Кавитация в насосе

- ЧТО ТАКОЕ КАВИТАЦИЯ?
- КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ЧТО НАСОС КАВИТИРУЕТ?
- КАК ПРЕДОТВРАТИТЬ КАВИТАЦИЮ?
- КРИТИЧЕСКИЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС NPSH3.
- КАВИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС НАСОСА. ДОПУСКАЕМЫЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС NPSHR.
- КАК РАССЧИТАТЬ РАСПОЛАГАЕМЫЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС NPSHА?
- КАК ВЫБРАТЬ НАСОС С ТРЕБУЕМЫМ КАИТАЦИОННЫМ ЗАПАСОМ NPSHR?

КАВИТАЦИЯ - Кавитация - это явление, при котором давление жидкости снижается до значения ниже давления насыщенного пара жидкости, что приводит к образованию в жидкости небольших полостей, заполненных паром. Под воздействием более высокого давления эти полости, называемые «пузырьками» или «кавернами», схлопываются. При этом образовываются локальные микро гидравлические удары. Давление в зонах гидроудара может достигать высоких значений, до 1000 атм.

ПОЧЕМУ ПРОИСХОДИТ КАВИТАЦИЯ В НАСОСЕ

Когда пузыри уходят дальше в область с более высоким давлением, они схлопываются. В этом месте возникает местный гидравлический удар, давление внутри этих микрозон может достигать очень высокого значения.
Этот местный гидроудар вызывает удаление материала из рабочего колеса, что называется эрозией .

ПРИЗНАКИ КАВИТАЦИИ В НАСОСЕ

ШУМ И ВИБРАЦИЯ
СНИЖЕНИЕ НАПОРА НАСОСА
ОТСУТСТВИЕ ИЛИ НЕСТАБИЛЬНАЯ ПОДАЧА НАСОСА
ЭРОЗИЯ РАБОЧЕГО КОЛЕСА
ПОКАЗАНИЯ ВАКУУМОМЕРА

ШУМ И ВИБРАЦИЯ

От насоса исходит очень специфический резкий звук, похожий на грохот камней.

ЭРОЗИЯ

Erosion of impeller is a mechanical damages of impellers.

ПОЧЕМУ ПРОИСХОДИТ КАВИТАЦИЯ В НАСОСЕ?

Температура кипения жидкости зависит от температуры и давления.
При нормальном атмосферном давлении (на уровне моря) вода закипает при температуре 100 С.
С падением давления температура кипения также снижается.
На входе в рабочее колесо всегда присутствует зона низкого давления.
Если давление достаточно низкое, вода закипит при комнатной температуре.
Если давление на входе в РК достаточно низкое, это приводит к появлению в жидкости пузырьков пара.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ НАПОР НА ВСАСЫВАНИИ (NPSH) ИЛИ КАВИТАЦИЛННЫЙ ЗАПАС - это превышение полного давления жидкости на входе в насос над давлением ее насыщенного пара.

Схема иллюстрирует определение NPSH.

NPSH (net positive suction head) and cavitation are described in great detail, along with a number of examples. NPSH is one of the least-understood principles of pump hydraulics and is the cause for a great many pump problems. It is also often mistakenly blamed for other unrelated pump problems that nevertheless have similar symptoms, such as air in a pump system or misalignment.

ЧИСТАЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ВСАСЫВАЮЩАЯ ГОЛОВКА 3% (NPSH3)

КРИТИЧЕСКИЙ КАВИТАЦИЛОННЫЙ ЗАПАС ИЛИ 3-Х ПРОЦЕНТНЫЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС NPSH3%

При выборе насоса мы прежде всего используем напорную характеристику Q-H.

Прежде всего мы обращаем внимание на напор, КПД, потребляемую мощность, но не всегда обращают внимание на кав. запас NPSHR.

КАВИТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА

ИСПЫТАНИЕ НА КАВИТАЦИЮ НАСОСА

Порядок проведения кавитационных испытаний насоса.

NPSH 3 определяется для различных значений подачи насоса.

При определённом режиме работы насоса (рабочей точки) Q-H понижается давление на входе в насос. Это делается либо при помощи задвижки на входе либо при помощи вакуумного насоса?

На графике мы видим, что при снижении давления напор насоса остается стабильным. Но в какой-то момент напор насоса начинает падать. Когда напор насоса падает на 3% от постоянного значения, значение входного давления и соответствующее значение NPSH фиксируется. Это значение NPSH составляет NPSH3%. эта процедура повторяется для нескольких значений расхода насоса. Напор насоса падает потому что образовавшаяся каверна из пузырьков достаточно велика и блокирует часть канала рабочего колеса и лопасть насоса и лопасти насоса работают неполной поверхностью.

Например:

Q = 2338 м3 / ч и 1458 м3 / ч.

После измерения NPSH3 для разных подач от правой границы рабочего диапазона до минимального расхода насоса, все точки наносятся на график: горизонтальная ось - подача насоса, вертикальная ось - NPSH3. Все точки соединены сплайном и получена кривая NPSH3.

NPSH3 и NPSHR в чем разница?

NPSH3 - соответствует моменту, снижения напора насоса на 3 %. Это происходит когда в насосе начинается развитая кавитация и газовая каверна имеет размер достаточный для того чтобы заблокировать часть канала рабочего колеса. Лопатка насоса работает не по всей длине поэтому происходит снижение напора насоса на 3% начинается эрозионный износ рабочего колеса.

Чтобы предотвратить кавитацию, которая влияет на характеристику QH насоса, нам необходимо знать значение, при котором насос не будет кавитировать.

Производитель насоса должен указать минимальное значение NPSH, когда в насосе начинается кавитация, т.е. NPSH3.

На практике , нам нужен NPSH с некоторым запасом, который нам гарантирует отсутствие развитой кавитации в насосе.

Этот параметр называется NPSHR (ТРЕБУЕМЫЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС). Как правило он и приводится в каталогах производителей.

Допускаемый кавитационный запас NPSHR.

Выбирается относительно критического кавитационного запаса NPSH3 с неким запасом.

В соответствии с ГОСТ 6134 на испытания насосов допускаемый кавитационный запас может быть рассчитан NPSHR=(1..1.3)xNPSH3. Коэффициент может быть выбран в диапазоне от 1 до 1,3.

Также запас может выбираться в зависимости от материала рабочего колеса или в зависимости от области применения насоса и его мощности.

Типовая характеристика NPSHR из каталога для трех различных диаметров рабочего колеса.

Что нужно помнить о кавитационном запасе NPSH.

Форма NPSHR резко возрастает при увеличении подачи. Проверяйте NPSHR не только при номинальной подаче, но и при максимальном подаче.
Рабочее колесо меньшего диаметра имеет больший NPSH. Это необходимо помнить, когда вы собираетесь подрезать рабочее колесо. Также необходимо проверять NPSHR при выборе рабочего колеса меньшего диаметра.
NPSH зависит от скорости вращения. При увеличении частоты вращения NPSH растет в квадратичной зависимости.

РАСПОЛАГАЕМЫЙ КАИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС СИСТЕМЫ NPSHA

NPSHA = Hатм - или + Hвсас - H паров - H потерь

Для стандартных условий - вода при температуре 20 С эту формулу можно упростить.

NPSHA = 10 - или + H всас - H паров - Н потерь

NPSHA = 10 + H всас - H паров - Н потерь

NPSHA = 10 - H всас - H паров - Н потерь

УСЛОВИЕ РАБОТЫ НАСОСА БЕЗ КАВИТАЦИИ

NPSHA> NPSHR

ХАРАКТЕРИСТИКИ NPSH

Если уровень жидкости во всасывающем баке падает, NPSHA понижается. В какой-то момент не выполняется главное условие NPSHR< NPSHA. Может начаться кавитация

КАК ПРИНЯТЬ КАВИТАЦИЯ СЧЕТА ПРИ ВЫБОРЕ НАСОСА

НЕ ЗАБЫВАЙТЕ ПРОВЕРЯТЬ КАВИТАЦИЛННЫЙ ЗАПАС ПРИ ВЫБОРЕ НАСОСА

ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ БЕЗКАВИТАЦИОННОЙ РАБОТЫ НАСОСА

NPSHA> NPSHR

NPSHR (в запросе)> NPSHR (выбранного насоса)

ЕСЛИ ЭТО УСЛОВИЕ НЕВЫПОЛНЯЕТСЯ.

NPSHR ВЫШЕ ТРЕБУЕМОГО ЗНАЧЕНИЯ. ЧТО ДЕЛАТЬ?

Выберите насос с более низким NPSHR.

Это может быть насос с меньшим КПД.

Насос другого типа. Насос с рабочим колесом двойного входа взамен консольного насоса.

Насосы с колесом двойного входа имеют лучшие кавитационные характеристики, меньший NPSH.

Выберете насос с меньшей частотой вращения.

ЕСЛИ ВЫБИРАЕТСЯ НАСОС С ПОДРЕЗАННЫМ РАБОЧИМ КОЛЕСОМ.

ИСПОЛЬЗУЙТЕ КАВИТАЦИОННУЮ ХАРАКТЕРИТИКУ ДЛЯ СООТВЕТСТВУЮЩЕГО ДИАМЕТРА РАБОЧЕГО КОЛЕСА

Что делать если в насосе кавитация?

СЛИШКОМ НИЗКИЙ УРОВЕНЬ ЖИДКОСТИ ВО ВСАСЫВАЮЩЕМ БАКЕ. ПОВЫСИТЬ УРОВЕНЬ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ.
НАСОС РАБОТАЕТ С БОЛЬШОЙ ПОДАЧЕЙ NPSHR СЛИШКОМ ВЫСОКИЙ. НАСОС МОЖЕТ БЫТЬ ПЕРЕРАЗМЕРЕН. УМЕНЬШИТЕ ПОТОК ПРИ ПОМОЩИ ДРОССЕЛИРОВАНИЯ.
ВСАСЫВАЮЩИЙ ФИЛЬТР ЗАСОРЕН. ОЧИСТИТЕ ФИЛЬТР.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ВСАСЫВАЮЩЕЙ ЛИНИИ СЛИШКОМ ВЫСОКО. УВЕЛИЧИВАЙТЕ ДИАМЕТР ВСАСЫВАЮЩЕЙ ЛИНИИ. УМЕНЬШИТЕ ЧИСЛО ИЗГИБОВ.
ЗАДВИЖКА НА ВСАСЫВАЮЩЕЙ ЛИНИИ НЕ ПОЛНОСТЬЮ ОТКРЫТА ИЛИ ЗАКЛИНИЛА. ПРОВЕРЬТЕ ЗАДВИЖКИ НА ВСАСЫВАЮЩЕЙ ЛИНИИ.