediul de transport este aproape de temperatura de saturație).

 

Măsurile de mai sus pot fi aplicate în mod corespunzător după o analiză cuprinzătoare bazată pe tipul pompei, selecția materialului și condițiile de utilizare a pompei.