Cavitation bơm là gì và làm thế nào để tránh nó

Bạn đã bao giờ nghe thấy một chiếc máy bơm phát ra tiếng động lạ hoặc nhận thấy hiệu suất của nó giảm sút chưa? Đây có thể là dấu hiệu của hiện tượng xâm thực bơm.

Xâm thực bơm xảy ra khi bong bóng hơi hình thành và xẹp xuống bên trong máy bơm, gây hư hỏng và giảm hiệu suất.

Áp suất hơi là gì

Áp suất hơi là áp suất do hơi tạo ra ở trạng thái cân bằng nhiệt động với các pha ngưng tụ của nó ở nhiệt độ nhất định. Đối với chất lỏng, nó cho thấy xu hướng bay hơi. Áp suất hơi cao hơn có nghĩa là một chất dễ bay hơi hơn.

Cavitation bơm là gì

Xâm thực bơm là hiện tượng xảy ra khi áp suất trong chất lỏng giảm xuống dưới áp suất hơi của nó, gây ra sự hình thành bong bóng hơi. Điều này thường xảy ra ở máy bơm ly tâm và máy bơm chuyển tích cực. Khi những bong bóng này di chuyển đến khu vực có áp suất cao hơn, chúng sụp đổ dữ dội, tạo ra sóng xung kích.

Các loại Cavitation trong máy bơm

Cavitation bay hơi

Xâm thực bay hơi, còn được gọi là xâm thực cổ điển, xảy ra khi áp suất ở đầu vào máy bơm giảm xuống dưới áp suất hơi của chất lỏng. Điều này làm cho bong bóng hơi hình thành gần mắt cánh quạt. Khi những bong bóng này di chuyển đến khu vực có áp suất cao hơn, chúng sẽ xẹp xuống dữ dội, có khả năng làm hỏng bánh công tác và làm giảm hiệu suất của máy bơm.

Cavitation hỗn loạn

Sự tạo bọt hỗn loạn là kết quả của sự xáo trộn dòng chảy ở đầu vào máy bơm. Những khúc cua gấp, vật cản hoặc cấu hình đường ống không phù hợp có thể tạo ra các xoáy và vùng áp suất thấp nơi hình thành bong bóng hơi. Kiểu tạo bọt này thường xảy ra gần đầu vào của máy bơm và có thể gây xói mòn các cạnh đầu của cánh quạt.

Hội chứng Vane Cavitation

Hội chứng xâm thực cánh quạt xảy ra khi khe hở giữa đường kính ngoài của bánh công tác và nước cắt của vỏ máy bơm quá nhỏ. Khe hở chặt chẽ này làm tăng tốc dòng chất lỏng, tạo ra các vùng áp suất thấp nơi hình thành bong bóng xâm thực. Nó thường ảnh hưởng đến đầu lưỡi cánh quạt và vỏ máy bơm gần khu vực xả.

Cavitation tuần hoàn nội bộ

Cavitation tuần hoàn bên trong xảy ra khi máy bơm hoạt động ở tốc độ dòng chảy thấp, cách xa điểm hiệu quả tốt nhất của nó. Chất lỏng tuần hoàn bên trong máy bơm, tạo ra các vùng áp suất thấp nơi hình thành bọt khí. Loại này có thể làm hỏng cả cánh quạt và vỏ máy bơm, đặc biệt là ở các khu vực giữa tấm che phía sau cánh quạt và vỏ.

Cavitation hút không khí

Tạo bọt khí là kết quả của không khí đi vào hệ thống bơm. Điều này có thể xảy ra do rò rỉ đường ống hút, bịt kín không đúng cách hoặc bị xoáy trong bình hút. Không khí bị cuốn vào tạo thành các bong bóng vỡ ra khi chịu áp suất cao hơn trong máy bơm, gây ra hư hỏng tương tự như các loại tạo bọt khác.

Nguyên nhân phổ biến của Cavitation bơm

Không đủ đầu hút dương thực (NPSHa)

NPSHa không đủ là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng xâm thực bơm. Khi đầu hút sẵn có giảm xuống dưới mức yêu cầu, bọt hơi sẽ hình thành trong chất lỏng. Những bong bóng này vỡ ra khi chúng đi vào vùng áp suất cao hơn, gây hư hỏng cho cánh bơm và các bộ phận khác.

Các vấn đề về đường hút

Sự tắc nghẽn, hạn chế hoặc tổn thất ma sát quá mức trong đường hút có thể dẫn đến hiện tượng xâm thực. Những vấn đề này làm giảm áp suất ở đầu vào máy bơm, có khả năng làm giảm áp suất xuống dưới áp suất hơi của chất lỏng.

Chất lỏng dễ bay hơi và áp suất hơi

Bơm chất lỏng dễ bay hơi gần áp suất hơi của chúng làm tăng nguy cơ tạo bọt. Khi chất lỏng đạt đến áp suất hơi, nó sẽ dễ hình thành bong bóng hơn.

Vận hành Điểm hiệu quả tốt nhất (BEP)

Chạy máy bơm ly tâm quá xa dòng BEP của nó có thể gây ra hiện tượng xâm thực. Điều này thường xảy ra khi máy bơm hoạt động ở tốc độ dòng chảy cao hơn hoặc thấp hơn đáng kể so với thiết kế.

Không khí hoặc khí bị cuốn vào

Sự hiện diện của không khí hoặc khí bị cuốn vào chất lỏng được bơm có thể dẫn đến các hiệu ứng giống như bọt khí. Những bong bóng khí này có thể sụp đổ và gây ra thiệt hại tương tự như vụ nổ bong bóng hơi.

Dấu hiệu xâm thực bơm

Thiệt hại vật lý đối với các bộ phận của máy bơm

Cavitation gây xói mòn nghiêm trọng các bộ phận của máy bơm. Bánh công tác thường có biểu hiện rỗ và hao hụt vật liệu, có vẻ như bị mòn quá tuổi thọ sử dụng thực tế. Vỏ máy bơm và vòng đệm cũng có thể có dấu hiệu hư hỏng do sóng xung kích mạnh do bong bóng hơi vỡ ra.

Tiếng Ồn và Rung Bất Thường

Tiếng ồn và độ rung quá mức là dấu hiệu nhận biết của hiện tượng xâm thực. Âm thanh giống như sỏi hoặc viên bi lưu thông qua máy bơm. Mức độ rung tăng đáng kể, có khả năng dẫn đến sai lệch và các vấn đề cơ học khác.

Giảm áp suất và lưu lượng xả

Áp suất xả và tốc độ dòng chảy giảm đáng kể cho thấy hiện tượng xâm thực. Sự hiện diện của bọt hơi trong chất lỏng làm giảm hiệu suất của máy bơm, dẫn đến giảm hiệu suất. Hiệu ứng này đặc biệt đáng chú ý ở máy bơm ly tâm.

Lỗi vòng bi và vòng bi thường xuyên

Cavitation làm tăng tốc độ mài mòn trên vòng đệm và vòng bi. Sóng xung kích và rung động mạnh khiến các bộ phận này sớm bị hỏng.

Tiêu thụ điện năng không ổn định

Tiêu thụ điện năng thất thường là một dấu hiệu khác của hiện tượng xâm thực. Dòng điện động cơ và công suất tiêu thụ dao động khi máy bơm cố gắng duy trì hiệu suất. Sự mất ổn định này có thể dẫn đến việc sử dụng năng lượng tăng lên và có thể gây hư hỏng động cơ.

Làm thế nào để ngăn chặn hiện tượng xâm thực máy bơm

Lựa chọn máy bơm phù hợp với mức ký quỹ NPSHA đủ

• Đảm bảo máy bơm có đủ giới hạn Đầu hút dương ròng có sẵn (NPSHA) trên NPSH yêu cầu.
• Tham khảo đường cong hiệu suất và hướng dẫn của nhà sản xuất máy bơm để chọn máy bơm hoạt động hiệu quả trong phạm vi ứng dụng dự kiến.
• Xem xét các yếu tố như tốc độ dòng chảy, áp suất đầu và tính chất chất lỏng khi thực hiện lựa chọn.

Tối ưu hóa thiết kế hệ thống

• Tăng đường kính ống hút để giảm vận tốc chất lỏng và giảm áp suất.
• Giảm thiểu các phụ kiện và van trong đường hút để giảm tổn thất do ma sát.
• Loại bỏ các điểm cao trong đường ống có thể gây đọng hơi.
• Đảm bảo nguồn hút được nhấn chìm vừa đủ để tránh hiện tượng xoáy và cuốn không khí.
• Thiết kế đường ống phù hợp với sự chuyển tiếp dần dần và đường dẫn dòng chảy trơn tru giúp duy trì dòng chảy tầng và phân bổ áp suất đồng đều.

Vận hành máy bơm gần với BEP của họ

• Chạy máy bơm ly tâm gần Điểm hiệu quả tốt nhất (BEP) và trong phạm vi hoạt động cho phép do nhà sản xuất chỉ định.
• Tránh vận hành quá xa bên phải đường cong của máy bơm, điều này có thể làm tăng NPSH cần thiết.
• Sử dụng các bộ truyền động tốc độ thay đổi khi thích hợp để điều chỉnh công suất bơm phù hợp với nhu cầu của hệ thống trong khi vẫn duy trì hiệu quả tối ưu.

Duy trì đủ áp suất hút và nhiệt độ chất lỏng thấp

• Giữ áp suất hút cao hơn áp suất hơi của chất lỏng với mức an toàn thích hợp.
• Cân nhắc sử dụng máy bơm tăng áp hoặc nâng cao nguồn hút nếu cần.
• Kiểm soát nhiệt độ chất lỏng, vì nhiệt độ cao hơn sẽ làm tăng áp suất hơi và nguy cơ tạo bọt.
• Đảm bảo ngập nước thích hợp và duy trì mức chất lỏng ổn định trong bình hút.

Kiểm soát không khí cuốn theo và thông gió thích hợp

• Lắp van xả khí tại các điểm cao trong hệ thống để loại bỏ không khí bị mắc kẹt.
• Thiết kế và bảo trì hệ thống thông gió hợp lý để ngăn chặn sự tích tụ không khí.
• Sử dụng bộ lọc hoặc bộ lọc để loại bỏ các mảnh vụn có thể gây giảm áp suất cục bộ.
• Đảm bảo các mối nối và vòng bịt kín để ngăn không khí xâm nhập, đặc biệt là ở phía hút của máy bơm.

Giám sát và bảo trì thường xuyên

• Thực hiện chương trình kiểm tra và bảo trì định kỳ cho máy bơm và các bộ phận bên hút.
• Theo dõi các dấu hiệu xâm thực như tiếng ồn, độ rung hoặc mức tiêu thụ điện năng thất thường.
• Thường xuyên kiểm tra và làm sạch bộ lọc, bộ lọc và van.
• Thực hiện kiểm tra lưu lượng và áp suất định kỳ để xác minh hiệu suất của máy bơm.

Câu hỏi thường gặp

Khi máy bơm hoạt động thì nó phát ra âm thanh gì?

Máy bơm tạo bọt tạo ra tiếng ồn lớn và đặc biệt. Nó thường phát ra âm thanh giống như sỏi hoặc viên bi đang lưu thông trong hệ thống. Tiếng ồn được mô tả là gầm gừ, ầm ầm hoặc chói tai. Âm thanh này được tạo ra bởi sự hình thành và sụp đổ nhanh chóng của bong bóng hơi.

Hiện tượng xâm thực bơm do lưu lượng thấp là gì?

Xâm thực dòng chảy thấp xảy ra khi không đủ chất lỏng đi vào máy bơm. Nguyên nhân là do áp suất thấp hoặc điều kiện chân không cao ở đầu vào máy bơm. Điều này khiến máy bơm “chết đói”, dẫn đến hình thành bong bóng gần mắt cánh quạt. Những bong bóng này nổ tung, làm hỏng cánh quạt theo thời gian.

Tóm lại là

Xâm thực máy bơm là một vấn đề nghiêm trọng có thể làm hỏng thiết bị và làm giảm hiệu suất. Hiểu nguyên nhân, nhận biết các triệu chứng và thực hiện các biện pháp phòng ngừa là rất quan trọng để duy trì hiệu suất của máy bơm.

Bảo trì thường xuyên, lựa chọn máy bơm thích hợp và tối ưu hóa thiết kế hệ thống là chìa khóa để tránh hiện tượng xâm thực. Để được hỗ trợ từ chuyên gia, hãy tham khảo ý kiến của chuyên gia về máy bơm để đảm bảo hiệu suất hệ thống tối ưu.