Was ist Kavitation in einer Pumpe?
Pumpenkavitation bezeichnet den Zustand, in dem bei sinkendem Druck in der Pumpe die Flüssigkeit verdampft und dabei zahlreiche Blasen entstehen. Diese Blasen wachsen allmählich.
Sobald die Blase kollabiert, prallt die mit hoher Geschwindigkeit strömende Flüssigkeit in der Pumpe in die Blase hinein. Diese Aufprallkraft beschädigt die Pumpe, führt zu Erosion des Pumpengehäuses, verursacht Kavitation und verkürzt ihre Lebensdauer.
Warum tritt Pumpenkavitation auf?
Um zu verstehen, warum die Pumpe Kavitation Um zu verstehen, wie Wasserdampf in einen Dampf umgewandelt werden kann, müssen wir zunächst die physikalischen Eigenschaften von Wasser kennen. Wie wir alle wissen, können Wasser und Wasserdampf ineinander umgewandelt werden. Wenn die Temperatur des Wassers konstant bleibt und der Druck auf einen kritischen Wert sinkt, verdampft das Wasser. Dieser Druck wird als Dampfdruck bezeichnet.
Bei der Verdampfung von Wasser entstehen Dampf und Blasen. Dieser Vorgang wird als Wasserverdampfung bezeichnet und ist die Ursache für Kavitation.
Prozess der Pumpenkavitation
Zunächst sinkt der Druck auf das Wasser in der Pumpe, das Wasser verdampft. Dabei entsteht eine große Menge Dampf, und das im Wasser gelöste Gas bildet Blasen.
Wenn die Blasen in der Pumpe mit dem Wasser vom Niederdruckbereich zum Hochdruckbereich strömen, kondensieren und kollabieren sie unter dem Einfluss des hohen Drucks. Gleichzeitig strömt das unter hohem Druck stehende Wasser schnell in den zuvor von den Blasen eingenommenen Raum.
Da das Gas in der Blase noch nicht kondensiert ist, strömt das Wasser mit hoher Geschwindigkeit auf die Blase zu und zerteilt sie in weitere kleine Blasen. Diese kleinen Blasen kondensieren weiter und kollabieren unter dem hohen Druck.
Schließlich wiederholt sich die Verdampfungsreaktion. Die Blasen an der Oberfläche des Strömungskanals und in der Nähe des Laufrads üben einen starken Einfluss auf das Material aus, und in schweren Fällen kann es zu Wabenbildung oder sogar zum Bruch der Verschleißteile kommen. Das aktive Gas in den Blasen steht lange mit dem Metall in Kontakt und korrodiert es dadurch.
Was verursacht Pumpenkavitation?
Pumpenkavitationsanimation
Pumpenkavitation ist ein häufiges Problem bei Pumpen. Viele unsachgemäße Bedienungsvorgänge können zu Kavitation führen.
Die Kavitation wird durch die Antikavitationsfähigkeit der Pumpe selbst und die Saugvorrichtung bestimmt.
Im Folgenden werden einige wichtige Gründe für Pumpenkavitation aufgeführt.
1. Die Motordrehzahl ist zu hoch.
Bei zu hoher Pumpenmotordrehzahl steigt der Volumenstrom am Sauganschluss des Laufrads. Gemäß dem Bernoulli-Prinzip sinkt der Druck mit steigender Drehzahl. Unterschreitet der Druck den kritischen Dampfdruck, verdampft die Flüssigkeit, was schließlich zu Kavitation in der Pumpe führt.
2. Der Widerstand im Saugrohr ist zu groß.
Ist das Saugrohr der Pumpe zu lang, weist es zu viele Krümmungen auf oder ist es verstopft, sinkt der Druck der durchfließenden Flüssigkeit, was zu Kavitation in der Pumpe führen kann.
3. Die Pumpeninstallationshöhe ist zu groß.
Jede Pumpe hat einen wichtigen Parameter, den NPSH-Wert. Wenn die Pumpe zu hoch über dem Flüssigkeitsspiegel installiert ist, ist der verfügbare Netto-Saugdruck (NPSHa) geringer als der erforderliche Netto-Saugdruck (NPSHr), was zu einem Abfall des Saugdrucks und Kavitation in der Pumpe führt.
4. Die Flüssigkeitstemperatur ist zu hoch.
Ist die Temperatur der transportierten Flüssigkeit zu hoch, kann eine kleine Menge Flüssigkeit verdampfen, bevor sie das Saugende erreicht, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Pumpenkavitation steigt.
5. Mehrere Pumpen parallel
Wenn unsere Arbeitsbedingungen komplizierter werden und wir mehrere Pumpen parallel zum Transport von Flüssigkeiten einsetzen, und die parallelen Pumpen ungleichmäßig konfiguriert sind, ist die Fördermenge einer Pumpe zu gering, der Druck am Saugende sinkt und es kommt zu Pumpenkavitation.
Wie erkennt man Kavitation? Schäden durch Pumpenkavitation
Beschädigung der Verschleißteile
Pumpenkavitation wird sich auf die Verschleißteile, wodurch wabenförmige Kavitation an den Verschleißteilen entsteht und diese sogar brechen oder korrodieren können.
Vibration
Wenn die Pulsationsfrequenz der Pumpenkavitation nahe an der Eigenfrequenz der Pumpe im Betrieb liegt, führt dies auch zu heftigen Vibrationen der Pumpe.
Bei Vibrationen schwankt der Druckmesser.
Lagertemperaturanstieg
Durch Kavitation in der Pumpe entstehen starke Vibrationen, die Lagerreibung erhöht sich und die Lagertemperatur steigt. Messen Sie die Lagertemperatur mit einem Thermometer.
Bei einer überdurchschnittlich hohen Lagertemperatur kann es zu Kavitation gekommen sein.
Lärm
Bei der Kavitation in der Pumpe kollabieren zahlreiche Blasen und prallen mit hoher Geschwindigkeit auf die Blasen, was zu starken Geräuschen führt.
Das Geräusch der Kavitation ähnelt dem Knallgeräusch, wenn ein Stein auf Metall trifft, und die Lautstärke nimmt mit der Durchflussrate zu oder ab.
Effizienzverlust
Die große Anzahl von Blasen, die durch Pumpenkavitation entstehen, behindert den Wasserfluss, was zu einer Verringerung der Fördermenge, einer instabilen Förderhöhe und einer reduzierten Pumpeneffizienz führt.
Wenn der Durchflussmesserwert um 10% niedriger ist als der erwartete Wert, kann davon ausgegangen werden, dass Kavitation aufgetreten ist.
Wie lässt sich Pumpenkavitation vermeiden?
1. Pumpenmotordrehzahl reduzieren
Die Motordrehzahl wird gemäß der Pumpenparametertabelle auf die geeignete Drehzahl eingestellt oder Pumpenkennlinie wird Kavitation wirksam vermeiden.
2. Rohrleitungsplanung
Verbessern Sie die Konstruktion des Saugrohrs, reduzieren Sie die Anzahl der Krümmer, ermöglichen Sie einen stets höheren Wasserdurchfluss und verringern Sie die Reibungsverluste des Wassers im Rohr.
3. Die Pumpe korrekt einbauen
Jede Pumpe hat eine bestimmte Kavitationsreserve (NPSH). Vor der Installation muss die Pumpe gemäß den vorgegebenen Parametern installiert werden, um sicherzustellen, dass NPSHr größer als NPSHa ist.
4. Regelmäßige Wartung
Nach der Installation der Pumpe sollten regelmäßige Wartungsarbeiten gemäß der vom Pumpenhersteller bereitgestellten Betriebsanleitung durchgeführt werden, wie z. B. die Überprüfung der Lagertemperatur, die regelmäßige Inspektion des Laufradverschleißes, die Pumpenvibration usw.
5. Die richtige Pumpe auswählen
Bevor Sie mit Ihrem Projekt beginnen, sollten Sie sich folgende Fragen stellen: Pumpenhersteller Um Ihr Projekt so zu planen, dass die gewählte Pumpe den Projektanforderungen entspricht, ist es wichtig, Kavitation zu vermeiden und deren Wahrscheinlichkeit zu minimieren.
Arten der Kavitation
| Kavitationstypen | Ursache | Häufige Kavitationsstellen |
| Dampfartige Kavitation | Der Flüssigkeitsdruck sinkt, die Flüssigkeit verdampft und bildet Blasen. | Laufrad Einlass |
| Turbulenzkavitation | Die Durchflussrate im Spiralgehäuse bzw. in der Pumpe ist zu hoch, was zu einem Druckabfall und zur Bildung von Blasen führt. | Oberfläche von Volute |
| Trägheitskavitation | Die Durchflussrate ist zu hoch, was zu Stößen an der Pumpe und zur Bildung von Blasen führt. | Laufrad |
| Wirbelkavitation | Die Wasserströmung ist wirbelförmig und das Gas wird in die Pumpe gesaugt. | Pumpeneinlass |
| Gasförmige Kavitation | Der Flüssigkeitsdruck sinkt und das in der Flüssigkeit gelöste Gas bildet Blasen. | Chemikalienpumpen |
Häufig gestellte Fragen zur Pumpenkavitation
Was ist Kavitation in einer Kreiselpumpe?
1. Ursachen der Kavitation in Kreiselpumpen
Kreiselpumpen neigen stärker zur Kavitation als andere Pumpen (Verdrängerpumpen), was durch das Funktionsprinzip der Kreiselpumpen bedingt ist.
Das Funktionsprinzip einer Kreiselpumpe beruht darauf, dass die hohe Drehzahl des Laufrads eine Zentrifugalkraft erzeugt, die Flüssigkeit ansaugt. Durch die hohe Drehzahl entsteht ein Unterdruck um das Laufrad herum. Reicht der Flüssigkeitsdruck am Pumpeneinlass nicht aus, verdampft ein Teil der Flüssigkeit, wodurch Wasserdampf in die Pumpe gelangt.
Wenn Wasserdampf vom Einlass zum Laufrad strömt, also von einem Unterdruckzustand in einen Hochdruckzustand übergeht, platzen die Blasen, was zu Vibrationen der Kreiselpumpe und zur Kavitation der Pumpe führt.
2. Wie lässt sich Kavitation in einer Kreiselpumpe verhindern?
I. Stellen Sie sicher, dass die Kreiselpumpe über einen ausreichenden NPSH-Wert verfügt, um einen zu niedrigen Eingangsdruck zu vermeiden.
II. Bei instabiler Fördermenge der Kreiselpumpe tritt häufig Kavitation auf, daher sollte eine stabile Fördermenge der Kreiselpumpe gewährleistet sein.
III. Vor der Installation der Kreiselpumpe sollte eine umfassende Rohrleitungsplanung durchgeführt werden, um zu viele Krümmer oder zu enge Rohre zu vermeiden.
Wenn wir die Pumpe wechseln, tritt dann Kavitation auf?
Tritt Kavitation auf, muss die Pumpe nicht sofort ausgetauscht werden. Zunächst muss die eigentliche Ursache der Kavitation ermittelt und versucht werden, diese spezifische Ursache zu beheben.
Wir können beispielsweise die Drehzahl der Pumpe gemäß der Bedienungsanleitung oder der Leistungskennlinie der Pumpe steuern, um den Förderstrom oder die Förderhöhe der Pumpe zu ändern und so sicherzustellen, dass die Pumpe eine optimale Leistung erbringt.
Erst wenn die Kavitation die Kernkomponenten der Pumpe, wie beispielsweise das Laufrad und die Dichtung, beschädigt und dadurch die Effizienz der Pumpe sinkt oder diese nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert, müssen wir einen Austausch der Pumpe in Betracht ziehen oder uns an den Kundendienst des Pumpenherstellers wenden, um eine professionelle Wartung und Reparatur durchführen zu lassen.
Was ist Kavitation bei Verdrängerpumpen?
Im Vergleich zu Kreiselpumpen sind Verdrängerpumpen weniger anfällig für Pumpenkavitation, da das Funktionsprinzip von Verdrängerpumpen anders ist als das von Kreiselpumpen.
Das Funktionsprinzip einer Verdrängerpumpe besteht darin, die Flüssigkeit durch das Volumen in der Pumpe zu pressen, d. h. durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens, und das Volumen in der Pumpe periodisch zu verändern, um die Förderfunktion der Flüssigkeit zu erreichen.
Da Fördermenge und Druck bei Verdrängerpumpen stabiler sind und keine großen Druckänderungen am Pumpeneinlass verursachen, kommt es im Grunde nicht zu Kavitation.
Das bedeutet jedoch nicht, dass Verdrängerpumpen nicht kavitieren können. Fördert eine Verdrängerpumpe beispielsweise Schaumsuspensionen und kann der Schaum nicht ausreichend abgeführt werden, kann es zu Kavitation kommen.
