ما هو تجويف المضخة؟ نصائح لاكتشافه والوقاية منه

ما هو التجويف في المضخة؟

تجويف المضخة هو الحالة التي يتبخر فيها السائل عند انخفاض ضغطه، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات كثيرة. تكبر هذه الفقاعات تدريجيًا. عند انهيار الفقاعة، يصطدم السائل عالي السرعة داخلها. ستؤدي قوة الاصطدام هذه إلى إتلاف المضخة وتقليل عمرها الافتراضي.

عملية التجويف

عندما ينخفض ضغط الماء في المضخة، يتبخر الماء. خلال هذه العملية، تُنتَج كمية كبيرة من البخار، ويُشكِّل الغاز المذاب في الماء فقاعات.

عندما تتدفق الفقاعات من منطقة الضغط المنخفض إلى منطقة الضغط المرتفع في المضخة مع الماء، تتكثف الفقاعات بسرعة وتنهار تحت تأثير الضغط العالي. عندها، يتدفق الماء عالي الضغط بسرعة إلى المساحة التي كانت تشغلها الفقاعات سابقًا.

عندما لا يتكثف الغاز داخل الفقاعة بعد، يندفع الماء عالي السرعة نحوها، مما يُسبب تصادمها بفقاعات أصغر. ستستمر هذه الفقاعات الصغيرة في التكثف والانهيار تحت الضغط العالي.

عند تكرار تفاعل التبخير، ستؤثر الفقاعات على سطح قناة التدفق وبالقرب من المكره بشدة على المادة، وفي الحالات الشديدة، قد يحدث تجويف هجين أو حتى كسر في أجزاء التآكل. سيظل الغاز النشط في الفقاعات ملامسًا للمعدن لفترة طويلة، مما يؤدي إلى تآكله.

ما الذي يسبب تجويف المضخة؟

سرعة المحرك عالية جدًا

عندما تكون سرعة محرك المضخة عالية جدًا، يزداد معدل التدفق عند منفذ شفط المكره. ووفقًا لمبدأ برنولي، مع زيادة السرعة، ينخفض الضغط. وعندما يكون الضغط أقل من القيمة الحرجة لضغط البخار، يتبخر السائل، مما يؤدي في النهاية إلى التجويف.

مقاومة أنبوب الشفط كبيرة جدًا

عندما يكون أنبوب شفط المضخة طويلاً للغاية، أو يحتوي على الكثير من المرفقين، أو به انسدادات في الأنبوب، سينخفض ضغط السائل عند تدفقه عبر الأنبوب، مما قد يتسبب في حدوث تجويف في المضخة.

ارتفاع تركيب المضخة مرتفع للغاية

لكل مضخة مُعامل مهم، وهو NPSH. عند تركيب المضخة على مستوى عالٍ جدًا بالنسبة لمستوى السائل، يكون ضغط الشفط الإيجابي الصافي المتاح (NPSHa) أقل من ضغط الشفط الإيجابي الصافي المطلوب (NPSHr)، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الشفط وحدوث التجويف.

درجة حرارة السائل مرتفعة جدًا

عندما تكون درجة حرارة السائل الذي ننقله مرتفعة للغاية، فقد تتبخر كمية صغيرة من السائل قبل أن تصل إلى نهاية الشفط، مما يزيد من احتمالية حدوث التجويف.

مضخات متعددة بالتوازي

عندما تكون ظروف العمل لدينا أكثر تعقيدًا ونستخدم مضخات متعددة بالتوازي لنقل السوائل، إذا تم تكوين المضخات المتوازية بشكل غير متساوٍ، فسيكون معدل تدفق إحدى المضخات صغيرًا جدًا، وسوف ينخفض الضغط عند نهاية الشفط، وسيحدث التجويف.

كيفية تحديد التجويف؟ تأثيرات تجويف المضخة

كيفية تجنب تجويف المضخة؟

تقليل سرعة محرك المضخة

إن ضبط سرعة المحرك إلى السرعة المناسبة وفقًا لجدول معلمات المضخة أو منحنى أداء المضخة سوف يتجنب التجويف بشكل فعال.

تصميم خطوط الأنابيب

تحسين تصميم أنبوب الشفط، وتقليل عدد المرفقين، والسماح للماء بالتدفق دائمًا بكفاءة أعلى، وتقليل فقدان الاحتكاك للماء في الأنبوب.

قم بتثبيت المضخة بشكل صحيح

لكل مضخة هامش تجويف محدد (NPSH). قبل تركيب المضخة، يجب تركيبها وفقًا للمعايير المحددة مسبقًا لضمان أن يكون هامش التجويف (NPSHr) أكبر من هامش التجويف (NPSHa).

الصيانة الدورية

بعد تثبيت المضخة، يجب إجراء الصيانة الدورية وفقًا لدليل التشغيل المقدم من قبل الشركة المصنعة للمضخة، مثل التحقق من درجة حرارة المحمل، والتفتيش المنتظم على تآكل الدافع، واهتزاز المضخة، وما إلى ذلك.

اختيار المضخة المناسبة

قبل البدء بمشروعك، يجب عليك أن تسأل شركة تصنيع المضخات لتصميم مشروعك، تأكد من أن المضخة التي تختارها تُلبي التصميم المتوقع للمشروع. هذه هي أفضل طريقة لمنع التجويف وتقليل احتمالية حدوثه.

أنواع التجويف

أنواع التجويف	سبب	مواقع التجويف الشائعة
التجويف البخاري	ينخفض ضغط السائل، ويتبخر لتكوين الفقاعات	المكره مدخل
تجويف الاضطراب	معدل التدفق في الحلزوني أو المضخة مرتفع للغاية، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط وتكوين الفقاعات.	سطح شكل حلزوني
التجويف بالقصور الذاتي	معدل التدفق مرتفع للغاية، مما يسبب التأثير على المضخة وتكوين الفقاعات.	المكره
تجويف الدوامة	يتدفق الماء على شكل دوامة ويتم سحب الغاز إلى المضخة	مدخل المضخة
التجويف الغازي	ينخفض ضغط السائل ويشكل الغاز المذاب في السائل فقاعات	المضخات الكيميائية