Wat is pompcavitatie en hoe kunt u dit vermijden?

Heeft u ooit een pomp vreemde geluiden horen maken of een verminderde prestatie opgemerkt? Dit kunnen tekenen zijn van pompcavitatie.

Pompcavitatie treedt op wanneer zich dampbellen vormen en instorten in een pomp, waardoor schade en verminderde efficiëntie ontstaan.

Wat is dampdruk

Dampdruk is de druk die wordt uitgeoefend door een damp in thermodynamisch evenwicht met zijn gecondenseerde fasen bij een gegeven temperatuur. Voor vloeistoffen geeft dit de neiging tot verdampen aan. Een hogere dampspanning betekent dat een stof vluchtiger is.

Wat is pompcavitatie

Pompcavitatie is een fenomeen dat optreedt wanneer de druk in een vloeistof onder de dampdruk daalt, waardoor dampbellen ontstaan. Dit gebeurt doorgaans bij centrifugaalpompen en verdringerpompen. Terwijl deze bellen naar gebieden met hogere druk bewegen, storten ze met geweld in, waardoor schokgolven ontstaan.

Soorten cavitatie in pompen

Verdamping Cavitatie

Verdampingcavitatie, ook wel klassieke cavitatie genoemd, treedt op wanneer de druk bij de pompinlaat onder de dampdruk van de vloeistof daalt. Hierdoor vormen zich dampbellen nabij het rotoroog. Terwijl deze bellen naar gebieden met een hogere druk bewegen, storten ze met geweld in, waardoor mogelijk de waaier wordt beschadigd en de pompefficiëntie wordt verminderd.

Turbulentie Cavitatie

Turbulentiecavitatie is het gevolg van stromingsverstoringen in de pompinlaat. Scherpe bochten, obstakels of onjuiste leidingconfiguraties kunnen wervels en lagedrukgebieden veroorzaken waar dampbellen ontstaan. Dit type cavitatie komt vaak voor nabij de pompinlaat en kan erosie van de voorranden van de waaier veroorzaken.

Cavitatie van het Vane-syndroom

Vane-syndroomcavitatie treedt op wanneer de speling tussen de buitendiameter van de waaier en het water van het pomphuis te klein is. Deze nauwe opening versnelt de vloeistofstroom, waardoor lagedrukzones ontstaan waar zich cavitatiebellen vormen. Het beïnvloedt meestal de bladpunten van de waaier en het pomphuis nabij het afvoergebied.

Interne recirculatiecavitatie

Interne recirculatiecavitatie treedt op wanneer een pomp werkt met lage stroomsnelheden, ver verwijderd van het beste efficiëntiepunt. Vloeistof circuleert in de pomp, waardoor lagedrukgebieden ontstaan waar zich cavitatiebellen vormen. Dit type kan zowel de waaier als het pomphuis beschadigen, vooral in de gebieden tussen de achtermantel van de waaier en het huis.

Luchtaanzuiging Cavitatie

Cavitatie door luchtaanzuiging ontstaat doordat lucht het pompsysteem binnendringt. Dit kan gebeuren als gevolg van lekkages in de aanzuigleidingen, onjuiste afdichting of wervelingen in het aanzuigvat. De meegevoerde lucht vormt bellen die instorten wanneer ze worden blootgesteld aan hogere drukken in de pomp, waardoor schade ontstaat die vergelijkbaar is met andere soorten cavitatie.

Veelvoorkomende oorzaken van pompcavitatie

Onvoldoende netto positieve zuigkop beschikbaar (NPSHa)

Onvoldoende NPSHa is een primaire oorzaak van pompcavitatie. Wanneer de beschikbare zuighoogte onder het vereiste niveau komt, vormen zich dampbellen in de vloeistof. Deze bellen storten in als ze zones met hogere druk binnendringen, waardoor schade aan de pompwaaier en andere componenten ontstaat.

Problemen met de zuigleiding

Verstoppingen, beperkingen of overmatige wrijvingsverliezen in de zuigleiding kunnen tot cavitatie leiden. Deze problemen verminderen de druk bij de pompinlaat, waardoor deze mogelijk onder de dampdruk van de vloeistof komt.

Vluchtige vloeistoffen en dampdruk

Het verpompen van vluchtige vloeistoffen dichtbij hun dampdruk verhoogt het risico op cavitatie. Naarmate de vloeistof de dampdruk nadert, wordt deze gevoeliger voor belvorming.

Werkend op basis van het beste efficiëntiepunt (BEP)

Als u een centrifugaalpomp te ver van de BEP-stroom laat draaien, kan dit cavitatie veroorzaken. Dit gebeurt vaak wanneer de pomp werkt met een debiet dat aanzienlijk hoger of lager is dan ontworpen.

Meegevoerde lucht of gas

De aanwezigheid van meegevoerde lucht of gas in de verpompte vloeistof kan tot cavitatie-achtige effecten leiden. Deze gasbellen kunnen instorten en schade veroorzaken die vergelijkbaar is met de implosie van dampbellen.

Tekenen van pompcavitatie

Fysieke schade aan pomponderdelen

Cavitatie veroorzaakt ernstige erosie van pomponderdelen. De waaier vertoont vaak putjes en materiaalverlies, waardoor het lijkt alsof deze na zijn werkelijke levensduur versleten is. Het pomphuis en de afdichtingen kunnen ook tekenen van schade vertonen als gevolg van de intense schokgolven die worden veroorzaakt door instortende dampbellen.

Abnormaal geluid en trillingen

Overmatig geluid en trillingen zijn veelbetekenende tekenen van cavitatie. Het geluid lijkt op grind of knikkers die door de pomp circuleren. De trillingsniveaus nemen aanzienlijk toe, wat mogelijk kan leiden tot verkeerde uitlijning en verdere mechanische problemen.

Verminderde persdruk en stroom

Een aanzienlijke daling van de afvoerdruk en het debiet duidt op cavitatie. De aanwezigheid van dampbellen in de vloeistof vermindert de efficiëntie van de pomp, wat leidt tot verminderde prestaties. Dit effect is vooral merkbaar bij centrifugaalpompen.

Frequente defecten aan afdichtingen en lagers

Cavitatie versnelt de slijtage van afdichtingen en lagers. De intense schokgolven en trillingen veroorzaken voortijdig falen van deze componenten.

Onstabiel stroomverbruik

Een onregelmatig stroomverbruik is een andere indicator van cavitatie. De motorstroom en het opgenomen vermogen fluctueren naarmate de pomp moeite heeft om de prestaties op peil te houden. Deze instabiliteit kan leiden tot een verhoogd energieverbruik en mogelijke motorschade.

Hoe u pompcavitatie kunt voorkomen

Juiste pompselectie met voldoende NPSHA-marge

• Zorg ervoor dat de pomp voldoende Net Positive Suction Head Available (NPSHA)-marge heeft boven de vereiste NPSH.
• Raadpleeg de prestatiecurves en richtlijnen van de pompfabrikant om een pomp te kiezen die efficiënt werkt binnen het beoogde toepassingsbereik.
• Houd bij het maken van de keuze rekening met factoren zoals debiet, opvoerdruk en vloeistofeigenschappen.

Systeemontwerp optimaliseren

• Vergroot de diameter van de zuigleiding om de vloeistofsnelheid en drukval te verminderen.
• Minimaliseer fittingen en kleppen in de zuigleiding om wrijvingsverliezen te verminderen.
• Elimineer hoge punten in de leidingen waar damp kan worden vastgehouden.
• Zorg voor voldoende onderdompeling van de zuigbron om vortexen en luchtinsluiting te voorkomen.
• Een goed leidingontwerp met geleidelijke overgangen en vloeiende stromingspaden draagt bij aan het handhaven van een laminaire stroming en een uniforme drukverdeling.

Pompen bedienen dichtbij hun BEP

• Laat centrifugaalpompen draaien in de buurt van hun Best Efficiency Point (BEP) en binnen het toegestane bedrijfsbereik dat door de fabrikant is gespecificeerd.
• Voorkom dat u te ver naar rechts op de pompcurve werkt, waardoor de vereiste NPSH kan stijgen.
• Gebruik indien nodig aandrijvingen met variabele snelheid om het pompvermogen af te stemmen op de systeemvereisten, terwijl een optimaal rendement behouden blijft.

Handhaven van voldoende zuigdruk en lage vloeistoftemperatuur

• Houd de zuigdruk boven de dampdruk van de vloeistof, met voldoende veiligheidsmarge.
• Overweeg het gebruik van boosterpompen of het verhogen van de zuigbron indien nodig.
• Controleer de vloeistoftemperatuur, aangezien hogere temperaturen de dampdruk en het cavitatierisico verhogen.
• Zorg voor een goede onderdompeling en zorg voor consistente vloeistofniveaus in zuigvaten.

Controle van meegevoerde lucht en goede ventilatie

• Installeer ontluchtingskleppen op hoge punten in het systeem om opgesloten lucht te verwijderen.
• Ontwerp en onderhoud ventilatiesystemen op de juiste manier om luchtophoping te voorkomen.
• Gebruik zeven of filters om vuil te verwijderen dat plaatselijk drukverlies kan veroorzaken.
• Zorg voor goede afdichtingen en aansluitingen om het binnendringen van lucht te voorkomen, vooral aan de zuigzijde van de pomp.

Regelmatige controle en onderhoud

• Implementeer een routine-inspectie- en onderhoudsprogramma voor pompen en componenten aan de zuigzijde.
• Controleer op tekenen van cavitatie, zoals lawaai, trillingen of een onregelmatig stroomverbruik.
• Controleer en reinig regelmatig filters, zeven en kleppen.
• Voer periodieke stroom- en druktests uit om de pompprestaties te verifiëren.

Veelgestelde vragen

Welk geluid maakt een pomp wanneer deze caviteert?

Een caviterende pomp produceert een luid, kenmerkend geluid. Het klinkt vaak alsof er grind of knikkers door het systeem circuleren. Het geluid wordt omschreven als grommend, rommelend of grindachtig. Dit geluid wordt veroorzaakt door de snelle vorming en ineenstorting van dampbellen.

Wat is pompcavitatie als gevolg van een laag debiet?

Cavitatie met laag debiet treedt op wanneer er onvoldoende vloeistof in de pomp komt. Het wordt veroorzaakt door lage druk of hoog vacuüm bij de pompinlaat. Hierdoor wordt de pomp "uitgehongerd", wat leidt tot belvorming nabij het rotoroog. Deze bellen imploderen en beschadigen na verloop van tijd de waaier.

Ten slotte

Pompcavitatie is een ernstig probleem dat apparatuur kan beschadigen en de efficiëntie kan verminderen. Het begrijpen van de oorzaken, het herkennen van symptomen en het implementeren van preventieve maatregelen zijn van cruciaal belang voor het behoud van de pompprestaties.

Regelmatig onderhoud, de juiste pompselectie en optimalisatie van het systeemontwerp zijn van cruciaal belang om cavitatie te voorkomen. Raadpleeg voor deskundige hulp een pompspecialist om optimale systeemprestaties te garanderen.