Hvad er kavitation? Hvordan kan man forbedre foranstaltningerne for anti-kavitation?

 

• Hvad er kavitation?

Kavitation er en skadelig tilstand, der ofte opstår i centrifugalpumpeenheder. Kavitation kan reducere pumpens effektivitet, forårsage vibrationer og støj og føre til alvorlig skade på pumpens pumpehjul, pumpehus, aksel og andre interne dele. Kavitation opstår, når væsketrykket i pumpen falder under fordampningstrykket, hvilket får dampbobler til at dannes i områder med lavt tryk. Disse dampbobler kan voldsomt kollapse eller "implodere", når de kommer ind i højtryksområdet. Dette kan forårsage mekanisk skade inde i pumpen, skabe svage punkter, der er modtagelige for erosion og korrosion, og forringe pumpens ydeevne.

 

Forståelse og implementering af strategier til at afbøde kavitation er afgørende for at opretholde centrifugalpumpernes driftsintegritet og levetid.

 

• Typer af kavitation i centrifugalpumper

 

1. Fordampningskavitation.Også kendt som "klassisk kavitation" eller "net positivt sugehoved tilgængelig (NPSHa) kavitation," dette er den mest almindelige type kavitation. Centrifugalpumper øger væskens hastighed, når den passerer gennem pumpehjulets sugehul. Stigningen i hastigheden svarer til et fald i væskens tryk. Trykreduktionen kan få noget af væsken til at koge (fordampe) og danne dampbobler, som kollapser voldsomt og producerer små chokbølger, når de når højtryksområdet.

 

2. Turbulent kavitation.Komponenter såsom albuer, ventiler og filtre i rørsystemet er muligvis ikke egnede til mængden eller arten af ​​den pumpede væske, hvilket kan skabe hvirvler, turbulens og trykforskelle i hele væsken. Når disse fænomener opstår ved pumpens indløb, kan de direkte erodere pumpens indre eller få væsken til at fordampe.

 

3. Blade syndrom kavitation.Også kendt som "blade pass syndrome", denne type kavitation opstår, når pumpehjulets diameter er for stor, eller pumpehusets indre belægning er for tyk/pumpehusets indre diameter er for lille. Den ene eller begge af disse forhold vil reducere pladsen (frirummet) i pumpehuset til under acceptable niveauer. Reduktionen i spillerum i pumpehuset forårsager en stigning i væskehastigheden, hvilket resulterer i et fald i trykket. Faldet i tryk kan få væsken til at fordampe, hvilket skaber kavitationsbobler.

 

4. Intern recirkulation kavitation.Når en pumpe ikke er i stand til at udlede væske med den krævede strømningshastighed, får det noget af eller alt væsken til at recirkulere rundt om pumpehjulet. Den recirkulerede væske passerer gennem lav- og højtryksområder, genererer varme, høj hastighed og danner fordampningsbobler. En almindelig årsag til intern recirkulation er at køre pumpen med pumpens udløbsventil lukket (eller ved lav flowhastighed - Pump Salon Note 1).

 

5. Kavitation med luftinddragelse.Luft kan trækkes ind i pumpen gennem en defekt ventil eller løs fitting. Når først pumpen er inde, bevæger luften sig med væsken. Væskens og luftens bevægelse kan danne bobler, der "eksploderer", når de udsættes for det øgede tryk fra pumpehjulet.

 

• Hvad er farerne ved kavitation?

 

1. Korrosion af gennemstrømningskomponenter:

(1) På grund af den højfrekvente (600~25000HZ) påvirkning, der genereres, når boblerne brister, er trykket så højt som 49Mpa, hvilket forårsager mekanisk erosion på metaloverfladen.

 

(2) Da der frigives varme under fordampning og hydrolyse opstår på grund af temperaturforskellens batterieffekt, oxiderer den genererede ilt metallet og forårsager kemisk korrosion.

 

2. Pumpens ydeevne falder:

Når pumpekavitationen opstår, forstyrres og ødelægges energiudvekslingen i pumpehjulet, og de ydre karakteristika kommer til udtryk, når QH-kurven, QP- og Qn-kurverne falder. I alvorlige tilfælde vil flowet i pumpen blive afbrudt, og det vil ikke fungere.

 

For lave specifikke hastigheder, da flowkanalen mellem bladene er smal og lang, vil boblerne, når der opstår kavitation, fylde hele flowkanalen, og ydeevnekurven falder pludseligt.

 

For mellemstore og høje specifikke hastigheder er flowkanalen kort og bred, så det kræver en overgangsproces for bobler at udvikle sig fra forekomst til at fylde hele flowkanalen. Den tilsvarende ydelseskurve begynder at falde langsomt og falder derefter kraftigt, når den stiger til en vis flowhastighed.

 

• Foranstaltninger til forbedring af anti-kavitation

 

1. Foranstaltninger til forbedring af centrifugalpumpens anti-kavitationsydelse:

(1) Forbedre det strukturelle design fra pumpens sugeport til pumpehjulet. Forøg flowområdet; øge krumningsradius for pumpehjulsdækslets indløbssektion for at reducere den hurtige acceleration og trykfald af væskestrømmen; reducere passende tykkelsen af ​​vingeindløbet og runde vingeindløbet for at gøre det tæt på strømlinjeformen, hvilket også kan reducere accelerationen og trykfaldet af flowet omkring knivhovedet; forbedre overfladefinishen af ​​pumpehjulet og bladindløbet for at reducere modstandstab; forlænge bladets indløbskant til pumpehjulets indløb, så væskestrømmen får arbejde på forhånd og øger trykket.

 

(2) En frontinducer bruges til at få væskestrømmen til at arbejde på forhånd i den forreste inducer for at øge væskeflowtrykket.

 

(3) Ved at bruge et dobbeltsugende pumpehjul kommer væskestrømmen ind i pumpehjulet fra begge sider af pumpehjulet på samme tid, så indløbstværsnittet fordobles og indløbsflowhastigheden kan halveres.

 

(4) Designets arbejdstilstand vedtager en lidt større positiv angrebsvinkel for at øge bladets indløbsvinkel, reducere bøjningen ved bladets indløb, reducere bladets blokering og øge indløbsområdet; forbedre arbejdsforholdene under stort flow for at reducere flowtab. Den positive angrebsvinkel bør dog ikke være for stor, ellers vil det påvirke effektiviteten.

 

(5) Brug kavitationsbestandige materialer. Praksis viser, at jo højere styrke, hårdhed og sejhed af materialet er, jo bedre er den kemiske stabilitet, og jo stærkere er den kavitationsbestandige ydeevne.

 

2. Foranstaltninger til at forbedre den effektive kavitationsmargin af væskeindløbsanordningen:

(1) Øg trykket på væskeoverfladen i væskelagertanken foran pumpen for at øge den effektive kavitationsmargin.

 

(2) Reducer installationshøjden for sugeanordningspumpen.

 

(3) Skift den opadgående sugeanordning til en omvendt vandingsanordning.

 

(4) Reducer strømningstabet i rørledningen før pumpen, såsom at forkorte rørledningen så meget som muligt inden for det påkrævede område, reducere strømningshastigheden i rørledningen, reducere antallet af albuer og ventiler og øge ventilåbningen som meget som muligt.

 

(5) Reducer arbejdsmedietemperaturen ved pumpens indløb (når transportmediet er tæt på mætningstemperaturen).

 

Ovenstående foranstaltninger kan anvendes passende efter omfattende analyse baseret på pumpetype, materialevalg og betingelser for pumpebrugsstedet.