Дейл Конуей, вицепрезидент по инженерство за помпата Томпсън, поставя въпроси за кавитацията на помпата и дава информация за стратегии за ефективна диагностика и контрол на кавитацията в помпените системи.
| Дейл Конуей Вицепрезидент по инженерство, Томпсън Помпа |
Дейл Конуей е вицепрезидент по инженерство за Thompson Pump. На тази позиция той ръководи всички инженерни отдели и техническите аспекти на помпения бизнес, като например производственото инженерство, осигуряването на качеството и научните изследвания и разработките. Г-н Конуей спечели бакалавърска степен по машиностроене от Университета на Централна Флорида. Той е обучен вътрешен одитор ISO-9001 и успешно внедри ISO-9001-съвместима система за управление на качеството в Thompson Pump. Той е присъствал и е преподавал много семинари, свързани с помпата и кавитацията на помпата в цялата страна и е автор на няколко технически документа. Г-н Конуей може да бъде достигнат на 800 767-7310 или [email protected].
Въпрос: Кавитацията на помпата обикновено се класифицира в две общи категории - инерционна и неинерциална кавитация. Каква е разликата между инерционната кавитация и неинерциалната кавитация?
A: Кавитацията като цяло се използва за описване на поведението на кухини или мехурчета в течност. Всеки път, когато течаща течност падне под парното си налягане, могат да се образуват мехурчета пара. Ако течащата течност след това се подложи на налягане над налягането на парите, тези мехурчета могат да се имплодират, причинявайки щети, което се нарича кавитация. Кавитацията на помпата обикновено се разделя на два класа на поведение: инерционна (или преходна) кавитация и неинерциална кавитация. Инерционната кавитация е процес, при който кухина или мехур в течността бързо се срутва, произвеждайки ударна вълна. Неинерциалната кавитация е процесът, при който мехурче в течност е принудено да трепти по размер или форма поради някаква форма на влагане на енергия, например акустично поле.
В: Какви са типичните причини за кавитацията на помпата? Какви са типичните крайни резултати от кавитацията в помпените системи?
A: Причината за кавитацията в помпите обикновено се дължи на недостатъчната енергия на NPSH (Нетна положителна смукателна глава) от смукателната страна на помпата. NPSH е енергията, необходима за изтласкване на течността в помпата. Това може да бъде причинено от:
- Като помпата е на твърде голямо разстояние над източника на течност
- Наличието на твърде малък диаметър на смукателната тръба
- Имате твърде голямо разстояние от смукателната тръба
- Наличието на твърде много фитинги на смукателната тръба
- Работа с течност с ниско налягане на парите
- Пускането на помпата е твърде бързо
Крайният резултат от кавитацията е колапсът на мехурчетата от пара в помпата, което може да причини няколко проблема. Първият проблем е намаляването на помпения капацитет на помпата. Ако помпата не е в състояние да се справи с входящия поток, може да възникне ситуация на преливане. Кавитацията също причинява повреда на помпата. Свиващите се мехурчета от пара могат да причинят прекомерни вибрации, които могат да накарат въртящите се части, като работното колело, да контактуват с невъртящи се части, като износващите се плочи или износващи пръстени, причинявайки щети. Прекомерните вибрации могат също да причинят преждевременна повреда на механичните уплътнения и лагери. Кавитацията също може да повреди самите навлажнени компоненти от контакт с избухващите мехурчета пара. В тези случаи енергията, която се отделя при имплодиране на мехурчетата на парата, причинява отчупване на парчета метал и сблъскване с други движещи се части. Повредата обикновено се случва на работното колело и може сериозно да намали експлоатационния живот на помпата.
Въпрос: Кои са някои често срещани предупредителни знаци, които могат да сигнализират на крайния потребител, че изпитва кавитация на помпата?
A: Ако помпата се кавитира, тя обикновено ще вибрира, ще достави по-малко поток и ще издаде шум, който звучи като топчета, преминаващи през помпата. Звукът може да започне на ниско ниво и да се увеличи с течение на времето, тъй като материалът се отчупва и повърхността на частите става по-груба. Това се дължи на допълнителната енергия, необходима на съпротивлението (триенето) върху течността от контакта с грапавите вътрешни повърхности на помпата.
Кавитацията често се бърка с друго явление, наречено улавяне на въздуха. Увличането на въздуха се случва, когато въздухът има достъп до помпата от страната на засмукване и се разширява при навлизане в ухото на работното колело. Това често може да намали потока на помпата и да причини вибрации от нарушаване на ламинарния поток през помпата. Задържането на въздуха може да причини подобни повреди на лагерите и уплътненията. За разлика от кавитацията обаче този проблем може лесно да бъде отстранен, като просто се идентифицират течовете на въздух и се отстранят.
Интересен момент за кавитацията и задържането на въздуха е, че някои опитни потребители на помпи всъщност са инжектирали малки количества въздух в помпи, които са се кавитирали, за да се опитат да спрат кавитацията. Чрез инжектиране на въздух в кавитационната помпа въздушните мехурчета амортизират въздействието на избухващите мехурчета от пара и намаляват NPSHr на помпата, като по този начин намаляват кавитацията. Тази техника обаче трябва да се използва само от квалифицирани помпени техници, тъй като твърде много въздух може да причини проблеми с грундирането и освен това добавянето на въздух обикновено намалява капацитета на помпата, което може да доведе до състояние на преливане.
В: Защо кавитацията е толкова разпространена в и около помпената система в сравнение с други сегменти на технологичната линия? Кои други сегменти от технологичната линия са особено податливи на кавитационни условия?
A: Кавитацията често се случва в помпите поради различното налягане в помпите. Центробежните помпи работят от принципа на създаване на ниско налягане в окото (центъра) на работното колело, а атмосферното налягане принуждава течността към окото да запълни кухината. Когато течността се приближи до окото на работното колело, налягането спада и ако налягането падне под парното налягане на конкретната течност, то ще заври и ще предизвика образуването на мехурчета от пара. Тъй като течността напуска окото на работното колело, тя вече е изложена на по-високи налягания (поради въртенето на работното колело вътре в корпуса), които могат да се издигнат над парното налягане на течността, което води до избухване на мехурчетата от пара.
Кавитация може да възникне и в клапани, при които налягането спада внезапно и има вероятност течността да падне под налягането на парите си. Това често може да се случи при дроселни клапани, като задвижващи кранове или сферични кранове. Ако разликата в налягането от едната страна на клапана до другата стане твърде голяма, течността може да се изпари през клапана и да имплодира от долната страна на клапана. Начинът да се избегне кавитацията в клапаните е да се оразмерят правилно за правилните скорости. Клапите обикновено са оразмерени за скорости, по-малки от 15 фута в секунда, за да се избегне възможността за кавитация.
Въпрос: Кои са някои често срещани най-добри практики, които крайните потребители могат да използват, за да предотвратят кавитацията на помпата?
| A: Винаги изчислявайте NPSHa (налична нетна положителна смукателна глава) от системата и я сравнявайте с NPSHr (необходимата нетна положителна смукателна глава) от помпата. NPSHa винаги трябва да е на един до два фута над NPSHr на помпата, за да се предотврати кавитация. NPSHr е функция на конструкцията на помпата и не може да се променя. NPSHa е функция на системните параметри и може да се променя. В NPSHa е включено атмосферното налягане, налягането на парите на изпомпваната течност, статичната височина от нивото на водата до помпата и загубите от триене. Атмосферното налягане е свързано с надморската височина. На по-голяма надморска височина атмосферното налягане е по-малко и впоследствие няма достатъчно енергия, която да изтласка течността в помпата. Налягането на парите варира в зависимост от вида на течността и температурата на течността. Ако течността се остави да се охлади преди помпата, тя често може да се изпомпва по-лесно. По отношение на статичната височина от нивото на флуида до помпата, често е възможно да се премести помпата по-близо до флуида, за да се увеличи NPSHa. За да се намалят загубите от триене, често могат да се използват тръби с по-голям диаметър, за да се увеличи NPSHa и по този начин да се предотврати кавитацията на помпата. Ако не е възможно да се увеличи NPSHa, както е описано по-горе, тогава потребителят на помпата трябва да търси по-голяма помпа или помпа, която работи с по-ниска скорост с по-ниска NPSHr. Въпрос: От технологична гледна точка какви системи могат да използват крайните потребители, за да им помогнат по-ефективно да диагностицират и смекчат кавитацията на помпата?A: Най-ефективното решение е да прослушате помпата и да оцените потока. Потокът може да се определи най-добре с помощта на разходомери и има няколко вида, които се предлагат в търговската мрежа, в зависимост от вида на течността, която се премества. Слушането на помпата може да се извърши с просто ухо от обучен персонал или с помощта на подходящи измерватели на нивото на шума. За откриване на кавитация може да се използва и по-сложно оборудване за измерване на вибрациите. Тези преносими устройства могат да се свържат с корпусите на лагерите на помпата, за да открият движение (изместване) в помпената система. В: Според вашия опит кои са някои от най-обезпокоителните случаи на кавитация на помпата? Как бяха разрешени тези проблеми с кавитацията?A: Сред най-често срещаните приложения, които са податливи на кавитация, са приложенията, които имат високо всмукателни асансьори с малко до никакви изпускателни глави, какъвто е случаят с байпас от канализационни канали. При тези приложения работната точка не попада на типичната крива на производителността, тъй като има недостатъчно налягане на изпускане. В тези приложения се нарича работа „твърде далеч вдясно от кривата“. Начинът да се поправи това е да се окаже изкуствен натиск върху изпускането на помпата. Това може да се постигне чрез използване на изпускателен маркуч с по-малък диаметър или поставяне на дроселиращ клапан в изпускателната тръба. Други примери са изпомпване на нагрети течности, които вече са близо до точките си на кипене. В тези случаи течността не може да се повдига и трябва да се осигури подходящо разстояние над височината на помпата.
Популярен
Те четат сега
|