Qu'est-ce que la cavitation dans une pompe ?
La cavitation d'une pompe se produit lorsque la pression du liquide dans la pompe diminue, ce dernier se vaporise, générant de nombreuses bulles. Ces bulles grossissent progressivement.
Dès que la bulle éclate, le fluide à haute vitesse dans la pompe s'y enfonce. Cette force d'impact endommagera la pompe, érodera son corps, formera une cavitation et réduira sa durée de vie.
Pourquoi la cavitation de la pompe se produit-elle ?
Pour comprendre pourquoi pomper cavitation Lorsque l'eau se transforme en vapeur, il est essentiel de comprendre ses propriétés physiques. Comme chacun sait, l'eau et la vapeur peuvent se transformer l'une en l'autre. Lorsque la température de l'eau reste inchangée et que la pression chute à un niveau critique, l'eau se vaporise. Cette pression est appelée pression de vapeur.
Lors de la vaporisation, l'eau émet de la vapeur et des bulles. Ce processus est appelé vaporisation de l'eau, et il est à l'origine de la cavitation.
Processus de cavitation de la pompe
Tout d'abord, la pression de l'eau dans la pompe diminue, ce qui provoque la vaporisation de l'eau. Ce processus produit une grande quantité de vapeur et le gaz dissous dans l'eau forme des bulles.
Lorsque les bulles circulent de la zone basse pression vers la zone haute pression de la pompe avec l'eau, elles se condensent et s'effondrent rapidement sous l'action de la haute pression. L'eau à haute pression s'écoule alors rapidement vers l'espace précédemment occupé par les bulles.
Ensuite, le gaz contenu dans la bulle n'étant pas encore condensé, l'eau à grande vitesse se précipite vers la bulle, la transformant en d'autres petites bulles. Ces dernières continueront de se condenser et de s'effondrer sous l'effet de la pression.
Enfin, la réaction de vaporisation est répétée. Les bulles à la surface du canal d'écoulement et à proximité de la turbine auront un impact important sur le matériau et, dans les cas les plus graves, une cavitation en nid d'abeille, voire une rupture des pièces d'usure, se produira. Le gaz actif contenu dans les bulles restera en contact prolongé avec le métal, ce qui provoquera sa corrosion.
Quelles sont les causes de la cavitation de la pompe ?
Animation de cavitation de pompe
La cavitation des pompes est un problème courant. De nombreuses opérations incorrectes peuvent entraîner une cavitation.
La cavitation est déterminée par la capacité anti-cavitation de la pompe et par le dispositif d'aspiration.
Voici plusieurs raisons importantes expliquant la cavitation de la pompe.
1. La vitesse du moteur est trop élevée
Lorsque la vitesse du moteur de la pompe est trop élevée, le débit à l'orifice d'aspiration de la roue augmente. Selon le principe de Bernoulli, lorsque la vitesse augmente, la pression diminue. Lorsque la pression est inférieure à la valeur critique de la pression de vapeur, le liquide se vaporise, ce qui entraîne une cavitation de la pompe.
2. La résistance du tuyau d'aspiration est trop grande
Lorsque le tuyau d'aspiration de la pompe est trop long, comporte trop de coudes ou présente des blocages dans le tuyau, la pression du liquide diminue lors de l'écoulement dans le tuyau, ce qui peut provoquer une cavitation dans la pompe.
3. La hauteur d'installation de la pompe est trop élevée
Chaque pompe possède un paramètre important : le NPSH. Si la pompe est installée trop haut par rapport au niveau du liquide, sa hauteur d'aspiration positive nette disponible (NPSHHa) sera inférieure à sa hauteur d'aspiration positive nette requise (NPSHr), ce qui entraînera une baisse de la pression d'aspiration et un phénomène de cavitation.
4. La température du liquide est trop élevée
Lorsque la température du liquide que nous transportons est trop élevée, une petite quantité de liquide peut se vaporiser avant d'atteindre l'extrémité d'aspiration, ce qui augmente le risque de cavitation de la pompe.
5. Plusieurs pompes en parallèle
Lorsque nos conditions de travail sont plus compliquées et que nous utilisons plusieurs pompes en parallèle pour transporter des liquides, si les pompes parallèles sont configurées de manière inégale, le débit d'une pompe sera trop faible, la pression à l'extrémité d'aspiration diminuera et une cavitation de la pompe se produira.
Comment identifier la cavitation ? Dommages causés par la cavitation d'une pompe
Dommages aux pièces d'usure
La cavitation de la pompe aura un impact sur la pièces d'usure, provoquant une cavitation en nid d'abeille sur les pièces d'usure, et même la rupture ou la corrosion des pièces d'usure.
Vibration
Lorsque la fréquence de pulsation de la cavitation de la pompe est proche de la fréquence naturelle de la pompe pendant le fonctionnement, elle provoquera également des vibrations violentes de la pompe.
En cas de vibration, le manomètre fluctue.
Augmentation de la température des roulements
La cavitation de la pompe provoque de violentes vibrations, augmente les frottements et la température des roulements. Utilisez un thermomètre pour mesurer la température des roulements.
Si la température du roulement est plus élevée que d'habitude, une cavitation peut s'être produite.
Bruit
Lorsque la cavitation de la pompe se produit, un grand nombre de bulles s'effondrent et le débit d'eau à grande vitesse a un impact, provoquant un bruit important.
Le son de la cavitation est similaire au bruit d'une pierre frappant du métal, et le son augmentera ou diminuera avec le débit.
Diminution de l'efficacité
Le grand nombre de bulles produites par la cavitation de la pompe entravera l'écoulement de l'eau, entraînant une diminution du débit, une tête de pompe instable et une efficacité réduite de la pompe.
Lorsque la valeur du débitmètre s'avère inférieure de 10% à la valeur attendue, on peut en déduire qu'une cavitation s'est produite.
Comment éviter la cavitation de la pompe ?
1. Réduire la vitesse du moteur de la pompe
Réglage de la vitesse du moteur à la vitesse appropriée selon le tableau des paramètres de la pompe ou courbe de performance de la pompe évitera efficacement la cavitation.
2. Conception du pipeline
Améliorez la conception du tuyau d'aspiration, réduisez le nombre de coudes, permettez à l'eau de toujours s'écouler avec une efficacité plus élevée et réduisez la perte par frottement de l'eau dans le tuyau.
3. Installez correctement la pompe
Chaque pompe présente une marge de cavitation NPSH (NPSH). Avant l'installation, la pompe doit être installée selon les paramètres prédéfinis afin de garantir que la marge de cavitation NPSHr est supérieure à la marge de cavitation NPSHa.
4. Entretien régulier
Une fois la pompe installée, un entretien régulier doit être effectué conformément au manuel d'utilisation fourni par le fabricant de la pompe, comme la vérification de la température des roulements, l'inspection régulière de l'usure de la roue, les vibrations de la pompe, etc.
5. Choisir la bonne pompe
Avant de commencer votre projet, vous devriez demander au fabricant de pompes Concevoir votre projet pour garantir que la pompe choisie réponde aux attentes du projet. C'est le meilleur moyen de prévenir la cavitation et de minimiser son risque.
Types de cavitation
| Types de cavitation | Cause | Sites de cavitation courants |
| Cavitation vaporeuse | La pression du liquide diminue, se vaporisant pour former des bulles | turbine entrée |
| Turbulence Cavitation | Le débit dans la volute ou la pompe est trop élevé, ce qui entraîne une diminution de la pression et la formation de bulles. | Surface de volute |
| Cavitation inertielle | Le débit est trop élevé, ce qui provoque un impact sur la pompe et la formation de bulles. | turbine |
| Cavitation vortex | Le flux d'eau est en forme de vortex et le gaz est aspiré dans la pompe | Entrée de la pompe |
| Cavitation gazeuse | La pression du liquide diminue et le gaz dissous dans le liquide forme des bulles | pompes chimiques |
FAQ sur la cavitation des pompes
Qu'est-ce que la cavitation dans une pompe centrifuge ?
1. Causes de cavitation dans une pompe centrifuge
Les pompes centrifuges sont plus sujettes à la cavitation que les autres pompes (pompes volumétriques), ce qui est déterminé par le principe de fonctionnement des pompes centrifuges.
Le principe de fonctionnement d'une pompe centrifuge est le suivant : la rotation à grande vitesse de la roue génère une force centrifuge pour aspirer le fluide. Cette rotation génère une dépression autour de la roue. Lorsque la pression du fluide à l'entrée de la pompe est insuffisante, une partie du liquide se vaporise, entraînant l'entrée de vapeur d'eau dans la pompe.
Lorsque la vapeur d'eau passe de l'entrée à la roue, c'est-à-dire d'un état de pression négative à un état de haute pression, les bulles éclatent, provoquant des vibrations de la pompe centrifuge et une cavitation de la pompe.
2. Comment éviter la cavitation dans une pompe centrifuge ?
Ⅰ. Assurez-vous que la pompe centrifuge a suffisamment de NPSH pour éviter une pression d'entrée trop basse.
Ⅱ. Habituellement, lorsque le débit de la pompe centrifuge est instable, une cavitation est susceptible de se produire, le débit stable de la pompe centrifuge doit donc être contrôlé.
Ⅲ. Avant d'installer la pompe centrifuge, une conception complète de la canalisation doit être réalisée pour éviter trop de coudes ou des tuyaux trop étroits.
Quand on change la pompe, y a-t-il de la cavitation ?
En cas de cavitation, il n'est pas nécessaire de remplacer la pompe immédiatement. Il est essentiel d'en comprendre la cause réelle et de tenter de la résoudre.
Par exemple, nous pouvons contrôler la vitesse de la pompe en fonction du manuel d'utilisation ou de la courbe de performance de la pompe pour modifier le débit ou la hauteur de la pompe afin de garantir que la pompe maintient des performances optimales.
Ce n'est que lorsque la cavitation érode les composants principaux de la pompe, tels que la roue et le joint, entraînant une réduction de l'efficacité de la pompe ou un dysfonctionnement, que nous devons envisager de remplacer la pompe ou de contacter l'ingénieur après-vente du fabricant de la pompe pour un entretien et une réparation professionnels.
Qu'est-ce que la cavitation d'une pompe volumétrique ?
Par rapport aux pompes centrifuges, les pompes volumétriques sont moins sujettes à la cavitation car le principe de fonctionnement des pompes volumétriques est différent de celui des pompes centrifuges.
Le principe de fonctionnement d'une pompe volumétrique consiste à presser le fluide à travers le volume de la pompe, c'est-à-dire à travers le mouvement alternatif du piston ou du plongeur, et à modifier périodiquement le volume de la pompe pour réaliser la fonction de transport du fluide.
Étant donné que son débit et sa pression sont plus stables et ne provoquent pas de changements de pression importants à l'entrée de la pompe, les pompes volumétriques ne cavitent pratiquement pas.
Cependant, cela ne signifie pas que les pompes volumétriques ne cavitent pas. Lorsqu'une pompe volumétrique transporte une boue de mousse, si elle ne parvient pas à mieux dissiper la mousse, elle risque de caviter.
