Кавітація в відцентрових насосах – це небезпечне явище, яке може призвести до серйозних поломок обладнання і значно скоротити термін його служби. Цей процес пов’язаний з утворенням і схлопуванням бульбашок пари в потоці рідини, що спричиняє локальні гідравлічні удари, ерозію поверхні робочих органів насоса і вібрацію.
Розгорнуту статтю про те, що таке кавітація в насосах, причини її виникнення та наслідки, можна почитати в цій статті
Що таке кавітація і чому вона небезпечна
Кавітація (від лат. «cavitas» – порожнеча) виникає внаслідок різкого падіння тиску в потоці рідини до рівня, за якого рідина починає перетворюватися на пару. Під час підвищення тиску бульбашки пари схлопуються (імплозія), спричиняючи ударні хвилі та руйнування поверхні робочого колеса і корпусу насоса.
Розглянемо приклад – закипання води за низького тиску. Якщо закип’ятити воду на великій висоті, наприклад у горах, то вона закипить за температури нижче 100°C. У насосах відбувається схожий процес: при зниженні тиску всередині робочої зони рідина закипає навіть за низької температури.
Наслідки кавітації включають:
- Пошкодження робочих органів насоса (ерозія поверхні).
- Зниження продуктивності та ККД.
- Збільшення шуму і вібрації.
- Передчасний вихід насоса з ладу.
Причини кавітації в відцентрових насосах
Основні причини кавітації в насосах пов’язані з порушенням режиму роботи обладнання і неправильною конструкцією системи. Серед них можна виділити:
- Недостатній тиск на вході.
- Висока температура робочої рідини.
- Висока швидкість обертання робочого колеса.
- Неправильна конфігурація трубопроводів (наприклад, різкі повороти або звуження на всмоктувальній лінії).
- Повітряні пробки і наявність газів у рідині.
Основні заходи щодо запобігання кавітації
Щоб уникнути кавітації в відцентрових насосах, необхідно враховувати як технічні, так і експлуатаційні чинники. Нижче розглянемо ефективні способи боротьби з цим явищем.
Забезпечення достатнього тиску на вході (NPSH)
Одним із чинників запобігання кавітації є забезпечення достатнього доступного напору на вході в насос. У технічній документації насосів часто вказують параметр NPSH (Net Positive Suction Head – допустимий позитивний натиск на всмоктуванні). Для правильної роботи насоса необхідно, щоб доступне NPSH перевищувало необхідне NPSH.
Приклад: якщо насос встановлений на значній висоті щодо джерела рідини, тиск на вході може бути недостатнім для нормальної роботи, що збільшує ризик кавітації.
Рішення:
- Встановити насос нижче рівня рідини в резервуарі.
- Підвищити рівень рідини в подавальному резервуарі.
- Використовувати підживлювальний (підкачувальний) насос для збільшення тиску на вході.
Зниження втрат на вході в насос
Для запобігання падінню тиску на вході необхідно мінімізувати гідравлічні втрати в системі. Основні рекомендації:
- Використовуйте труби більшого діаметра, щоб знизити швидкість потоку.
- Уникайте різких поворотів і звужень трубопроводу.
- Встановіть трубопровід з мінімальною кількістю з’єднань і фітингів.
- Регулярно перевіряйте трубопроводи на наявність засмічень і повітряних пробок.
Під час проєктування системи віддайте перевагу гладкостінним трубам і уникайте надмірного використання кутових з’єднань. Це не тільки зменшить ризик кавітації, а й підвищить загальну енергоефективність системи.
Контроль температури робочої рідини
Температура рідини має важливе значення в кавітаційних процесах. Що вища температура, то нижчий тиск насиченої пари, що збільшує ймовірність утворення бульбашок. Наприклад, вода за температури 90°C потребує значно меншого зниження тиску для закипання, ніж за 20°C.
Заходи щодо зниження температури:
- Використовуйте системи охолодження перед подачею рідини в насос.
- Слідкуйте за температурою робочого середовища в процесі експлуатації.
Приклад: у промисловості часто застосовується теплообмінник для попереднього охолодження рідини перед подачею в насос.
Вибір насосів з антикавітаційними конструкціями
Деякі типи насосів мають спеціальні конструктивні рішення для зниження ризику кавітації:
- Насоси з подвійним вхідним колесом, які рівномірно розподіляють потік і зменшують навантаження на вході.
- Насоси з індуктором – додатковим елементом, який підвищує тиск рідини перед робочим колесом.
- Робочі колеса зі зносостійких матеріалів (наприклад, нержавіюча сталь або композити), стійких до кавітаційної ерозії.
Під час вибору насоса звертайте увагу на його кавітаційні характеристики і порівнюйте NPSH з умовами експлуатації.
Зниження частоти обертання робочого колеса
Висока швидкість обертання робочого колеса збільшує розрідження у всмоктувальній зоні та провокує кавітацію. У деяких випадках можна зменшити частоту обертання насоса без втрати продуктивності за рахунок збільшення діаметра робочого колеса.
Приклад: якщо насос використовується для подачі води на великі відстані, зниження швидкості може зажадати перерахунку конфігурації системи, але в довгостроковій перспективі це знизить знос обладнання.
Правильний вибір режиму експлуатації
Насоси повинні працювати в межах оптимального діапазону продуктивності, зазначеного в їхній технічній документації. Робота на малих витратах або з перевищенням допустимого тиску на виході може призвести до кавітації і перегріву.
Рекомендації:
- Встановіть датчики тиску і витрати для автоматичного контролю параметрів.
- Уникайте різких змін режиму роботи.
Видалення розчинених газів і повітря із системи
Наявність повітря або газів у рідині може спровокувати так звану газову кавітацію. Для її запобігання рекомендується:
- Встановити дегазатори перед подачею рідини в насос.
- Регулярно перевіряти систему на наявність повітряних пробок і видаляти їх.
Приклад: у системах опалення часто використовують автоматичні повітровідвідники для видалення зайвого повітря з контуру.
Кавітація в відцентрових насосах – це серйозне явище, яке може призвести до дорогих поломок і зниження ефективності роботи системи. Однак розуміння причин і методів боротьби з кавітацією дає змогу уникнути більшості проблем.
Основні заходи включають забезпечення достатнього тиску на вході, зниження втрат у трубопроводах, контроль температури рідини і правильний вибір насосів. Використання автоматизованих систем контролю параметрів допоможе своєчасно виявляти й усувати проблеми в роботі обладнання.
Пам’ятайте, що профілактика завжди дешевша й ефективніша, ніж ремонт. Тому важливо регулярно проводити обслуговування насосів і стежити за станом усієї системи. Якщо у вас виникають складнощі з підбором обладнання, звертайтеся до професіоналів, які зможуть правильно розрахувати параметри системи і підібрати відповідне рішення.
