Kas ir kavitācija? Kā uzlabot pretkavitācijas pasākumus?

 

• Kas ir kavitācija?

Kavitācija ir kaitīgs stāvoklis, kas bieži rodas centrbēdzes sūkņu iekārtās. Kavitācija var samazināt sūkņa efektivitāti, izraisīt vibrāciju un troksni, kā arī nopietnus sūkņa lāpstiņriteņa, sūkņa korpusa, vārpstas un citu iekšējo daļu bojājumus. Kavitācija rodas, kad šķidruma spiediens sūknī nokrītas zem iztvaikošanas spiediena, izraisot tvaika burbuļu veidošanos zema spiediena zonās. Šie tvaika burbuļi var spēcīgi sabrukt vai "eksplodēt", kad tie nonāk augsta spiediena zonā. Tas var izraisīt sūkņa mehāniskus bojājumus, izveidot vājus punktus, kas ir jutīgi pret eroziju un koroziju, un pasliktināt sūkņa veiktspēju.

 

Kavitācijas mazināšanas stratēģiju izpratne un ieviešana ir ļoti svarīga, lai saglabātu centrbēdzes sūkņu darbības integritāti un kalpošanas laiku.

 

• Kavitācijas veidi centrbēdzes sūkņos

 

1. Iztvaikošanas kavitācija.Šis ir visizplatītākais kavitācijas veids, kas pazīstams arī kā "klasiskā kavitācija" vai "pieejamās pozitīvās sūkšanas galvas (NPSHa) kavitācija". Centrbēdzes sūkņi palielina šķidruma ātrumu, kad tas iet cauri lāpstiņriteņa sūkšanas atverei. Ātruma palielināšanās ir vienāda ar šķidruma spiediena samazināšanos. Spiediena samazināšana var izraisīt daļu šķidruma vārīšanās (iztvaikošanas) un tvaika burbuļu veidošanās, kas spēcīgi sabrūk un, sasniedzot augsta spiediena zonu, rada nelielus triecienviļņus.

 

2. Turbulentā kavitācija.Tādas sastāvdaļas kā līkumi, vārsti un filtri cauruļvadu sistēmā var nebūt piemēroti sūknējamā šķidruma daudzumam vai raksturam, kas var radīt virpuļus, turbulenci un spiediena atšķirības visā šķidrumā. Ja šīs parādības notiek pie sūkņa ieplūdes, tās var tieši sabojāt sūkņa iekšpusi vai izraisīt šķidruma iztvaikošanu.

 

3. Asmens sindroma kavitācija.Pazīstams arī kā "lāpstiņu caurlaides sindroms", šāda veida kavitācija rodas, ja lāpstiņriteņa diametrs ir pārāk liels vai sūkņa korpusa iekšējais pārklājums ir pārāk biezs/sūkņa korpusa iekšējais diametrs ir pārāk mazs. Jebkurš vai abi no šiem nosacījumiem samazina telpu (atstarpi) sūkņa korpusā zem pieļaujamā līmeņa. Klīrensa samazināšanās sūkņa korpusā izraisa šķidruma ātruma palielināšanos, kā rezultātā samazinās spiediens. Spiediena pazemināšanās var izraisīt šķidruma iztvaikošanu, radot kavitācijas burbuļus.

 

4. Iekšējā recirkulācijas kavitācija.Ja sūknis nespēj izvadīt šķidrumu ar nepieciešamo plūsmas ātrumu, tas izraisa šķidruma daļas vai visa tā recirkulāciju ap lāpstiņriteni. Recirkulētais šķidrums iziet cauri zema un augsta spiediena zonām, radot siltumu, lielu ātrumu un veidojot iztvaikošanas burbuļus. Biežs iekšējās recirkulācijas cēlonis ir sūkņa darbināšana ar aizvērtu sūkņa izplūdes vārstu (vai ar mazu plūsmas ātrumu – Pump Salon Note 1).

 

5. Gaisa iekļūšanas kavitācija.Gaiss var tikt iesūknēts sūknī caur bojātu vārstu vai vaļēju stiprinājumu. Nokļūstot sūknī, gaiss pārvietojas kopā ar šķidrumu. Šķidruma un gaisa kustība var veidot burbuļus, kas "eksplodē", pakļaujoties sūkņa lāpstiņriteņa paaugstinātam spiedienam.

 

• Kādi ir kavitācijas draudi?

 

1. Caurplūdes komponentu korozija:

(1) Pateicoties augstfrekvences (600–25000 HZ) triecienam, kas rodas burbuļu plīšanas laikā, spiediens ir pat 49 MPa, izraisot mehānisku eroziju uz metāla virsmas.

 

(2) Tā kā iztvaikošanas laikā izdalās siltums un notiek hidrolīze temperatūras starpības akumulatora efekta dēļ, radītais skābeklis oksidē metālu un izraisa ķīmisku koroziju.

 

2. Sūkņa veiktspēja samazinās:

Kad notiek sūkņa kavitācija, tiek traucēta un iznīcināta enerģijas apmaiņa lāpstiņritenī, un ārējie raksturlielumi izpaužas kā QH līknes, QP un Qn līknes samazināšanās. Smagos gadījumos plūsma sūknī tiks pārtraukta un tas nedarbosies.

 

Maziem īpatnējiem ātrumiem, jo ​​plūsmas kanāls starp lāpstiņām ir šaurs un garš, tiklīdz notiek kavitācija, burbuļi aizpilda visu plūsmas kanālu un veiktspējas līkne pēkšņi samazināsies.

 

Vidējiem un lieliem īpatnējiem ātrumiem plūsmas kanāls ir īss un plats, tāpēc ir nepieciešams pārejas process, lai burbuļi attīstītos no rašanās līdz visa plūsmas kanāla piepildīšanai. Atbilstošā veiktspējas līkne sāk lēnām samazināties un pēc tam strauji pazemināties, kad tā palielinās līdz noteiktam plūsmas ātrumam.

 

• Pasākumi pretkavitācijas uzlabošanai

 

1. Pasākumi, lai uzlabotu centrbēdzes sūkņa pretkavitācijas veiktspēju:

(1) Uzlabojiet konstrukcijas dizainu no sūkņa iesūkšanas porta līdz lāpstiņritenim. Palieliniet plūsmas laukumu; palielināt lāpstiņriteņa vāka ieplūdes sekcijas izliekuma rādiusu, lai samazinātu šķidruma plūsmas straujo paātrinājumu un spiediena kritumu; atbilstoši samaziniet lāpstiņas ieplūdes biezumu un noapaļojiet lāpstiņas ieplūdi, lai tā būtu tuvu plūdlīnijas formai, kas var arī samazināt plūsmas paātrinājumu un spiediena kritumu ap asmens galvu; uzlabot lāpstiņriteņa un lāpstiņas ieplūdes virsmas apdari, lai samazinātu pretestības zudumu; pagariniet lāpstiņas ieplūdes malu līdz lāpstiņriteņa ieplūdei, lai šķidruma plūsma saņemtu darbu iepriekš un palielinātu spiedienu.

 

(2) Priekšējo induktors tiek izmantots, lai šķidruma plūsma darbotos iepriekš priekšējā induktorā, lai palielinātu šķidruma plūsmas spiedienu.

 

(3) Izmantojot dubultās iesūkšanas lāpstiņriteni, šķidruma plūsma ieplūst lāpstiņritenī no abām lāpstiņriteņa pusēm vienlaikus, tādējādi ieplūdes šķērsgriezums tiek dubultots un ieplūdes plūsmas ātrumu var samazināt uz pusi.

 

(4) Projektētajā darba stāvoklī tiek izmantots nedaudz lielāks pozitīvs uzbrukuma leņķis, lai palielinātu lāpstiņas ieplūdes leņķi, samazinātu lieces pie lāpstiņas ieplūdes, samazinātu asmens bloķēšanu un palielinātu ieplūdes laukumu; uzlabot darba apstākļus lielas plūsmas apstākļos, lai samazinātu plūsmas zudumus. Tomēr pozitīvais uzbrukuma leņķis nedrīkst būt pārāk liels, pretējā gadījumā tas ietekmēs efektivitāti.

 

(5) Izmantojiet pret kavitāciju izturīgus materiālus. Prakse rāda, ka jo augstāka ir materiāla izturība, cietība un stingrība, jo labāka ir ķīmiskā stabilitāte un spēcīgāka ir kavitācijas izturība.

 

2. Pasākumi, lai uzlabotu šķidruma ieplūdes ierīces efektīvo kavitācijas robežu:

(1) Palieliniet šķidruma virsmas spiedienu šķidruma uzglabāšanas tvertnē sūkņa priekšā, lai palielinātu efektīvo kavitācijas rezervi.

 

(2) Samaziniet iesūkšanas ierīces sūkņa uzstādīšanas augstumu.

 

(3) Mainiet augšupvērsto sūkšanas ierīci pret apūdeņošanas ierīci.

 

(4) Samaziniet plūsmas zudumus cauruļvadā pirms sūkņa, piemēram, pēc iespējas saīsinot cauruļvadu vajadzīgajā diapazonā, samazinot plūsmas ātrumu cauruļvadā, samazinot līkumu un vārstu skaitu un palielinot vārsta atveri cik vien iespējams.

 

(5) Samaziniet darba vides temperatūru pie sūkņa ieplūdes (kad transportējošā vide ir tuvu piesātinājuma temperatūrai).

 

Iepriekš minētos pasākumus var atbilstoši piemērot pēc visaptverošas analīzes, pamatojoties uz sūkņa tipu, materiālu izvēli un sūkņa lietošanas vietas apstākļiem.