Кавитация насоса — это процесс образования пузырьков пара в жидкости, который возникает, когда давление в насосе снижается ниже давления насыщения этой жидкости. Это явление может привести к снижению эффективности насоса и повреждению его компонентов, так как пузырьки, схлопываясь, создают ударные волны, которые разрушают материал.
Причинами кавитации могут быть неправильный выбор насоса, высокие температуры или наличие высоких препятствий в системе. Чтобы избежать кавитации, необходимо тщательно рассчитывать параметры работы насоса и поддерживать оптимальные условия для его функционирования.
Что такое кавитация насоса, причины возникновения
Средний срок эксплуатации качественно изготовленных насосов достигает 25-30 лет. Но это возможно лишь при условии, что своевременно будет выполняться техническое обслуживание и ремонт. Стремительный выход из строя насоса может спровоцировать кавитация.
Что такое кавитация насоса простыми словами?
Кавитацией называют процесс образования пузырьков пара или газа в транспортируемой жидкости, а также их моментальное разрушение при контакте с отдельными элементами насосного оборудования. Данное явление возникает в случае, если давление внутри насосного оборудование опускается ниже давления насыщенных паров. Из-за этого нарушается термодинамический баланс, что приводит к стремительному «закипанию» рабочей жидкости, образованию пустот (они заполнены газом либо паром).
Под действием центробежной силы рабочая жидкость с пузырьками перемещается в зону нагнетания, где давление более высокое. Все это провоцирует стремительное разрушение пузырьков. В окружающую среду выделяется большое количество тепла, а это становится причиной многочисленных гидравлических ударов.
Кавитация насосов отопления и прочих агрегатов способствует:
- снижению уровня производительности и мощности насосного оборудования;
- эрозионному разрушению материалов, из которых сделана внутренняя поверхность корпуса насоса, рабочего колеса и вала;
- возникновению сильного шума и вибрации.
Основные признаки кавитации
Определить наличие кавитации при работе насоса и снизить его негативное влияние можно, если отслеживать основные признаки:
- Во время работы насоса возникает сильный шум. Формируется он из-за того, что огромное количество микропузырьков единовременно схлопываются. Громкость во многом зависит от численности пузырьков и от их размера. Если создаются крупные пузырьки, их схлопывание может стать причиной сильного удара.
- Провал подачи рабочей жидкости. Этот признак можно выявить в момент увеличения потока транспортируемой рабочей среды с помощью вентиля. Изначально увеличивается подача. Как только будет достигнуто определенное значение, возникает провал на выходе. Если этот признак присутствует, происходит кавитация насоса.
- Визуальные признаки. Внешне отследить наличие пузырьков можно лишь в некоторых современных моделях.
Что провоцирует возникновение кавитации при работе насоса?
Спровоцировать возникновение этой проблемы могут различные причины:
- Неправильно выбранное для установки насоса место. Если насос расположен выше поверхности перекачиваемой жидкости, может возникнуть явление кавитации в насосах.
- Чрезмерно высокое гидравлическое сопротивление. Если во всасывающем трубопроводе, входящем в конструктив насоса, возникает гидравлическое сопротивление выше нормы, это приводит к снижению давления внутри насоса. В результате начинают образовываться пузырьки.
- Чрезмерно высокая температура рабочей жидкости. Для каждого насоса определена максимальная температура. Если не учитывать это ограничение, в рабочей жидкости начинают формироваться микропузырьки. Это одна из основных причин кавитации насоса.
Последствия кавитации в насосах
Кавитация оказывает негативное влияние на работу насоса, уровень его производительности и мощности. При обнаружении ее следует сразу же приступить к устранению. Ведь даже небольшое количество микропузырьков с газом или паром может спровоцировать постепенное разрушение основных элементов насосного оборудования.
В момент схлопывания микропузырьков изначально формируется сильный шум, а Вибрация. Сила вибрации во многом зависит от того, насколько габаритный насос.
Со временем кавитация будет развиваться, что будет способствовать снижению основных характеристик насоса. Скорость развития кавитации зависит от габаритов насоса и от уровня производительности. Еще одно последствие кавитации в насосах – длительное использование насосного агрегата в таких условиях приводит к разрушению отдельных элементов и деталей, которые входят в его состав.
Основные методы предотвращения кавитации
Есть несколько эффективных способов борьбы с кавитацией в насосах. Такие способы довольно часто используют разработчики насосного оборудования, а также специалисты, которые занимаются ремонтом и техническим обслуживанием подобных агрегатов. Основные методики:
- Для изготовления деталей и корпуса используются более прочные металлы и сплавы. Но это в определенной степени влияет на конечную стоимость насосного агрегата.
- В некоторых ситуациях используются клапаны другой формы. Это позволяет сделать процесс перехода рабочей жидкости из зоны, где уровень давления более низкий, в область с более высоким показателем.
- Для снижения вероятности кавитации можно устанавливать детали, дополненные перфорацией. Посредством использования таких деталей можно разделить рабочую жидкость на несколько потоков. Это позволяет уменьшить вероятность возникновения кавитации.
Большинство процессов, связанных со снижением вероятности возникновения кавитации, выполняют производители. Борьба с кавитацией в насосах должна осуществляться в обязательном порядке.
Как эффективно бороться с кавитацией в центробежных насосах?
Остановить негативные последствия в насосных агрегатах, если кавитация идет непрерывно, невозможно. Но существует возможность предотвращения появления кавитации в насосах отопления и прочих агрегатах, а также ее перехода в ту форму, при наступлении которой гидроудары спровоцируют серьезную поломку насоса.
Чтобы обеспечить защиту центробежного либо шнекового насоса, стоит заранее установить предельные показатели подачи. Как только они будут превышены, можно будет легко заметить начальный этап явления кавитации в насосах. Для каждой модели насоса предельное значение определяется индивидуально.
Вероятность возникновения кавитации в центробежных насосах во многом зависит и от того, находится ли емкость, из которой извлекается жидкость, ниже или выше уровня. Чтобы определить идеальное расположение, можно провести расчеты. В некоторых случаях допускается проведение экспериментов.
Не менее важно своевременно проводить обслуживание фильтров, отдельных участков труб, входящих в конструктив насосного агрегата. Нередко диаметр труб сужается. Это происходит из-за постепенного накопления грязи. Фильтры, которыми комплектуются насосы, нужно периодически чистить или менять.
К каждому насосу прилагается технический паспорт или руководство. В нем прописываются основные напорные характеристики, в число которых входит и кавитационный запас. Как только он будет превышен, это негативно отразиться на работе насоса.
Чтобы обеспечить бесперебойную работу насосного оборудования, а также снизить вероятность выхода из строя, следует своевременно проводить техническое обслуживание, диагностику. Это позволяет выявить наличие проблемы на ранней стадии, а также быстро ее устранить.
При возникновении проблем с насосным оборудованием, следует обязательно обратиться к опытному специалисту. Профессионалы расскажет, что такое кавитация насоса простыми словами, устранят возможные неполадки.
Запчасти для промышленных насосов и их особенности
Любое насосное оборудование, независимо от его цены и качества, рано или поздно выходит из строя. Рассмотрим в статье особенности выбора запчастей для промышленных насосов.
Завод Техмаш по производству промышленных насосов и насосного оборудования
Наш завод по производству промышленных насосов и насосного оборудования предлагает широкий ассортимент продукции высокого качества: центробежные, консольно-моноблочные, шнековые, дисковые насосы и др. Мы являемся Российским производителем насосного оборудования с 1999 года!
Как выбрать насос на производство
В статье рассмотрим вопрос "Как выбрать насос на производство?", рассмотрим основные характеристики которые влияют на выбор насоса.
Напор и производительность центробежного насоса
Главными показателями, на которые следует обратить внимание, является производительность насоса, создаваемый напор, а также максимальные значения высоты, на которую поднимает жидкость насос.
Производство насосного оборудования
Наш завод Техмаш по производству насосного оборудования выпускает насосы отечественного производства с 1999 года, возможно изготовление насосов на заказ
Производство химических насосов
Завод Техмаш с 1999 года занимается производством собственной линейки насосов для перекачки химически-активных веществ: щелочей, кислот, масел, топлива, нефти, нефтепродуктов, ГСМ и др.
Производство центробежных насосов ЦНС
На заводе «Техмаш» с 1999 года налажено производство центробежных насосов, которые отличаются мощностью, производительностью, возможно изготовление на заказ
Промышленные насосы Российского производства
Промышленные насосы российского производства отличаются высоким качеством сборки, надежностью и долгим сроком службы без потери первичных характеристик
Появились вопросы?
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции
Источник3: www.arkronix.ru
Кавитация в насосах: что за явление и как с ним бороться
Время чтения: 5 минут
Рейтинг статьи:
При определенных условиях в насосе возникает явление кавитации. Оно негативно влияет на работу аппарата, неизбежно приводит к его повреждению. Некоторые меры способны минимизировать кавитационный эффект.
Кавитация это простыми словами гидродинамическое явление, возникающее в насосном оборудовании центробежного типа. Оно зависит от физических свойств перекачиваемой жидкости и начинается, когда значение давления становится равным либо меньше давления насыщенного пара. Из-за этого в потоке рабочей среды образуются полости, заполненные паром и растворенными газами.
Физически кавитацию можно объяснить тем, что в любой жидкости неизбежно содержится определенный объем растворенного газа.
Кавитация также обусловлена гидродинамическими характеристиками рабочих органов насосного аппарата, например линии тока могут отклоняться от стандартных траекторий, увеличивается частота вращения либо сжатия потока. При этом явление может возникнуть и на движущихся, и на неподвижных зонах проточной части оборудования. Кавитация является очень распространенной причиной поломки оборудования (она занимает второе место, на первом же находится неправильная центровка вала).
Причины появления кавитационного эффекта
Более подробно причину кавитации можно объяснить следующим образом. Гидравлический насос имеет сторону всасывания рабочей среды и сторону нагнетания. Когда на первой из них давление падает до давления насыщения паров (может стать гораздо меньше атмосферного), в жидкости образуются пузырьки пара, она начинает «кипеть». Чем ниже показатель давления, тем, соответственно, пузырьков будет больше.
После этого жидкость поступает в зону нагнетания. Давление там уже будет выше атмосферного. В результате пузырьки «схлопываются», образуя ударную волну. Порой при таком местном гидроударе давление превышает 10 тысяч бар. Кинетическая энергия частиц трансформируется в энергию упругой деформации.
Насосные агрегаты не рассчитаны на подобные нагрузки, поэтому неизбежно возникают повреждения.
Выделяют 3 кавитационные стадии:
1) Начальная. На данном этапе кавитационная область еще отсутствует;
2) Развитая. Имеются кавитационные пустоты (каверны);
3) Суперкавитация. Обтекаемый элемент полностью располагается в области кавитационной каверны.
Последствия кавитации в насосном оборудовании
Кавитация очень сильно влияет на исправность работы насосного устройства. Данное явление недопустимо даже в небольших масштабах в силу своего разрушительного влияния. Так, при схлопывании кавитационных пустот возникает шум (или характерное потрескивание в области входа в рабочее колесо), а Вибрация, причем чем больше габариты насоса, тем эти показатели будут больше.
Снижение характеристик насосного агрегата при развитой степени кавитации будет отличаться у насосов различной степени быстроходности. Причем параметры будут резко уменьшаться в случае низкой быстроходности и постепенно — при высокой. Если же кавитационная область полностью занимает сечение канала, подача насосного аппарата прекращается.
При продолжительной работе аппарата в условиях кавитации разрушаются материалы, из которых он изготовлен, что называется кавитационный износ. Это явление называется питтинг, или точечное разрушение. Оно случается даже на начальном этапе кавитации.
Нужно различать разрушение по причине кавитации от коррозийного и эрозийного разрушения. Например, коррозия — последствие химического либо электролитического воздействия рабочей среды на металл, из которого изготовлен насос. Эрозия же случается из-за отрыва металлических частиц твердыми веществами, которые содержатся в перекачиваемой жидкости (к примеру, песок).
Как минимизировать данное явление
Явление кавитации в насосном оборудовании возможно предупредить. С этой целью разработаны специальные формулы. Согласно им кавитация менее вероятна, когда увеличивается высота подпора (то есть снижается высота всасывания), возрастает давление на поверхности жидкой среды.
Важно знать, что есть такое понятие, как кавитационный запас насоса. Вероятность возникновения кавитации возрастает вместе с плотностью жидкости.
Важно знать, что эффект кавитации увеличивает потери напора на всасывающей линии. Поэтому, чтобы минимизировать явление, нужно обеспечивать «сплошной поток».
Интересно, что на сегодняшний день не существует материалов, абсолютно стойких к кавитационному эффекту. Все они из-за него разрушаются, только одни медленнее, а другие быстрее. Есть материалы более стойкие, одновременно с механической прочностью они обладают химической устойчивостью. Примером является бронза.
А вот углеродистая сталь, чугун очень подвержены кавитационному разрушению (у чугуна это происходит за счет быстрого разрушения включений графита в его составе). Использование кавитационно стойких материалов обеспечивает непродолжительную работу насосного устройства при частичной кавитации. Это целесообразно, например, если аппарат испытывает кратковременную перегрузку.
Чтобы уменьшить физические последствия кавитации, производители применяют разного рода твердые напыления, а также закалку самых уязвимых элементов насоса. Однако это практикуется не так часто, поскольку данные методы не очень эффективные и при этом дорогостоящие.
Источник4: www.arkronix.ru