Kavitaatio on yleinen ongelma keskipakopumppujen käytön aikana, mikä voi lisätä pumpun tärinää ja melua, heikentää suorituskykyä ja vaurioittaa vakavia komponentteja.
Tässä artikkelissa ei tutkita kavitaatiota koskevaa ammatillista teoreettista tietämystä, vaan siinä yritetään käyttää suhteellisen yksinkertaista kieltä tarjotakseen yksityiskohtaisen johdannon useisiin yleisiin kavitaatiotyyppeihin keskipakopumpuissa, kavitaation vaaroista ja yleisesti käytetyistä toimenpiteistä kavitaatioiden parantamiseksi paikan päällä.
1. Kavitaatiotyypit
Kavitaatio voidaan jakaa esiintymispaikasta teräkavitaatioon, rakokavitaatioon, karkeakavitaatioon, onkalokavitaatioon ja takaisinvirtauskavitaatioon.
(1) Lehtien kavitaatio
Kun kavitaatiota tapahtuu, kuplien muodostuminen ja puhkeaminen tapahtuu pääasiassa siipien etu- ja takaosassa, joka tunnetaan myös nimellä kantosiipikavitaatio, joka on keskipakopumppujen kavitaation pääasiallinen muoto. Kun pumppu on asennettu liian korkealle, vaikka pumppu käy suunnitteluolosuhteissa, alhainen{1}}painealue on alttiina siiven sisääntulon ja ulostulon takapuolelle:
1) Kun pumppu toimii suuren virtauksen olosuhteissa, siipien etureunassa tapahtuu virtauksen erottumista ja pyörteitä, jotka luovat alipainetta, joka voi aiheuttaa kavitaatiota siipien etuosaan.
2) Kun pumppu toimii alhaisen virtauksen olosuhteissa, siipien takaosaan muodostuu pyörteitä, jotka muodostavat matalan -painealueen ja aiheuttavat kavitaatiota siipien takaosaan.
(2) Rakokavitaatio
Se viittaa kavitaatioon, joka muodostuu nesteen virratessa kapean kanavan tai raon läpi aiheuttaen paikallisen virtausnopeuden kasvun ja paineen laskun virtauskomponenttien höyrystymispaineeseen.
Keskipakopumpun kotelon kulumista kestävän -renkaan ja juoksupyörän ulkoreunan (peitelevyn) välisessä raossa juoksupyörän tulo- ja poistoaukon molemmilla puolilla vallitsevan paine-eron (erityisesti suuren paine-eron) alaisena ulostulopuolen neste virtaa takaisin suurella nopeudella aiheuttaen paikallista painehäviötä ja kavitaatiota.
Aksiaalivirtauspumpun siipien ulkoreunan ja pumpun pesän välisessä pienessä raossa siipien etu- ja takaosan välisen paine-eron vaikutuksesta raossa olevan nesteen suuri vastavirtausnopeus voi myös aiheuttaa paikallista paineen alenemista, mikä johtaa kavitaatioon siipien vastaavassa ulkoreunassa pumpun pesässä ja muodostaa ulospäin hunajaveden. ja terät.
(3) Karkea kavitaatio
Karkea kavitaatio viittaa pyörteiden syntymiseen ulkonemien jälkeen, kun neste virtaa pumpun kotelon sisällä olevien karkeiden virtauskomponenttien epätasaisen pinnan läpi aiheuttaen paikallisen paineen laskun ja johtaa kavitaatioon.
Pumpun virtauskomponenttien valun ja käsittelyn aikana pinnan epätasaisuudet, hiekkareiät, ilmareiät jne. voivat aiheuttaa äkillisiä muutoksia paikallisessa virtaustilassa ja aiheuttaa kavitaatiota.
(4) Onkalon kavitaatio
Kavitaatio ontelossa tarkoittaa spiraalipyörrenauhan muodostumista imukammioon pumpun tuloaukossa huonoista vedentuloolosuhteista tai riittämättömästä upotussyvyydestä johtuen. Kun pyörrehihnan keskipaine laskee höyrystymispaineeksi, tapahtuu myös kavitaatiota, johon liittyy voimakasta tärinää.
(5) Refluksikavitaatio
Yleisesti ottaen kavitaation edellytys on NPSHa
Kun pumpun virtausnopeus on liian pieni tai tulopaine on liian korkea, tapahtuu takaisinvirtausta. Kun pumppausvirtaus on liian alhainen, sisäinen palautusvirtaus tapahtuu juoksupyörän sisääntulossa; Kun pumpun tulopaine on liian korkea, sisäinen paluuvirtaus tapahtuu juoksupyörän ulostulossa. Sisäinen refluksointi lisää nesteen virtausnopeutta, kunnes höyrystyminen tuottaa kuplia, jotka sitten repeävät korkeammassa ympäröivässä paineessa. Kun imuaukossa tapahtuu sisäistä takaisinvirtausta, pumpun imuaukon ympärille kuuluu epäsäännöllistä rätisevää ääntä, johon liittyy voimakas -räjähdysääni.
Refluksikavitaatiota voidaan yleensä parantaa seuraavilla menetelmillä:
1) Lisää pumpun ulostulovirtausta.
2) Asenna pumpun tulo- ja poistoaukon väliin ohitus (asiakkaiden on vaikea hyväksyä tätä menetelmää käytännön sovelluksissa).
3) Optimoi juoksupyörän rakenne (pienennä juoksupyörän tuloaluetta).
2. Kavitaation vaarat
(1) Suorituskyvyn heikkeneminen, putkiston vauriot
Kavitaatio voi heikentää merkittävästi pumpun suorituskykyä. Yleensä keskipakopumpuissa, kun tulopaine laskee tietyssä määrin, niiden suorituskyky heikkenee jyrkästi, mikä tunnetaan myös kavitaatiomurtumana. Kavitaatio voi myös aiheuttaa epävakautta nesteen sisällä, mikä voi johtaa virtauksen ja paineen heilahteluihin. Näiden värähtelyjen avulla se voi vahingoittaa pumppua ja sen tulo- ja poistoputkia.
(2) Vakava vaurio pumpun ylivirtakomponenteille
Kavitaatio voi vahingoittaa komponenttien pintaa. Kun kuplia puhkeaa, ympäröivä neste muodostaa erittäin suuren iskupaineen (huippupaineen) jopa 49 MPa. Kun kavitaation hydraulinen lujuus ylittää materiaalin kyvyn vastustaa tätä iskua, se voi johtaa paikalliseen seinämateriaalin väsymiseen ja pintamateriaalin irtoamiseen. Kavitaatio tapahtuu samanaikaisesti kemiallisen ja sähkökemiallisen korroosion kanssa. Materiaalien korroosion ja plastisen muodonmuutoksen aiheuttamien kuoppien koko kavitaation alkuvaiheessa on noin 10 μm - 50 μm, erityisesti joidenkin materiaalien osalta, joiden korroosionkestävyys on huono ja joissa voi olla hunajakennomaisia rakenteita pitkäaikaisessa kavitaatiossa.
(3) Luo tärinää ja melua
Sillä hetkellä, kun kupla tiivistyy, kutistuu ja repeytyy, kuplan ympärillä oleva neste täyttää suurella nopeudella tyhjiön (joka muodostuu kuplan tiivistymisestä ja repeämisestä) synnyttäen paineen pulsaatioita ja siten jännittävää tärinää ja melua. Kavitaatiomelun taajuus on yleensä 10 kHz ja 100 kHz välillä, kun taas refluksoinnin ja paineen sykkimisen aiheuttaman kavitaatiomelun taajuus on muutaman sadan hertsin luokkaa, mikä tekee ihmiskorvasta erityisen herkän. Samalla kavitaatio voi myös stimuloida värähtelyä, ja kavitaatiosta aiheutuvan värähtelyn päätaajuus on yleensä noin 1 kHz.
Kavitaatiolle ei ole ominaista vain korkea melutaso, vaan myös tärinäindikaattorit, kuten pumpun pohjan riittämätön jäykkyys ja huono putkilinjan tuki, mikä voi aiheuttaa rakenteellista resonanssia; Pumpun asennuksen jälkeen pohja täytetään betonilla ja putkilinjan tukijäykkyys on riittävä, mikä ei yleensä aiheuta voimakkaita tärinäilmiöitä. Pumpun rungossa tapahtuvan värähtelyn mittaamisen ansiosta kavitaatioiden synnyttämän värähtelytaajuuden korkean
3. Yleiset toimenpiteet kavitaatiosuorituskyvyn parantamiseksi
(1) Toimenpiteet itse keskipakopumppujen kavitaatiokyvyn parantamiseksi
1) Paranna pumpun imuaukon rakennetta
Juoksupyörää hiomalla voidaan lisätä virtausaluetta;
Lisää juoksupyörän kansilevyn tuloosan kaarevuussädettä nestevirtauksen nopean kiihtyvyyden ja painehäviön vähentämiseksi;
Pienennä terän sisääntuloaukon paksuutta sopivasti ja pyöristä terän sisääntuloaukko (kiillota teräpää, teroita sitä vähentääksesi imuaukon iskuhäviötä ja pienentääksesi tulokulman herkkyyttä, ja tarvittavaa kavitaatiovaraa voidaan pienentää noin 0,5 metrillä), jolloin se tulee lähelle virtaviivaista muotoa ja vähentää myös teräpään kiihtyvyyttä ja painehäviötä;
Paranna juoksupyörän ja lavan sisääntulon pinnan sileyttä vastushäviön vähentämiseksi;
Laajenna siipipyörän sisääntuloreunaa kohti juoksupyörän sisääntuloa, jotta nestevirta voi vastaanottaa työn etukäteen ja lisätä painetta.
2) Lisää etuimupyörä
Anna nestevirtauksen toimimaan etukäteen etuimupyörässä nesteen virtauspaineen lisäämiseksi (tämä kaavio vaatii rakenteellisia muutoksia ja eri suunnitteluparametrien uudelleenkalibrointia).
3) Kaksoisimupyörän käyttöönotto
Lisää siipipyörän tuloaluetta ja vähennä tulonesteen virtausnopeutta (virtausnopeuden lasku ja paineen nousu).
4) Hieman suurempaa positiivista hyökkäyskulmaa käyttämällä
Voit suurentaa terän sisääntulokulmaa vähentämällä taivutusta terän sisääntulossa, minimoimalla terän tukkeutumisen ja lisäämällä siten tuloaluetta;
Paranna työolosuhteita suuren virtauksen olosuhteissa virtaushäviöiden vähentämiseksi. Mutta positiivinen hyökkäyskulma ei saa olla liian suuri, muuten se vaikuttaa tehokkuuteen.
5) Hidasnopeuksisen-pumpun käyttäminen
Mitä pienempi pyörimisnopeus, sitä pienempi NPSHr.
6) Antikavitaatiomateriaalien käyttö
Käytäntö on osoittanut, että mitä suurempi materiaalin lujuus, kovuus ja sitkeys on, sitä parempi on sen kemiallinen stabiilisuus ja sitä vahvempi on sen kavitaatiokestävyys.
(2) Toimenpiteet laitteen kavitaatiovaran lisäämiseksi
1) Nosta nestepinnan painetta varastosäiliössä ennen pumppua parantaaksesi tehokasta kavitaatiovaraa.
2) Pienennä pumpun asennuskorkeutta imulaitteessa, erityisesti siirrettäessä kuumaa vettä väliaineena, ja ota huomioon imukorkeuden ja väliaineen lämpötilan välinen suhde.
3) Vaihda imulaite takaisinvirtauslaitteeseen.
4) Vähennä virtaushäviötä imuputkessa ennen pumppua. Jos mahdollista, lyhennä putkilinjaa vaaditulla alueella, käytä sopivaa imuputken halkaisijaa ja suodattimen suodatusaluetta (jos sellainen on) vähentääksesi virtausnopeutta putkilinjassa, vähentääksesi mutkien ja venttiilien lukumäärää ja suurenna venttiilin aukkoa niin paljon kuin mahdollista.
5) Jos välikavitaatio on vakava, voidaan käyttää menetelmää porata tasapainoreiät juoksupyörään vuodon virtausnopeuden vähentämiseksi ja kavitaatioasteen lievittämiseksi. Siipien tasapainoreiät vaikuttavat haitallisesti ja häiritsevästi ruiskutetun nesteen virtaukseen juoksupyörän sisääntulossa. Tasapainotusreikien pinta-ala ei saa olla pienempi kuin 5 kertaa tiivistysrenkaan välysalue, jotta vuotovirta pienenee, mikä vähentää vaikutusta päänesteen virtaukseen ja parantaa pumpun kavitaatiokykyä.
6) Kokemus on osoittanut, että kavitaatiomekanismista alkaen sopivan kaasumäärän lisääminen imuaukkoon voi häiritä kavitaatiota. Pumpun kavitaation estämiseksi ilman täytön käyttö on kuitenkin erittäin teknistä, ja vain sopivalla ilmantäyttömäärällä, -paikalla ja -menetelmällä voidaan saavuttaa hyviä tuloksia. Muuten se aiheuttaa merkittävän laskun pumpun virtausnopeudessa, nostokorkeudessa ja hyötysuhteessa ja johtaa jopa virtauksen katkeamiseen ja haitallisiin seurauksiin käytön aikana.
Ottaen huomioon vaikeudet ohjata sopivan ilmansyötön määrää ja tarkkaa mittausta yhdistettynä kirjoittajan käytäntöön, on suositeltavaa käyttää neulaventtiiliä, jolla voidaan säätää ilmansyöttöventtiilin virtausnopeutta. Paikan päällä tapahtuvan-säädön aikana kavitaatiomelua voidaan käyttää erottamaan: säädä imutilavuutta neulaventtiilin kautta, kunnes kavitaatiomelu on minimoitu (jotkut järjestelmät voivat poistaa melun kokonaan, mutta jotkut järjestelmät voivat vain vähentää kavitaatiomelua, ei kokonaan poistaa sitä), sitten säädä neulaventtiiliä hieman taaksepäin imumäärän pienentämiseksi, tarkkaile toimintaa tietyn ajanjakson ajan, kunnes tietyt toimintaolosuhteet eivät toimi, sitten lukittuu. neulaventtiili. Tämä menetelmä ei saa koskaan laskea ääntä alimmalle tasolle! Jos tulopaine on positiivinen, kun pumppu pysähtyy, on asennettava takaiskuventtiili vuotojen estämiseksi.
7) Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun väliaine sisältää haihtuvia kaasuja ja kiinteitä hiukkasia, kuten hiekkaa, pumpun kavitaatiokyky heikkenee. Jotta pumpussa ei esiinny kavitaatiota, pumpun imukorkeutta tulee pienentää vähintään 4,2 metriä puhtaan veden lasketusta korkeudesta. Tähän kannattaa kiinnittää huomiota kunnallisteollisuudessa.
