Ce este cavitația pompei și cum să o evitați

Ați auzit vreodată o pompă scoțând zgomote ciudate sau ați observat o scădere a performanței ei? Acestea ar putea fi semne de cavitație a pompei.

Cavitația pompei apare atunci când se formează bule de vapori și se prăbușesc în interiorul unei pompe, provocând daune și eficiență redusă.

Ce este presiunea de vapori

Presiunea de vapori este presiunea exercitată de un vapor în echilibru termodinamic cu fazele sale condensate la o temperatură dată. Pentru lichide, indică tendința de evaporare. Presiunea de vapori mai mare înseamnă că o substanță este mai volatilă.

Ce este cavitația cu pompă

Cavitația pompei este un fenomen care apare atunci când presiunea dintr-un fluid scade sub presiunea sa de vapori, determinând formarea de bule de vapori. Acest lucru se întâmplă de obicei în pompe centrifuge și pompe volumetrice. Pe măsură ce aceste bule se deplasează în zone cu presiune mai mare, ele se prăbușesc violent, creând unde de șoc.

Tipuri de cavitație în pompe

Cavitație prin vaporizare

Cavitația prin vaporizare, cunoscută și sub denumirea de cavitație clasică, apare atunci când presiunea la admisia pompei scade sub presiunea de vapori a fluidului. Acest lucru face ca în apropierea ochiului rotorului să se formeze bule de vapori. Pe măsură ce aceste bule se deplasează în zone cu presiune mai mare, ele se prăbușesc violent, dăunând potențial rotorului și reducând eficiența pompei.

Turbulență Cavitație

Cavitația prin turbulență rezultă din tulburările de curgere la admisia pompei. Îndoirile ascuțite, obstacolele sau configurațiile necorespunzătoare ale conductelor pot crea vârtejuri și zone de joasă presiune în care se formează bule de vapori. Acest tip de cavitație apare adesea în apropierea admisiei pompei și poate provoca eroziunea marginilor anterioare ale rotorului.

Cavitația sindromului Vane

Cavitația sindromului Vane apare atunci când jocul dintre diametrul exterior al rotorului și apa tăiată a carcasei pompei este prea mic. Acest decalaj strâns accelerează fluxul de fluid, creând zone de joasă presiune în care se formează bule de cavitație. De obicei afectează vârfurile palelor rotorului și carcasa pompei din apropierea zonei de refulare.

Cavitație de recirculare internă

Cavitația de recirculare internă apare atunci când o pompă funcționează la debite scăzute, departe de punctul său de cel mai bun randament. Fluidul recirculează în interiorul pompei, creând zone de joasă presiune unde se formează bule de cavitație. Acest tip poate deteriora atât rotorul, cât și carcasa pompei, în special în regiunile dintre carcasa spate a rotorului și carcasă.

Cavitație prin aspirație a aerului

Cavitația de aspirație a aerului rezultă din intrarea aerului în sistemul pompei. Acest lucru se poate întâmpla din cauza scurgerilor în conductele de aspirație, a etanșării necorespunzătoare sau a agitației în vasul de aspirație. Aerul antrenat formează bule care se prăbușesc atunci când sunt supuse la presiuni mai mari în interiorul pompei, provocând daune similare altor tipuri de cavitație.

Cauze comune ale cavitației pompei

Cap de aspirație pozitiv net disponibil (NPSHa)

NPSHa insuficientă este o cauză principală a cavitației pompei. Când capul de aspirație disponibil scade sub nivelul necesar, în lichid se formează bule de vapori. Aceste bule se prăbușesc pe măsură ce intră în zone de presiune mai mare, provocând deteriorarea rotorului pompei și a altor componente.

Probleme cu linia de aspirație

Blocajele, restricțiile sau pierderile excesive prin frecare în conducta de aspirație pot duce la cavitație. Aceste probleme reduc presiunea la admisia pompei, scăzând-o potențial sub presiunea vaporilor lichidului.

Lichide volatile și presiunea vaporilor

Pomparea lichidelor volatile în apropierea presiunii lor de vapori crește riscul de cavitație. Pe măsură ce lichidul se apropie de presiunea de vapori, devine mai susceptibil la formarea de bule.

Funcționare în punctul de cel mai bun punct de eficiență (BEP)

Funcționarea unei pompe centrifugă prea departe de debitul său BEP poate provoca cavitație. Acest lucru se întâmplă adesea atunci când pompa funcționează la debite semnificativ mai mari sau mai mici decât cele proiectate.

Aer sau gaz antrenat

Prezența aerului sau gazului antrenat în lichidul pompat poate duce la efecte asemănătoare cavitației. Aceste bule de gaz se pot prăbuși și pot provoca daune similare cu implozia bulelor de vapori.

Semne ale cavitației pompei

Deteriorarea fizică a componentelor pompei

Cavitația provoacă eroziunea gravă a componentelor pompei. Rotorul prezintă deseori picking și pierderi de material, părând uzat peste durata de viață reală. Carcasa pompei și etanșările pot apărea, de asemenea semne de deteriorare datorita undelor de soc intense produse de colapsul bulelor de vapori.

Zgomot și vibrații anormale

Zgomotul și vibrațiile excesive sunt semne revelatoare ale cavitației. Sunetul seamănă cu pietrișul sau marmura care circulă prin pompă. Nivelurile de vibrație cresc semnificativ, ceea ce poate duce la nealiniere și alte probleme mecanice.

Presiune și debit reduse de refulare

O scădere substanțială a presiunii de refulare și a debitului indică cavitația. Prezența bulelor de vapori în fluid reduce eficiența pompei, ducând la scăderea performanței. Acest efect este vizibil în special la pompele centrifuge.

Defecțiuni frecvente de etanșare și rulmenți

Cavitația accelerează uzura garniturilor și lagărelor. Undele de șoc intense și vibrațiile cauzează defectarea prematură a acestor componente.

Consum instabil de energie

Consumul neregulat de energie este un alt indicator al cavitației. Curentul motorului și consumul de putere fluctuează pe măsură ce pompa se străduiește să mențină performanța. Această instabilitate poate duce la creșterea consumului de energie și la potențialele deteriorări ale motorului.

Cum să preveniți cavitația pompei

Alegerea corectă a pompei cu o marjă NPSHA suficientă

Asigurați-vă că pompa are o marjă adecvată a capului net pozitiv de aspirație disponibil (NPSHA) peste NPSH necesar.
Consultați curbele de performanță și liniile directoare ale producătorilor de pompe pentru a alege o pompă care funcționează eficient în domeniul de aplicare prevăzut.
Luați în considerare factori precum debitul, presiunea capului și proprietățile fluidului atunci când faceți selecția.

Optimizarea proiectării sistemului

Măriți diametrul conductei de aspirație pentru a reduce viteza fluidului și căderile de presiune.
Minimizați fitingurile și supapele din conducta de aspirație pentru a reduce pierderile prin frecare.
Eliminați punctele înalte din conducte care pot prinde vapori.
Asigurați o scufundare adecvată a sursei de aspirație pentru a preveni agitația și antrenarea aerului.
Designul adecvat al țevilor cu tranziții treptate și trasee netede de curgere ajută la menținerea fluxului laminar și a distribuției uniforme a presiunii.

Funcționează pompele aproape de BEP-ul lor

Rulați pompele centrifuge în apropierea punctului de eficiență maxim (BEP) și în intervalul de funcționare permis specificat de producător.
Evitați operarea prea mult la dreapta pe curba pompei, ceea ce poate crește NPSH necesar.
Utilizați variatoare de viteză atunci când este cazul pentru a potrivi puterea pompei la cerințele sistemului, menținând în același timp eficiența optimă.

Menținerea unei presiuni suficiente de aspirație și a unei temperaturi scăzute a lichidului

Mențineți presiunea de aspirație peste presiunea de vapori a fluidului cu o marjă de siguranță adecvată.
Luați în considerare utilizarea pompelor de rapel sau ridicarea sursei de aspirație dacă este necesar.
Controlați temperatura lichidului, deoarece temperaturile mai ridicate cresc presiunea vaporilor și riscul de cavitație.
Asigurați o scufundare adecvată și mențineți niveluri constante de lichid în vasele de aspirație.

Controlul aerului antrenat și ventilația corespunzătoare

Instalați supape de eliberare a aerului în punctele înalte ale sistemului pentru a elimina aerul blocat.
Proiectați și întrețineți corect sistemele de ventilație pentru a preveni acumularea de aer.
Utilizați filtre sau filtre pentru a îndepărta resturile care ar putea cauza scăderi locale de presiune.
Asigurați etanșarea și conexiunile pentru a preveni pătrunderea aerului, în special pe partea de aspirație a pompei.

Monitorizare și întreținere regulată

Implementați o inspecție de rutină și program de întreținere pentru pompe și componentele laterale de aspirație.
Monitorizați semnele de cavitație, cum ar fi zgomot, vibrații sau consum neregulat de energie.
Verificați și curățați în mod regulat filtrele, filtrele și supapele.
Efectuați teste periodice de debit și presiune pentru a verifica performanța pompei.

Întrebări frecvente

Când o pompă cavitează, ce sunet scoate?

O pompă de cavitație produce un zgomot puternic, distinctiv. Adesea sună ca pietriș sau marmură care circulă prin sistem. Zgomotul este descris ca mârâit, huruit sau pietriș. Acest sunet este cauzat de formarea rapidă și prăbușirea bulelor de vapori.

Ce este cavitația pompei din cauza debitului scăzut?

Debit scăzut cavitația apare atunci când lichidul insuficient intră în pompă. Este cauzată de presiunea scăzută sau condițiile de vid ridicat la admisia pompei. Acest lucru „fometează” pompa, ducând la formarea de bule lângă ochiul rotorului. Aceste bule implodează, deteriorând rotorul în timp.

În concluzie

Cavitația pompei este o problemă serioasă care poate deteriora echipamentele și poate reduce eficiența. Înțelegerea cauzelor, recunoașterea simptomelor și implementarea măsurilor preventive sunt cruciale pentru menținerea performanței pompei.

Întreținerea regulată, selecția corectă a pompei și optimizarea designului sistemului sunt cheia pentru evitarea cavitației. Pentru asistență de specialitate, consultați un specialist în pompe pentru a asigura performanța optimă a sistemului.