Что такое кавитация в насосе?
Кавитация насоса относится к ситуации, когда при уменьшении давления на жидкость в насосе жидкость испаряется, тем самым образуя множество пузырьков. Пузырьки постепенно увеличиваются. В момент, когда пузырек схлопывается, высокоскоростная жидкость в насосе ударяется внутри пузырька. Эта ударная сила повредит насос и сократит срок его службы.
Почему возникает кавитация?
Чтобы понять почему кавитация происходит, мы должны сначала понять физические свойства воды. Как мы все знаем, вода и пар могут превращаться друг в друга. Когда температура воды остается неизменной, а давление падает до критического значения, вода испаряется. Это давление называется давлением пара.
При испарении вода выделяет пар и пузырьки. Этот процесс называется испарением воды, а процесс испарения является причиной кавитации.
Процесс Кавитации
Когда давление воды в насосе уменьшается, вода испаряется. В ходе этого процесса образуется большое количество пара, а растворенный в воде газ образует пузырьки.
Когда в насосе с водой пузырьки перетекают из области низкого давления в область высокого давления, то под действием высокого давления пузырьки быстро конденсируются и разрушаются. В это время вода под высоким давлением быстро перетекает в пространство, ранее занимаемое пузырьками.
Когда газ в пузырьке еще не сконденсировался, вода с высокой скоростью устремляется к пузырю, разбивая его на более мелкие пузырьки. Мелкие пузырьки продолжат конденсироваться и разрушаться под высоким давлением.
При повторении реакции испарения пузырьки на поверхности проточного канала и около рабочего колеса будут оказывать сильное воздействие на материал, а в тяжелых случаях может возникнуть ячеистая кавитация или даже разрушение изнашиваемых деталей. Активный газ в пузырьках будет контактировать с металлом в течение длительного времени, что приведет к его коррозии.
Что вызывает кавитацию насоса?
Анимация кавитации насоса
Кавитация насоса является распространенной проблемой насосов. Многие неправильные операции могут привести к кавитации.
Кавитация определяется собственной антикавитационной способностью насоса и устройством всасывающего конца.
Ниже приведено несколько важных причин кавитации насоса.
Скорость двигателя слишком высокая
Когда скорость двигателя насоса слишком высока, скорость потока на всасывающем отверстии рабочего колеса увеличивается. Согласно принципу Бернулли, когда скорость увеличивается, давление уменьшается. Когда давление ниже критического значения давления пара, жидкость испаряется, что в конечном итоге приводит к кавитации.
Сопротивление всасывающей трубы слишком велико
Если всасывающая труба насоса слишком длинная, имеет слишком много колен или засоры, давление жидкости при ее течении по трубе будет уменьшаться, что может вызвать кавитацию в насосе.
Высота установки насоса слишком большая
У каждого насоса есть важный параметр — NPSH. Если насос установлен слишком высоко относительно уровня жидкости, NPSHa (доступный чистый положительный напор всасывания) насоса будет меньше NPSHr (требуемый чистый положительный напор всасывания), что приведет к снижению давления всасывания и возникновению кавитации.
Температура жидкости слишком высокая
Если температура транспортируемой жидкости слишком высока, небольшое количество жидкости может испариться до того, как достигнет всасывающего конца, что повышает вероятность возникновения кавитации.
Несколько насосов параллельно
Когда наши рабочие условия усложняются и мы используем несколько насосов параллельно для транспортировки жидкостей, а параллельные насосы настроены неравномерно, производительность одного насоса будет слишком мала, давление на всасывающем конце уменьшится, и возникнет кавитация.
Как определить кавитацию? Эффекты кавитации насоса
Повреждение изнашиваемых деталей
Кавитация повлияет на изнашиваемые детали, вызывая ячеистую кавитацию на изнашиваемых деталях и даже разрушая или разъедая изнашиваемые детали.
Вибрация
Если частота пульсаций кавитации близка к собственной частоте насоса во время работы, это также приведет к сильной вибрации насоса.
При возникновении вибрации показания манометра будут колебаться.
Повышение температуры подшипника
Кавитация вызывает сильную вибрацию насоса, увеличивает трение подшипников и повышает температуру подшипников. Используйте термометр для измерения температуры подшипников.
Если температура подшипника выше обычной, возможно, произошла кавитация.
Шум
При возникновении кавитации большое количество пузырьков лопается и высокоскоростной поток воды сталкивается с ними, вызывая сильный шум.
Звук кавитации похож на хлопок камня, ударяющегося о металл, и звук будет усиливаться или ослабевать в зависимости от скорости потока.
Снижение эффективности
Большое количество пузырьков, образующихся в результате кавитации, будет препятствовать потоку воды, что приведет к снижению скорости потока, нестабильности напора насоса и снижению его эффективности.
Если показания расходомера окажутся на 10% ниже ожидаемого значения, можно сделать вывод о наличии кавитации.
Как избежать кавитации насоса?
Уменьшить скорость двигателя насоса
Регулировка скорости двигателя до соответствующей скорости в соответствии с таблицей параметров насоса или кривой производительности насоса позволит эффективно предотвратить кавитацию.
Проектирование трубопроводов
Улучшите конструкцию всасывающей трубы, уменьшите количество колен, дайте воде всегда течь с более высокой эффективностью и уменьшите потери на трение воды в трубе.
Установите насос правильно
Каждый насос имеет определенный запас кавитации NPSH. Перед установкой насоса его необходимо установить в соответствии с заданными параметрами, чтобы NPSHr был больше NPSHa.
Регулярное техническое обслуживание
После установки насоса необходимо проводить регулярное техническое обслуживание в соответствии с руководством по эксплуатации, предоставленным производителем насоса, например, проверять температуру подшипников, регулярно проверять износ рабочего колеса, вибрацию насоса и т. д.
Выбор правильного насоса
Прежде чем начать свой проект, вам следует спросить производитель насосов для проектирования вашего проекта, чтобы убедиться, что выбранный вами насос соответствует ожидаемому дизайну проекта. Это лучший способ предотвратить кавитацию и минимизировать вероятность кавитации.
Виды кавитации
| Типы кавитации | Причина | Распространенные места кавитации |
| Паровая кавитация | Давление жидкости уменьшается, испаряясь, образуя пузырьки. | Импеллер впускной |
| Турбулентность Кавитация | Скорость потока в улитке или насосе слишком высока, что приводит к снижению давления и образованию пузырьков. | Поверхность волюта |
| Инерционная кавитация | Скорость потока слишком высока, что приводит к удару по насосу и образованию пузырьков. | крыльчатка |
| Вихревая кавитация | Поток воды имеет вихревую форму, а газ всасывается в насос. | Входное отверстие насоса |
| Газовая кавитация | Давление жидкости уменьшается, и растворенный в жидкости газ образует пузырьки. | Химические насосы |
