Кавитация в гидравлике – это явление, при котором в жидкости образуются пузырьки газа или пара, возникающие из-за местного снижения давления ниже уровня пара жидкости. В результате этого может происходить изменение структуры потока и снижение эффективности работы гидравлических систем. Кавитация часто приводит к негативным последствиям, таким как эрозия стенок труб и износ деталей насосов.
Кавитация имеет критическое значение для проектирования и эксплуатации гидравлических систем. Чтобы избежать её появления, инженеры используют специальные методы, такие как оптимизация конструкции насосов и трубопроводов, а также использование добавочных механизмов, позволяющих поддерживать давление на необходимом уровне для предотвращения образования пузырьков.
Кавитация. Понятие кавитации. Причины её присутствия в гидронасосе
Кавитация. Понятие кавитации. Причины её присутствия в гидронасосе. [вверх]
Кавитация – процесс образования, затем схлопывания пузырьков в потоке жидкости, который сопровождается шумом и гидравлическими ударами. Кавитация происходит в том случае, когда насос не может получить полный объем масла, которое ему требуется. Гидравлическое масло содержит около 9% растворённого воздуха Давление глубокого вакуума возникает, когда насос не получает соответствующий объем РГЖ на всасывающей линии.
Причины присутствия кавитации в гидронасосе:
1. Слишком высокая вязкость масла.
Низкая температура масла увеличивает вязкость масла, затрудняя попадание масло в гидравлический насос.
Необходимо отметить, что большинство гидравлических систем не следует запускать с маслом, температура которого ниже 5°C ,также не рекомендуется подвергать ее нагрузке до тех пор, пока масло не прогреется до температуры выше 20°C.
Многие баки не имеют системы обогрева. Даже при наличии таковых систем они часто отключаются. Повреждение не может быть мгновенным, если насос постоянно запускается. В том случае если масло слишком холодное, насос выйдет из строя преждевременно.
2. Всасывающий фильтр или сетка загрязнены.
Сетка обычно имеет фильтрацию 74 или 149 микрон и используется для предотвращения попадания крупных частиц в насос. Фильтр может быть расположен внутри бака, находятся вне поля зрения. Необходимо отметить, что зачастую персонал даже не знает, что в баке установлен сетчатый фильтр (обратите внимание).
Не реже одного раза в год, всасывающий фильтр следует демонтировать с линии и бака.
3. Электродвигатель вращает гидравлический насос со скоростью, превышающей номинальную мощность насоса.
Насосы имеют рекомендованную максимальную скорость привода. В том случае, если скорость высока, на всасывающем отверстии потребуется больший объем масла.
Из-за размера всасывающего отверстия достаточное количество масла не может заполнить всасывающую полость в насосе, что приводит к появлению кавитации. Некоторые насосы рассчитаны на максимальную скорость вращения 1200 об/мин., другие имеют максимальную скорость. 3600 об./мин.
Скорость привода следует проверять каждый раз при замене насоса другой маркой или моделью.
Купить гидронасосы гидравлические Вы можете в ПромСнаб ГИДРО-ИМПУЛЬС.
Смотрите наш каталог аксиально-поршневых гидронасосов
Кавитация. Понятие кавитации. Причины её присутствия в гидронасосе. [вверх]
Кавитация – процесс образования, затем схлопывания пузырьков в потоке жидкости, который сопровождается шумом и гидравлическими ударами. Кавитация происходит в том случае, когда насос не может получить полный объем масла, которое ему требуется. Гидравлическое масло содержит около 9% растворённого воздуха Давление глубокого вакуума возникает, когда насос не получает соответствующий объем РГЖ на всасывающей линии.
Причины присутствия кавитации в гидронасосе:
1. Слишком высокая вязкость масла.
Низкая температура масла увеличивает вязкость масла, затрудняя попадание масло в гидравлический насос.
Необходимо отметить, что большинство гидравлических систем не следует запускать с маслом, температура которого ниже 5°C ,также не рекомендуется подвергать ее нагрузке до тех пор, пока масло не прогреется до температуры выше 20°C.
Многие баки не имеют системы обогрева. Даже при наличии таковых систем они часто отключаются. Повреждение не может быть мгновенным, если насос постоянно запускается. В том случае если масло слишком холодное, насос выйдет из строя преждевременно.
2. Всасывающий фильтр или сетка загрязнены.
Сетка обычно имеет фильтрацию 74 или 149 микрон и используется для предотвращения попадания крупных частиц в насос. Фильтр может быть расположен внутри бака, находятся вне поля зрения. Необходимо отметить, что зачастую персонал даже не знает, что в баке установлен сетчатый фильтр (обратите внимание).
Не реже одного раза в год, всасывающий фильтр следует демонтировать с линии и бака.
3. Электродвигатель вращает гидравлический насос со скоростью, превышающей номинальную мощность насоса.
Насосы имеют рекомендованную максимальную скорость привода. В том случае, если скорость высока, на всасывающем отверстии потребуется больший объем масла.
Из-за размера всасывающего отверстия достаточное количество масла не может заполнить всасывающую полость в насосе, что приводит к появлению кавитации. Некоторые насосы рассчитаны на максимальную скорость вращения 1200 об/мин., другие имеют максимальную скорость. 3600 об./мин.
Скорость привода следует проверять каждый раз при замене насоса другой маркой или моделью.
Купить гидронасосы гидравлические Вы можете в ПромСнаб ГИДРО-ИМПУЛЬС.
Смотрите наш каталог аксиально-поршневых гидронасосов
- Опубликовано: 2020-02-10
- Автор статьи: Ирина Семенова
- visibility2210ПРОМСНАБ: promsnab-gidroimpuls.ru
Источник3: industriation.ru
Кавитация насоса: причины возникновения и способы устранения
Срок службы насосов — до 30 лет. Однако отсутствие обслуживания и капитального ремонта значительно сокращает этот срок. Одной их причин преждевременного износа насоса является кавитация.
Определение кавитации
Кавитация – это возникновение в рабочей жидкости пузырьков газа и моментальное их схлопывание. Явление рождается внутри насоса, где давление становится ниже допустимого уровня – давления парообразования рабочей жидкости. Из-за кавитации ломаются даже качественные насосы. В борьбе с вредным процессом поможет так называемый кавитационный запас. Для этого на всасывающем патрубке должно быть минимальное давление.
Данное явление возникает в насосах, когда давление жидкости со стороны всасывающего патрубка уравнивается или становится ниже давления насыщенных паров. Нарушение термодинамического баланса вызывает «закипание» перекачиваемой среды. Из-за этого образуются пустоты, заполненные паром или газом, выделяющимися из жидкости. Действие центробежной силы направляет данную пароводяную смесь в зону нагнетания насоса, где давление среды значительно превышает атмосферное. Из-за этого пузырьки мгновенно разрушаются, выделяя тепло и создавая множественные гидравлические удары высокой энергии.
Помимо снижения напора и производительности насоса, кавитация приводит к эрозионному разрушению рабочих колёс, вала и внутренней поверхности корпуса. При этом агрегат работает с повышенной вибрацией и шумом.
Причины возникновения кавитации в насосах
- Установка насоса на высоте от поверхности перекачиваемой жидкости, превышающей оптимальную;
- Повышенное гидравлическое сопротивление во всасывающем трубопроводе, как следствие его большой протяжённости или малого диаметра;
- Пониженное атмосферное давление на поверхности перекачиваемой среды;
- Высокая температура жидкости;
- Нарушение герметичности соединений всасывающего трубопровода. В результате происходит подсасывание воздуха в системе.
Как бороться с кавитацией
Для защиты агрегатов от кавитации применяются следующие меры:
- Насос опускается ближе к поверхности перекачиваемой жидкости для повышения давления во всасывающем патрубке;
- Увеличивается диаметр и сокращается длина всасывающего трубопровода;
- Снижается сопротивление на всасывающем трубопроводе: убираются изгибы под прямым углом, устанавливаются обратные клапаны и фильтры;
- При допустимости незначительного снижения напора и производительности уменьшается скорость вращения вала;
- Насос устанавливается на оптимальной высоте, которая вычисляется по приведённым в паспорте устройства параметрам.
В паспорте насоса или руководстве по эксплуатации указываются напорные характеристики, в том числе, кавитационный запас насоса. Данный параметр обозначается Δhдоп или NPSHr и выражается в метрах водяного столба. Характеристика отражает высоту столба жидкости, которую насос удерживает во всасывающем трубопроводе. Если расстояние от оси рабочего колеса насоса до поверхности перекачиваемой жидкости будет больше вычисленного по графику допустимого значения, агрегат не сможет работать. В некоторых источниках параметр NPSHr называется требуемым кавитационным запасом. Насос взаимодействует с системой трубопроводов и запорной арматуры, у которых допустимый кавитационный запас обозначается NPSHa и вычисляется по формуле: NPSHa=Hs+(Pa-Pv)/p*g-Hп, где:
- Hs — высота от оси вала насоса до зеркала перекачиваемой жидкости (при расположении насоса ниже уровня жидкости значение будет отрицательным);
- Pa — атмосферное давление;
- Pv — давление насыщенных паров перекачиваемой среды;
- p — плотность жидкости;
- g — ускорение свободного падения;
- Hn — потери напора в трубопроводе.
Для расчётов используются и другие формулы, но значение NPSHa должно превышать допустимый кавитационный запас насоса. Выполнение данного условия — залог долгой и надёжной работы агрегата и всей системы.
Купить насосное оборудование можно в нашем интернет-магазине "Промышленная Автоматизация".
Источник4: industriation.ru
Источник5: 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.
Источник6: www.arkronix.ru