Кавитация насосов: Кавитации в насосах

Содержание

Кавитации в насосах

В этой статье я хотел бы снова коснуться такой важной темы при работе насосного оборудования, как кавитация. Однажды мы уже рассматривали вопрос кавитации и способ борьбы с ней, который предложил производитель Blackmer. Вы можете посмотреть эту статью здесь https://tehnogrupp.com/blog/kavitatsiya-v-nasosnykh-ustanovkakh

В этой же статье мы рассмотрим вопрос кавитации более полно, не привязываясь к конкретному производителю. В процессе работы мы очень часто сталкиваемся со следующими вопросами наших Покупателей: «Насос работает на жидкости без абразива и твердых включений (в некоторых случаях перекачивает очищенную питьевую воду), но насос почему-то щелкает, трещит, как будто перекачивает камни, а при разборе насоса у него такое состояние, что складывается впечатление, что он правда камни перекачивал. В чем причина?» Фото разобранного насоса представлено ниже:

А причина здесь в таком физическом явлении, как кавитация. Удивительно, но многие пользователи насосного оборудования вообще не слышали о таком явлении, хотя насосов оно отправило на свалку не мало. И всегда находилось какое-то оправдание данной поломке. То фильтр не тот установили, то качество насоса плохое, то жидкость не ту перекачивали. Хотя, пожалуй, после неправильной центровки вала это следующая по распространённости причина поломки насосов.

В чем причина возникновения кавитации и как она «ломает» насос?

Любой гидравлический насос можно условно разделить на 2 части – это сторона всасывания жидкости и сторона нагнетания. Если на стороне всасывания давление жидкости опустится до давления насыщения паров, то в жидкости начинают образовываться пузырьки пара и чем ниже давление, тем больше пузырьков начинает образовываться в жидкости. Проще говоря жидкость на стороне всасывания начинает «кипеть». Я думаю, не для кого не секрет, что температура закипания воды в горах ниже, чем над уровнем моря. Это связано с тем, что давление атмосферы в горах ниже. Например, на самой высокой горе Эверест оно составляет ~0,3 бар и вода начинает закипать уже при температуре около 70С. Так и на стороне всасывания насоса давление может быть значительно ниже атмосферного. В итоге жидкость начинает «закипать» с образованием пузырьков пара. Затем жидкость перемещается в область нагнетания насоса, где давление выше атмосферного и пузырьки «схлапываются» с образованием ударной волны. В некоторых случаях давление при таком гидроударе может превышать 10000 бар. Естественно, что насосное оборудование не рассчитано на такие нагрузки и возникают повреждения, которые мы уже видели на фото выше.

Как бороться с кавитацией?

Стоит отметить, что чугун, из которого производится большая часть насосов, справляется с кавитацией плохо из-за быстрого разрушения графитных включений. Из относительно доступных материалов кавитации некоторое время может противостоять нержавеющая сталь. Также для уменьшения физических последствий кавитации используют различные твердые напыления и закалку наиболее уязвимых частей насоса, чтобы повысить сопротивление деформации верхнего слоя металла. Стоит отметить, что в производстве насосов данные методы используются нечасто, т.к. они дороги и неэффективны. Даже самый прочный материал не способен долго противостоять кавитации, а использование более стойких материалов, в большинстве случаев, нужно лишь для того, чтобы минимизировать ущерб насосу, если по той или иной причине он начал «кавитировать».

К счастью, кавитацию в насосе можно предупредить и для этого существуют специальные формулы. Кроме того, каждый насос имеет заявленный производителем кавитационный запас (NPSH: Net Positive Suction Head — чистый гидравлический напор). Различают NPSHа и NPSHr, где первое реальное значение подпора на всасывающем патрубке, а второе – требуемое давление подпора для работы насоса с кавитационным запасом. Мы определяем NPSHа по следующей формуле:

Из данной формулы видно, что кавитация будет менее вероятна, если будет увеличена высота подпора (или снижена высота всасывания, для самовсасывающих насосов), будет увеличено давление на поверхности жидкости (например, если ёмкость герметична, то можно повысить давление в емкости). Чем плотнее жидкость, тем выше вероятность кавитации. Также чем выше давление насыщенного пара, тем вероятность кавитации выше. Также кавитацию повышают потери напора на линии всасывания. Обобщая все вышесказанное, чтобы избежать кавитации, необходимо обеспечить «сплошной поток». Фото ниже наглядно демонстрирует, как при снижении давления на линии всасывания увеличивается ударная волна вследствие кавитации.

Для более полного понимания расчета кавитации приведу пример задачи:

Оцените NPSHa для насосной системы, которая рассчитана на откачку 200 м3/ч воды. Водный поток идет из бака, который находится при атмосферном давлении и температуре 250C. Минимальный уровень воды в баке над всасывающим патрубком насоса составляет 3 метра. Линия всасывания имеет диаметр 6 дюймов (~150 мм) и длину 10 метров. Насос должен перекачивать воду в другой бак с верхним соединением для впуска воды. Максимальная высота нагнетательного трубопровода (от также имеет диаметр 6 дюймов) над нагнетательным патрубком насоса составляет 12 метров. Разгрузочный бак работает под давлением 3 бара. В линии нагнетания нет регулирующего клапана. Предполагается, что линия нагнетания имеет длину 100 м, учитывая все фитинги и клапаны.

Решение:

1. Сначала определим физические показатели системы. 1.1 Плотность воды при 250C составляет ~994,72 кг/м3 1.2 Давление паров при 250C = 0,032 бар (Эти данные можно взять из различных справочников)

2. Вторым этапом расчета NPSHA является определение потери давления в результате трения в линии всасывания. В данном случае перепад давления на всасывающей и нагнетательной линиях 6 дюймов составляет около 5 бар/км. Для линии всасывания 10 м перепад давления составляет 0,05 бар. Для расчета потери давления на линии всасывания можно использовать различные программы подбора насосного оборудования. Практически каждый производитель предоставляет такую программу расчета. В этом примере падение давления в сетчатом фильтре составляет около 0,09 бар. В случае установки нового фильтра, производитель фильтра должен дать значение для максимально возможного падения давления на фильтре. Это значение можно использовать для расчета расчета NPSH.

3. Подставим цифровые значения в обозначенную выше формулу. Где HL — потеря напора, P0 — давление на поверхности воды, PV — давление пара для жидкости при определенной температуре (в нашем случае 250C), Z -высота столба жидкости, ρ — плотность жидкости, а g — гравитационное ускорение. NPSHA = (1,013 — 0,032) × 10 5 /( 994,72 × 9,81) + 3,0 — 0,5124 = 12,54 м

Т.е. для обеспечение работы без кавитации подойдет насос с кавитационным запасом NPSHr меньше 12,54 м

Кавитация в насосах

Кавитация в центробежных насосах — это гидродинамическое явление, которое зависит от гидродинамических качеств рабочих органов машины и физических свойств жидкости. Кавитация в насосоах обычно начинается при падении давления до значения, равного или меньшего давления упругости насыщенного пара и сопровождается нарушением сплошности потока с образованием полостей, насыщенных паром и растворенными в жидкости газами.

Содержание статьи

Она возникает также при снижении местного давления по разным причинам динамического характера: увеличение скорости жидкости из-за увеличения частоты вращения, отрыва или сжатия потока, отклонения линий тока от их нормальных траекторий.

Кавитация в насосах может возникнуть как на движущихся, так и на неподвижных элементах проточной части.

Причины возникновения кавитации.

Явление кавитации в насосах происходит следующим образом — зарождение кавитации во многих случаях начинается с образования отдельных микроскопических пузырьков на участках пограничного слоя обтекаемого тела. После достижения определенного размера эти пузырьки поступают в зону видимой кавитации.

Полости или так называемые, каверны постоянного и устойчивого типов образуются без предварительного роста пузырьков в тех случаях, когда давление окружающей среды довольно низкое или соответственно высокая скорость потока.

Явление кавитации в насосах сопровождается вскипанием жидкости и является термодинамическим процессом, определяемым свойствами жидкости: давлением, температурой, скрытой теплотой парообразования, теплоемкостью.

При вскипании жидкости в местах с минимумом давления образуются полости, заполненные паром и частично выделившимися из раствора газами. Возникшие пузырьки пара увлекаются потоком и попадают в область с более высоким давлением, где они вновь конденсируются. Так как кипение связано с затратой тепла на парообразование, которое должно быть получено из окружающей среды путем теплообмена, то процесс вскипания происходит с некоторым запаздыванием, т.е. минимальное давление в потоке достигает значения несколько меньшего давления парообразования и вскипание жидкости происходит из перегретого состояния. Конденсация пузырьков пара в области повышенного давления происходит также с некоторым запаздыванием в условиях относительного переохлаждения. В связи с отмеченными процессами вскипание и конденсация происходят с достаточно большой скоростью.

Частицы жидкости, заполняющие полость конденсирующегося пузырька, движутся к центру со значительными скоростями. В момент завершения конденсации частицы жидкости внезапно останавливаются, и происходит местный гидравлический удар. При этом кинетическая энергия частиц переходит в энергию упругой деформации. Так как деформация жидкости весьма незначительна, то давление повышается на довольно большую величину. Следом за повышением давления возникает обратная волна давления, сопровождающаяся резким падением его и, возможно, повторным вскипанием, а затем снова конденсацией.

Различают три стадии кавитации: начальную, развитую и суперкавитацию. При начальной стадии кавитационная область отсутствует. Развитая стадия отличается наличием значительных кавитационных каверн на обтекаемом теле. В условиях суперкавитации весь обтекаемый элемент находится в зоне кавитационной каверны.

Последствия кавитации в насосах

Последствия кавитации в насосах сопровождается признаками, отрицательно сказывающимися на работе насоса.

Шум и вибрация возникают при разрушении кавитационных пузырьков в зоне повышенного давления. Уровень шума зависит от размеров насоса. Кавитационный шум проявляется в виде характерного потрескивания в зоне выхода в рабочее колесо.

Снижение параметров насоса при наличии развитой кавитации по-разному сказывается для насосов с разными коэффициентами быстроходности и зависит от значения и влияния кавитационной зоны. При низкой быстроходности параметры снижаются резко. Для насосов с высоким коэффициентом быстроходности характерно постепенное снижение параметров. Если кавитационная зона занимает все сечение канала, то происходит срыв(прекращение) подачи насоса.

Кавитационное разрушение материалов (питтинг) происходит при длительной работе насоса в условиях кавитации в местах захлопывания пузырьков. Питтинг имеет место как при начальной, так и при развитой кавитации.

Эксплуатация насосов с подачей большей расчетной также иногда приводит к кавитационным повреждениям элементов рабочих колес и корпусных делатей. Считается, что кавитационное разрушение материала происходит из-за механического воздействия кавитирующего потока на материал.

Следует различать разрушение, вызванное кавитацией, коррозией и эрозией. Коррозия является следствием химического и электролитического воздействия сред на металл, а эрозия происходит в результате отрыва частиц металла твердыми телами, транспортируемыми перекачиваемой жидкостью(например, песком).

Наличие материалов, стойких против кавитационных разрушений, неизвестно. Все материалы быстрее или медленнее разрушаются. Более стойкими являются материалы, которые наряду с механической прочностью обладают химической стойкостью, как, например, бронза. Сильно подвержены кавитационному разрушению чугун и углеродистая сталь. Наиболее кавитационно устойчивой считается нержавеющая сталь. Применение кавитационно стойких материалов может обеспечить непродолжительную работу насоса без заметного разрушения в условиях частичной кавитации. Такая возможность представляет значительные преимущества, например в условиях кратковременной перегрузки насоса.

Влияние кавитации на характеристики насоса

Кавитация в центробежных насосах сопровождается нарушением неразрывности потока в насосе и отражается на его нормальных характеристиках. Последствяи кавитации в насосах оказывают непосредственное влияние на характеристики насоса. Начальная стадия кавитации, ограниченная небольшой областью (местная кавитация), не сказывается заметно на подаче и напоре насоса и проявляется характерным потрескиванием в области всасывания, обусловленным гидравлическими ударами. Местная кавитация в насосах может сопровождаться разрушением материала колеса или корпуса насоса. Кавитация более развитая приводит к уменьшению подачи, напора и КПД насоса, а затем и к полному срыву его работы. На этом рисунке показано влияние кавитации на характеристики насоса, пунктиром отмечен нормальный ход характеристик без кавитации.

Кавитация является одним из основных факторов нарушающих нормальную работу насоса. К другим факторам влияющим на выдаваемую насосом характеристику относят гидравлическое сопротивление.

Видео по теме

Кавитация в насосах является фактором, сильнейшим образом влияющим на надежность работы насоса. Длительная работа насоса в области даже незначительных кавитационных явлений совершенно недопустима в силу разрушающего действия кавитации.

Вместе со статьей «Кавитация в насосах» читают:

Проблемы насоса, связанные с кавитацией

Используя насос рано или поздно начинают появляться некоторые проблемы. Зачастую это что-то со всасыванием около входа гидросистемы, а причиной появления оказывается очень низкое гидростатический подпор возле входа насосной установки. Корнем проблемы может являться в неправильно выбранном насосе с неподходящими под данную ситуацию характеристики. Также есть вероятность возникновения ошибки во время создания гидросистемы.

Часто причиной выхода из строя центробежных насосов является работа в режиме кавитации. В общем случае кавитация — это явление, происходящее в движущихся потоках, когда местное падение давления оказывается меньше давления насыщенного пара жидкости и растворенных в ней газов.

Рабочее колесо вращается, тем самым отталкивая воду по направлению к верхушке корпуса насосов. Итоговым результатом становится возникновение разряжения на стороне вбирающей полости. Данное действие приводит к подсосу воды по помощи всасывающего клапана и трубопровода. Затем жидкость протекает в рабочее колесо, после чего вновь возвращается на поверхность корпуса насосов. На возникновение разряжения коло входа насосной установки влияет:

  • Разница в уровне впускных отверстий и верхушке подаваемой воды;
  • Растраченное давление для трения внутри всасывающего клапана и трубопровода;
  • Плотность воды

Ограничением разряжения является давление густых испарений при определенном температурном режиме, то-есть влияет давление, которое сможет образовывать пузыри дыма. При попытке понижения гидростатического давления до отметки, которая не превышает число густых испарений, произойдёт реакция жидкости и в итоге появятся пузырьки из-за закипания.

Если же произошло так, что началось уменьшение давления на стороне работающего колесика и в итоге оно перестало превышать давление густых испарений, вызывая таким образом газовые пузырьки, то внутри насоса будет появление кавитации. Из-за описанных выше пузырьков произойдёт врыв, тем самым вызвав создание волны с давлением. Впоследствии на насосе могут появляться различного рода повреждение, что конечно отразится на роботе.

Для полного понимания нанесённого ущерба мы расскажем о не очень приятных последствиях. Наличия повреждений способно проявится как через 5 минут, так и через 4 года. Результаты взрыва будут такими ощутимыми, что отразятся на насосе и электрическом двигателе. Наименее защищёнными местами можно назвать подшипник, сварных швов и поверхность работающего колесика. Насколько сильный урон получит рабочее колесо, зависит от составляющих компонентов, применяющихся во время создания прибора. Рассмотрим ситуацию с нержавеющей сталью и чугуном: получаемый урон для нержавеющего материала равен 5% от последствий, полученных чугунным рабочим колесом.

От кавитации также зависит повышения громкости шумов, уменьшение напора и неоднозначное применение. В большинстве случаев, связанных со взрывом, выявление поломанных деталей всплывает в то время, когда не начнётся разборка насоса и электродвигателя.

77. Кавитация насосов

77. Кавитация насосов 

Центробежный насос предназначен для перекачки жидкостей, а не газов. Однако в гидравлическом контуре вода может иногда находиться и в паровой, и в жидкой фазе. Переход воды в состояние пара может привести к появлению серьезных проблем. Напомним, что при атмосферном давлении вода кипит при 100°С. Впрочем, глагол «кипит» вовсе не означает, что воду обязательно нужно нагревать, чтобы она закипела.
Мы знаем что понижая давление с помощью вакуумного насоса можно добиться кипения воды при температуре намного ниже 100°С {см. раздел 1). Между прочим, это хорошо известное явление широко используется при осушке холодильного контура {см. раздел 56).
Рассмотрим связь «температура-давление» для воды {см. рис. 77.1). Если избыточное давление равно -0,95 бар, то есть абсолютное давление равно 0,05 бар, то вода будет кипеть уже при температуре 30°С.

Это означает, что при абсолютном давллении ниже 0,05 бар вода будет кипеть и при температуре низке 30°С. Все это замечательно, если мы хотим осушить холодильный контур, однако это мозкет оказаться настоящей катастрофой для трубопровода, по которому мы перекачиваем воду.

Как работает центробежный насос?

Чтобы понять, как работает центробежный насос, представим себе гибкий шланг, одним концом опущенный в стакан с водой {см. рис. 77.2).

Если шланг очень быстро изогнуть в плоскости рисунка, появится центробежная сила, которая приведет к разряжению внутри шланга и подъему жидкости от точки А к точке В.

Поступая в точку С, вода будет выплескиваться под давлением: мы получим «эффект пращи».

Чем длинее шланг и чем быстрее он изгибается, тем больше центробежная сила и тем больше будет давление, создаваемое в точке С.

Как следует из названия, работа центробежного насоса основана на таком же явлении.

Как меняется давление в крыльчатке насоса?

При работе насоса давление воды по мере ее продвижения по крыльчатке меняется.
На всасывании между точками 1 и 4 лопатки крыльчатки создают разряжение. Далее, когда вода начинает двигаться перпендикулярно оси насоса, она испытывает давление под действием центробежной силы между точками 5 и 6.
Под этим давлением вода выплескивается с крыльчатки насоса в точке 6, точно так же, как камень вылетает из пращи.
Чем быстрее вращается крыльчатка и чем больше ее диаметр, тем больше будет центробежная сила и тем выше будет давление в точке 6.

Теперь представим, что на всасывающей фланец насоса вода поступила нагретой до 80СС при избыточном давлении 0 бар (см. рис. 77.4). По мере продвижения воды давление начнет падать и, если когда-нибудь, например, при подходе к точке 3, абсолютное давление упадет до 0.45 бар, то, как показывает кривая на рис. 77.1. вода начнет вскипать! Если температура воды на входе в насос равна 30°С, а избыточное давление так же равно 0 бар, то вскипание воды произойдет при понижении абсолютного давления менее 0,05 бар, например, в точке 4. Однако и в том, и в другом случаях, если давление на входе в насос будет более высоким, то и в крыльчатке насоса оно тоже повысится, а значит опасность вскипания воды в насосе будет гораздо меньше.

Опасность вскипания воды в насосе тем выше, чем низке ее давление на входе в насос, и чем выше ее температура.

В чем заключается опасность вскипания воды в крыльчатке?
Чтобы оценить последствия возможного вскипания воды в крыльчатке насоса, вспомним очень существенную разницу между плотностью жидкости и пара (см. раздел I).
Для воды, например, одна капля может произвести примерно 1 л пара: то есть маленькая капля воды, вскипев, произведет столько пара, что им будет занят весь внутренний объем крыльчатки (см. рис. 77.5, верхняя схема).
Итак, первая неприятность состоит в том, что если насос вместо жидкости начнет всасывать пар, то расход резко упадет. Но это еще не все!
Как холодильщики, мы знаем, что рост давления приводит к конденсации пара, и этот факт мы используем в наших конденсаторах. Однако то же самое произойдет, когда пар, образовавшийся в результате вскипания воды на входе в крыльчатку, попадет в зону высокого давления (точка 5 на. рис. 77.3). В этот момент пар резко конденсируется и объем, который он занимал, стремительно уменьшится (см. рис. 77.5, нижняя схема). Это резкое уменьшение объема создаст внезапный вакуум вокруг капли, образовавшейся на месте паровой каверны, и последующее «охлопывание» жидкости, сопровождаемое гидравлическим ударом.
Такие удары начинают следовать с высокой частотой один за               Рис. 77.5.
другим и вызывают серьезные повреждения: эрозию лопаток,
вырывание из них кусочков металла и разрушение насоса. Шум, который при этом излает насос, похож на тот, как если бы в него попала галька или мелкие камни.

Если насос работает в режиме кавитации (кавитирует), расход воды через него резко падает и крыльчатка очень быстро разрушается.

Когда возникает опасность кавитации?

Мы уже говорили, что чем выше температура воды и ниже ее давление на входе в насос, тем больше опасность кавитации.
Если перекрыт вентиль на входе в насос или забит фильтр, установленный на всасывании, давление на входе в крыльчатку начинает падать.

В результате оно становится ниже атмосферного и даже при температуре воды 20°С (в соответствии с характеристиками насоса) возникает опасность кавитации (см. рис. 77.6).

Никогда не включайте насос при закрытом вентиле на входе в него: вы рискуете рано или поздно вывести насос из строя.

Примечание. В воде в растворенном виде присутствуют микроскопические воздушные пузырьки. Кроме того, при заливке контура в него также попадает и воздух. Этот воздух, растворенный в воде, не может быть полностью удален из контура, особенно из закрытого контура, например, когда неудачно расположены или неправильно подобраны дренажные камеры

Мы уже видели, что давление воды на участке крыльчатки от точки 1 до точки 4 падает (см. рис. 77.7). Падение давления приводит к выделению из воды растворенного в ней воздуха и число воздушных пузырьков увеличивается. Затем эти пузырьки сливаются друг с другом и образуют более крупные пузыри*.
Далее эти пузыри двигаются к выходу из крыльчатки и попадают в зону 5, где давление заметно повышается. В результате пузыри уменьшаются в объеме и воздух, который в них содержится, вновь растворяется в воде. Многочисленные
изменения объемов пузырей, так же, как и кавитация, приводят к возникновению гидравлических ударов, генерируют нежелательные шумы, вызывают снижение расхода и способствуют коррозии и преждевременному износу оборудования.
Еще раз напоминаем, что давление в любой точке гидравлического контура не должно падать ниже атмосферного давления.
Действительно, слишком низкое давление в контуре может привести к подсосу атмосферного воздуха либо через автоматический дренажный клапан (поз. А на рис. 77.8), либо через уплотнение приводного вала насоса (поз. В).
Дополнительную информацию по этому вопросу при желании вы сможете найти в разделе 93. б.
* В отечественной литературе процесс слияния газовых (воздушных) пузырей получил название коалесценции (прим. ред.).

Влияние кавитации на работу насоса

Выбор перекачивающего устройства для жидкостной системы делается на основании инженерных расчетов, с учетом всех параметров магистрали. Однако это априори не гарантирует эффективной работы насоса – она определяется и тем, насколько грамотно произведен монтаж. Имеется ряд существенных факторов, влияющих на функционирование прибора, причем не в лучшую сторону. Один из них – явление кавитации. Зная, что она собой представляет и как ее предотвратить (или минимизировать последствия), можно добиться долговременной безаварийной эксплуатации насоса на проектной мощности.

Кавитация – что это

Данное явление относится к области гидродинамики и во многом зависит от конструктивных особенностей технического средства, а также физических свойств перекачиваемой среды (например, ее вязкости). Оно возникает на отдельных участках как результат резкого локального снижения давления, в момент прохождения акустической волны по магистрали и в ряде иных случаев. Говорят, что этим нарушается «целостность», однородность жидкости. Кавитация сопровождается образованием воздушных пузырей, часто содержащих разреженный пар. Постепенно увеличиваясь в размерах, в определенный момент они схлопываются. Такой процесс неуправляем, и его можно лишь спрогнозировать и принять ряд мер, препятствующих возникновению подходящих для него условий.

Эффект кавитации имеет и положительные стороны, а потому используется для решения многих задач в различных сферах: медицине, промышленности. Но на перекачивающие устройства она действует пагубно.

Последствия кавитации для насоса

  • Эрозия материалов. Данный эффект обусловлен наличием выделяющихся газов с высокой температурой (по некоторым расчетам до +1 300 0С) и их химической агрессивностью. В такой среде ротор, крыльчатка насоса, улитка, подшипники, элементы уплотнений и присоединений не прослужат срок, заявленный производителем.
  • Резкие перепады давления, гидравлические удары. Во время кавитации происходит постоянное образование и схлопывание воздушных пузырей. Выделяющаяся энергия действует разрушительно даже на химически инертные материалы.
  • Шумы. Их источник – ударная волна. Она возникает в области кавитации, и работа насоса сопровождается «звуковым эффектом». Если он установлен не в пристройке (топочной, мини-котельной), то этот шум будет постоянным фоном в доме, и избавиться от него крайне сложно.
  • Сбои в функционировании оборудования. Некорректная работа насоса, снижение его производительности напрямую отражается на котельной установке: постоянная и хаотичная смена режимов горелки, интенсивности пламени и тому подобное. Повышенный износ деталей, расход топлива, а то и отказ техники по сигналу аварии обеспечены.

Способы борьбы с явлением кавитации

  1. Грамотный выбор насоса по характеристикам. В документации на каждый образец обозначен кавитационный запас (∆hтр). Данная величина показывает, при каком давлении (минимальном) жидкая среда сохранит свою однородность при прохождении по перекачивающему устройству.

    Расчет значения параметра ∆hтр производится на основании сложных формул и таблиц. А потому для определения данной характеристики насоса, монтируемого в конкретную систему, лучше обратиться к профессионалу. В дальнейшем устранить причины, вызывающие кавитацию, будет довольно сложно, хлопотно и дорого.

  2. Увеличение сечения всасывающего патрубка. Если объем жидкости на входе будет больше, чем на выходе, риск появления кавитации нивелируется.
  3. Повышение напора в системе. Это достигается несколькими способами:
  • уменьшением расстояния между насосом и гидробаком;
  • заменой присоединяемой трубы на изделие с идеально гладкой полостью. Например, металла на пластик;
  • максимальным выпрямлением участка схемы до насоса. То есть оптимизацией количества поворотов трассы. При невозможности этого нужно увеличить радиус изгиба труб;
  • регулярным наполнением бака, повышением в нем давления, установкой бустерного насоса.
Конкретные рекомендации по устранению причин, вызывающих эффект кавитации в насосе, может дать только профессионал. Учитывая негативные последствия, в том числе и материального характера, вряд ли стоит экономить на оплате его услуги.

Специалисты сервисного подразделения «АЛЬФАТЭП» помогут жителям Подмосковья правильно спроектировать систему отопления или водоснабжения, выбрать оптимальную версию насоса, а также устранить причины, вызывающие явление кавитации в уже смонтированном приборе. Связаться с ними можно по телефону 8 (495) 109 00 95 (звонок бесплатный) или через сайт alfatep.ru (раздел «Контакты»). Заявки на производство работ обрабатываются в день оставления, оплата – в любой удобной клиенту форме.

Кавитация а насосах — Справочник химика 21

    Порядок подготовки насосов к пуску, остановка и эксплуатация их подробно изложены в должностных инструкциях для рабочих мест. Надо помнить, что пуск поршневого насоса при закрытой задвижке на нагнетательном трубопроводе и работа центробежного насоса в неустойчивом, так называемом кавитационном режиме не допустимы. При кавитации в насосе появляются удары, которые создают специфический шум, треск и вибрацию. При этом уменьшаются производительность и напор, разрушаются лопатки рабочего колеса, неизбежны аварии и пожары на установках. [c.100]
    Внешне кавитацию обнаруживают по сильному шуму и вибрации насоса. При интенсивной кавитации насос может быть выведен из строя в течение нескольких часов работы. [c.64]

    Если на участке всасывания лопастного насоса абсолютное давление перекачиваемой жидкости окажется ниже давления насыщенных паров этой жидкости при данной температуре, внутри жидкости начнут образовываться пузырьки пара. При дальнейшем движении жидкости внутри насоса давление ее начинает повышаться и пузырьки подвергаться сжатию. Под влиянием сжатия происходит конденсация пара частицы жидкости, стремясь заполнить освобождающийся объем, с большой скоростью ударяются друг о друга. При этом в жидкости возникают местные ударные давления, достигающие нескольких сотен атмосфер. Явление парообразования с последующим захлопыванием пузырьков -при выносе их в зону повышенного давления носит название кавитации. В лопастном насосе кавитация вызывает шум, сотрясение установки, нагрев жидкости. Частицы жидкости, ударяясь не только одна о другую, но и об элементы насоса, вызывают местные разрушения металла (эрозию), а выделившиеся из жидкости при кавитации газы способствуют коррозии. При интенсивной кавитации насос может быть выведен из строя в течение нескольких часов работы. По этой причине допускать работу насоса при кавитации нельзя. [c.69]

    Для предотвращения кавитации необходимо насос установить так, чтобы вакуумметрическая высота всасывания не превышала допускаемой величины, указанной заводом-изготовителем для данной конструкции насоса при заданной температуре перекачиваемой жидкости, производительности и числе оборотов, а также обеспечить герметичность всасывающего трубопровода. [c.154]

    Геометрическая высота всасывания, т.е. расстояние от оси насоса до расчетного уровня жидкости в резервуаре, из которого жидкость поступает в насос, должна быть достаточной для предотвращения кавитации насоса. [c.229]

    Более простое устройство имеет гидропередача с разомкнутой циркуляцией жидкости (рис. 5-2). Насос 1 всасывает жидкость из безнапорного бака 10. Туда же по линии 9 сливается отработанная жидкость из гидромотора 5. В разомкнутой гидропередаче отсутствует вспомогательный насос и связанные с его работой клапанные устройства. Однако такую гидропередачу труднее выполнить реверсивной. Кроме этого в ней, из-за отсутствия подпора Р1 , для предотвращения кавитации насос должен работать с меньшим числом оборотов и для обеспечения заданной подачи 2 будет, следовательно, иметь, согласно выражению (4-2), большие размеры, чем аналогичный насос в замкнутой гидропередаче. [c.358]

    Уровень раствора в аппарате поддерживается по верхней кромке трубы вскипания. Снижение уровня вызывает увеличение расхода мощности или приводит к кавитации насоса. [c.758]


    При испытаниях на стендах каждая характеристика должна быть определена в интервале от нуля до подачи, превышающей не менее чем на 10% максимальную подачу рабочего интервала, определенную технической документацией, при давлении на входе, исключающем кавитацию насосов на всех режимах. [c.351]

    Установка преднасоса. Например, в системах подачи компонентов топлива реактивных двигателей, а также в системах двигателей ракет для устранения кавитации основного центробежного насоса перед ним устанавливают дополнительный менее чувствительный к кавитации насос, который называют преднасосом. В качестве преднасосов используют, например, струйные или вихревые насосы. [c.784]

    Кавитация уменьшает к. п. д., напор и производительность насоса. При сильном развитии кавитации насос полностью прекращает работу (срывает). Длительная работа насоса при наличии даже незначительных кавитационных явлений совершенно не-допусти.ма. Особенно сильно при кавитации повреждаются детали насосов, если перекачивается вода, содержащая наносы. [c.30]

    Кавитационная характеристика — зависимость необходимого надкавитационного напора от подачи насоса Ае =/ (Q). Часто она совмещается с нормальными характеристиками (см. рис. 8). Кавитационная характеристика может быть получена как на основании частных характеристик, так и по результатам специальных исследований кавитации насоса, например, с помощью акустических измерений, лаковых покрытий, прозрачных моделей и т. д. [c.37]

    Явления кавитации возможны и при работе насосов. В том случае, когда в результате возникающего в насосе большого разрежения абсолютное давление перекачиваемой жидкости окажется ниже давления насыщенных паров этой жидкости, внутри жидкости начнут образовываться пузырьки пара. При движении жидкости через насос давление ее начинает повышаться, вследствие чего пузырьки подвергаются сжатию, пар конденсируется и пузырьки захлопываются . Пустота мгновенно заполняется жидкостью, точно так же, как и в примере с нагреванием воды. В насосе кавитация вызывает шум, сотрясение агрегата, нагрев жидкости. Частицы жидкости, ударяясь не только одна о другую, но и о стенки корпуса и рабочего колеса, вызывают местные разрушения материала (эрозию),, а выделившиеся при этом из жидкости пары нередко способствуют усилению коррозии. Возникает опасная для насоса вибрация. При интенсивной кавитации насос может быть выведен из строя в течение нескольких часов работы. Кавитация особенно опасна для алюминия и чугуна, хорошо ей противостоит бронза, еще лучше — нержавеющая сталь. [c.29]

    Кавитация насосов. Определение предельной высоты всасывания [c.414]

    Для того чтобы при работе в кавитационных режимах не подвергать опасности кавитации насос U он располагается ниже экспериментального участка не менее чем на 10 м. Следует также обеспечить установку расходомера Вентури в таком месте системы, чтобы и ему не угрожала опасность кавитации. [c.122]

    Во избежание кавитации насос должен быть установлен так, чтобы давление при входе в колесо было больше давления паров перекачиваемой жидкости, а именно  [c.136]

    При засасывании насосом жидкости из резервуара давление в подводящем трубопроводе по мере продвижения жидкости в насос падает и при входе па колесо может стать меньше давления упругости насыщенных паров жидкости. Происходит холодное вскипание жидкости. Образовавшиеся при входе паровые пузырьки в области повышенного давления на выходе рабочего колеса мгновенно конденсируются, что сопровождается характерными потрескиваниями, шумами. Это явление носит название кавитации насоса. При сильном развитии кавитации может произойти полный срыв работы насоса. [c.66]

    Масла для гидромеханических коробок передач должны быть устойчивы против вспенивания. Образование пены влечет за собой уменьшение плотности масла, что приводит к снижению к. п. д. гидротрансформатора. Кроме того, возрастает опасность кавитации. Пена нарушает стабильность передачи маслом давления, и автоматическое регулирование переключения передач отказывает. Из-за кавитации насосы в коробке передач работают с большим шумом и изнашиваются быстрее. Увеличение объема масла является, с одной стороны, причиной повышенной утечки его из картера, а с другой — ведет к перегреву масла, так как при этом увеличивается поверхность деталей, соприкасающихся с маслом, возрастают потери на трение, и тепло выделяется более интенсивно. Обильное пенообразование может также вызвать усиленное окисление смазочного масла вследствие увеличения поверхности его контакта с воздухом. [c.97]

    Для устранения утечки хлора из сливаемого резервуара в атмосферу через сальники уплотнительной камеры предусмотрена подача в нее сухого сжатого воздуха под давлением, превышающим на 98 кПа (1 кгс/см ) давление паров хлора в сливаемом резервуаре. Вместо сжатого воздуха иногда применяют инертные жидкости, например различные фреоны, циркулирующие под давлением в замкнутом контуре камеры уплотнения. Для устранения возможной кавитации насоса в сливаемый резервуар постоянно подается сухой сжатый воздух. [c.135]

    Коэффициент кавитации насоса. ….. [c.7]

    КАВИТАЦИЯ НАСОСОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ ВЫСОТЫ [c.95]


    Во избежание вскипания воды и кавитации насосы устанавливают ниже уровня воды в реакторе на 9—10 м. Во всех трех системах лопастные насосы приводятся во вращение электроприводом. [c.52]

    Проект Нормали предусматривает новые поля Q—Н, на базе которых должны быть созданы более совершенные конструкции насосов с доведением степени унификации их узлов и деталей до 80—90% при одновременном повышении к. п. д. и стойкости к кавитации, уменьшении габаритных размеров и веса в сравне-иип с насосами но нормали Н 521—57. [c.25]

    Измерение вязкости (нри рабочих температурах) — для выяснения необходимости предварительного подогрева топлива, для уменьшения требуемой мощности и нанора насосов, для избежания кавитации. [c.485]

    Отсутствие насоса для перекачивания кипящей жидкости (во избежание кавитации насос надо устанавлинать ниже уровня жидкости в колонне) как будто бы делает вариант (б) более привлекательным, чем (а). Однако (и это более важно) вариант (6) характеризуется повышенным расходом флегмы (здесь это — смесь А+В) по сравнению с (л), где расход флегмы определяется возвратом на орошение лишь одного компонента А. Поэтому для варианта характерны более высокие расходы теплоносителей и увеличенные теплообменные поверхности кипятильника и конденсатора. Оценки показывают, что вариант (б) по энергетическим затратам становится равноценным (д), если конденсатор первой колонны по схеме (б) использовать в качестве дефлегматора, т.е. конденсировать в нем только флегму, а дистиллят направлять во вторую колонну в парообразном состоянии. Окончательно вопрос о преимуществе той или иной схемы разделения может бьггь решен при сопоставлении их технико-экономических показателей. [c.1083]

    Установка работает следующим образом. При незначительных заглублениях грунтозаборного органа, если фактическая вакуумметрическая высота всасывания насоса 2 не превышает допустимой, рассчитанной по уравнению (2.16), можно не подавать рабочую воду к гидроструйному насосу 5. Для обеспечения минимального заужения сечения всасывающего трубопровода целесообразно использовать кольцевые струйные насосы (см. гл. 1). При работе земснаряда на значительных глубинах, когда подача гидросмеси ограничивается кавитацией насоса 2, включается центробежный иасос 1, подающий воду в рабочее сопло гидроструйного насоса 5. Это позволяет создать необходимый подпор во всасывающем трубопроводе землесоса 2 и обеспечить его бес-кавитационную работу. [c.214]

    Явление кавитации заключается в следующем. По мере засасывания насосом жидкости ее давление падает и может стать меньше упругости насыщенных паров, в результате чего в потоке образуются заполненные парами пузырьки, объединяющиеся в каверны. При входе их в область повышенного давления у рабочего колеса пары сразу конденсируются, пустоты мгновенно с ударом захлопываются , в результате соударений в толще жидкости возникают микроскопические зоны повышенного давления до десятков мегопас-калей. Удары жидкости приводят к эрозии и коррозии рабочих поверхностей, создают вибрации, вызывающие износ подшипников, сужают проходное сечение в результате холодного кипения и выделения газов, вплоть до срыва работы насоса. При интенсивной кавитации насос может выйти из строя за несколько часов работы. [c.218]

    Ф if Циркуляционные масла с высокими эксплуатационными свойствами, созданные на основе базовых масел глубокой очистки и системы присадок, обеспечивающих вьюокий уровень химической и термической стабильности, быстрое и полное отделение от воды и вьюокую стойкость к эмульгированию Обеспечивают превосходную защиту от ржавления и коррозии, включая стойкость к соленой воде, и обладают хорошими противоизносными свойствами Обладают превосходными деаэрирующими свойствами, что позволяет отделять вовлеченный воздух, исключая кавитацию насосов и нарушение режима эксплуатации. [c.109]

    Шальнев К. К. Обнаружение кавитации насоса осциллографированием давления. Институт механики АН СССР, инженерный сборник, т. 9, 1951. [c.250]

    Для предотвращения утечки хлора в атмосферу через сальники уплотнительной камеры предосмотрена подача в нее сухого сжатого воз- духа под давлением, превышающем на 100 кПа давление паров хлора в опорожняемом резервуаре. С целью устранения возможной кавитации насоса в резервуар постоянно подают сухой сжатый воздух. [c.141]

    При испытании насоса на кавитацию его включают в замкнутую уста.новку для испытаний насоса (рис. 65), напор и подачу оставляют постоянными, а в баке при помощи вакуум-насоса создают пониженные давления, вызывающие кавитацию насоса. Тогда при некоторых значениях Ай начинается в насосе кавитация, о чем можно судить по уменьшению подачи и напора. Это наглядно можно видеть на кавитационной характеристике, которую строят по замеренным величинам Явак, Я ан. Q, N (рис. 96). [c.99]

    Прокачиваемость топлив при высотных полетах. С увеличением высоты полета летательного аппарата, а следовательно, с уменьшением атмосферного давления возрастает испаряемость топлива, из топлива выделяются растворенный воздух и другие газы. В этих условиях по топливной системе будет перекачиваться не однородная жидкость, а смесь, состояш,ая из жидкости и парогазовых пузырьков. С увеличением высоты полета объем парогазовой фазы увеличивается и может достигнуть такой величины, при которой нарушается нормальная работа топливных насосов. Производительность насоса резко уменьшается вследствие возникновения кавитационного режима работы, при этом нарушается прокачиваемость топлива по топливной системе. Кавитация (лат. сау11аз — углубление, полость) — это образование парогазовых пузырьков в движущейся жидкости. [c.53]

    При перекачке топлива по топливной системе на отдельных ее участках давление, под которым находится топливо, может быть даже меньше внешнего атмосферного давления. Следовательно, для определения высотности топливной системы необходимо сопоставлять давление насыщенных паров топлива не с атмосферным давлением, а с наименьшим давлением, под которым находится топливо в топливной системе. Таким давлением является давление на входе в топливный насос (р )- Если давление насыщенных паров топлива (Рндс) ньше, чем давление на входе в насос, то заметной кавитации нет и насос работает нормально. Если давление насыщенных паров топлива равно или больше, чем давление на входе в насос, то возникает кавитация, производительность насоса резко уменьшается, прокачка топлива нарушается. [c.53]

    Стойкость к кавитации. При разработке конструкций насосов нормального ряда больнюе внимание уделяется повышению стойкости их к кавитации. Это особенно важно, если учесть, что в (юльшинстве случаев в процессах переработки нефти жидкости [c.16]

    Нормальная работа насосов (без кавитации) гарантируется при соблюдении кавитациониого запаса в пределах 6 м столба жидкости. Для этого в насосах, развивающих производительность свыше 315 м ч, предусмотрены рабочие колеса с двусторонним входом жидкости. [c.27]

    Прежде всего с, гедует установить, отсу/ствует ли кавитация, для чего ие снижая скорости вращения ротора пасоса ирнкры-ваки задвижку на нагнетательном трубопроводе. Затем уточняют и прн необходимости увеличивают уровень жидкос1 п в аппарате, откуда опа откачивается насосом. Если вибрация не уменьшается, ТО проверяют кре[1ленпе приемной н нагнетательно линии и положение агрегата на фундаменте по уровню. [c.263]

    При включении агрегата впервые иосле монтажа причинами вибрации могут быть неиравильпая установка всасываюгцего трубопровода (с уклоном в сторону насоса, что приводит к образованию воздуипп,1х мешков в местах поворотов трубы, срыву потока жидкости и явлениям кавитации) неправильный выбор на. оса, недостаточный поднор или большая высота всасывания, в результате чего также возникает кавитация. [c.263]

    Пузырьки пара, двигаясь вместе с жидкостью между лопатками, попадают в область более высоких давлений. Вследствие этого происходит конденсация пузырьков пара, и в освобождающееся пространство устремляются с большей скоростью потоки перекачиваемой жидкости, которые ударяются друг о друга и о поверхность лопатки со значительной силой. Эти удары создают в насосе специфический шум, треск и вибрацию. При этом уменьшаются про-нззодителыюсть и напор, резко падает к. п. д. и происходит интен-сизный процесс разрушения лопаток рабочего колеса. Основная причина появления кавитации — превышение допустимой вакуумметрической высоты всасывания. Длительная работа насоса в условиях кавитации недопустима. [c.154]


Явление кавитации. Кавитация в насосах.

В трубопроводе иногда может возникнуть явление кавитации, в результате которого происходит характерное шипение, вибрация, потрескивание и другие шумы внутри насоса, ведущее к износу его рабочего колеса, это явление возникает при перекачивании высокотемпературных жидкостей или при  эксплуатации насоса при низких атмосферных давлениях, или если высота всасывания выше допустимой.

В некоторых участках трубопровода при перекачке рабочей жидкости может понижаться  до критического давление потока, а в выделяемых жидкостью газах и паре образуется много пузырьков из которых образуются большие пузыри – каверны. Эти каверны лопают и исчезают в результате конденсации, попадая в области с очень высоким давлением. Захлопывание пузырей приводит к гидроудару, в результате это приводит к кавитационной эрозии, которая затрудняет эксплуатацию насоса и постепенно разрушает рабочие детали.

Кавитационная зона это участок заполненный движущимися пузырьками, а образуется он если  давление жидкости у входа в рабочее колесо уменьшается ниже давления упругости пара. Производительность насоса уменьшается, если напор рабочей жидкости снижается иногда даже до полного прекращения ее подачи.

Для каждого насоса рассчитываются кавитационные характеристики, это делается для того чтобы исключить возникновение кавитации.

В зависимости физических свойств и состояния перекачиваемой жидкости критическое давление будет меняться в очень широком диапазоне, поэтому критическим считается давление паров жидкости при определенной температуре.

Учитывая причины местного и общего давления кавитацию  в проточной части насоса можно исключить. Ну а выбор высоты всасывания, температура перекачиваемой жидкости и геодезический расчет установки насоса, помогут почти полностью предотвратить кавитацию. Бесперебойной и надежной работе насоса без кавитации поможет уменьшение высоты всасывания по сравнению с расчетными значениями.

Насосы из нержавеющей стали или бронзы, покрытые специальными защитными покрытиями, считаются надежными и защищенными от последствий кавитации. В качестве покрытий применяется металлизация поверхностей в холодном состоянии, поверхностная закалка, наплавка твердыми сплавами.

Что такое кавитация в центробежных насосах?

Определение

Кавитация возникает в центробежных насосах, когда доступный чистый положительный напор на всасывании (NPSHa) ниже необходимого чистого положительного напора на всасывании (NPSHr), вызывая образование и накопление пузырьков вокруг отверстия рабочего колеса, которые затем схлопываются, что приводит к серии мини-имплозий и значительные повреждения рабочего колеса и корпуса. Если ваш насос издает звуки, как будто он перекачивает шарики, то у вас, вероятно, проблема с кавитацией (или шарики попали в вашу систему).Другими проблемами, связанными с кавитацией, являются чрезмерная вибрация, которая приводит к преждевременному выходу из строя уплотнений и подшипников, повышенному энергопотреблению и снижению расхода и давления.

Как возникает кавитация в насосе?

Если взять в качестве примера воду, то она испаряется при атмосферном давлении при 100°С. Но внутренняя конструкция насоса такова, что жидкости текут с большими скоростями, а давление уменьшается (см. закон Бернулли), следовательно, жидкость будет испаряться при гораздо более низкая температура.Есть два типа кавитации:

Всасывающая кавитация:

Происходит, когда насос работает в условиях низкого давления или высокого вакуума. Признаки кавитации на всасывании будут вокруг отверстия рабочего колеса, которое будет иметь множественные изъязвления, признаки сильной кавитации сделают рабочее колесо похожим на губку.

Возможные причины кавитации на всасывании включают:

Насос работает слишком далеко вправо от своей кривой

Засорение всасывающей трубы или сетчатого фильтра

Плохая конструкция трубопровода, включая чрезмерно длинные участки

Высокая скорость жидкости на входе

Плохие условия всасывания

Кавитация нагнетания :

Может возникать при очень высоком давлении нагнетания или когда насос работает менее чем на 10 % от его максимальной эффективности, что вызывает большую рециркуляцию внутри насоса и высокую скорость жидкости на внешней кромке рабочего колеса.Очевидным признаком кавитации нагнетания является точечная коррозия рабочего колеса на внешних краях.

Причины кавитации нагнетания включают:

Насос работает слишком далеко влево от своей кривой

Засорение выпускной трубы или фильтров

Плохая конструкция трубопровода

Как предотвратить кавитацию насоса

Во-первых, необходимо выявить причину падения давления. В большинстве случаев проблема может быть решена с помощью:

Упрощение всасывающего трубопровода за счет удаления как можно большего количества изгибов и клапанов

Перемещение насоса ближе к источнику жидкости

Очистите трубопровод и удалите засоры

Увеличение диаметра всасывающего трубопровода для уменьшения скорости на входе

Кавитация является распространенной проблемой, но повреждения крыльчаток можно в значительной степени избежать с помощью правильного выбора размера насоса, правильно спроектированной системы трубопроводов и планового технического обслуживания фильтров и сетчатых фильтров.

 

Мы часто публикуем статьи и другие новости на нашей странице в LinkedIn, например, эту статью о напоре и давлении, поэтому, пожалуйста, перейдите и подпишитесь, чтобы быть в курсе последних новостей, или по любым вопросам, связанным с насосами, которые у вас могут возникнуть, свяжитесь с нами.

Центробежный насос Обзор кавитации

Центробежный насос Обзор кавитации

Меню знаний насоса | Поставщики центробежных насосов

Центробежный насос Обзор кавитации

В центробежном насосе проходное сечение в глазу рабочего колеса насоса обычно меньше, чем проходное сечение всасывающего трубопровода насоса или проходное сечение через лопасти рабочего колеса.Когда перекачиваемая жидкость попадает в отверстие центробежного насоса, уменьшение проходного сечения приводит к увеличению скорости потока, сопровождающемуся снижением давления. Чем больше расход насоса, тем больше перепад давления между всасывающим патрубком насоса и ушком рабочего колеса. Если перепад давления достаточно велик или если температура достаточно высока, перепад давления может быть достаточным для того, чтобы жидкость испарилась, когда локальное давление падает ниже давления насыщения перекачиваемой жидкости.Любые пузырьки пара, образованные перепадом давления в глазу крыльчатки, уносятся потоком жидкости вдоль лопастей крыльчатки. Когда пузырьки попадают в область, где локальное давление выше давления насыщения дальше от лопасти крыльчатки, пузырьки пара резко схлопываются. Этот процесс образования и последующего схлопывания пузырьков пара в насосе называется кавитацией .

Кавитация в центробежном насосе оказывает значительное влияние на производительность насоса.Кавитация снижает производительность насоса, что приводит к колебаниям расхода и давления нагнетания. Кавитация также может быть разрушительной для внутренних компонентов насоса. Когда в насосе возникает кавитация, пузырьки пара образуются в области низкого давления непосредственно за вращающимися лопастями рабочего колеса. Эти пузырьки пара затем движутся к встречной лопасти крыльчатки, где они схлопываются и вызывают физический удар по передней кромке лопасти крыльчатки. Этот физический удар создает небольшие ямки на передней кромке лопасти рабочего колеса.Каждая отдельная ямка имеет микроскопический размер, но кумулятивный эффект миллионов таких ямок, образовавшихся в течение нескольких часов или дней, может буквально разрушить рабочее колесо насоса. Кавитация также может вызвать чрезмерную вибрацию насоса, которая может повредить подшипники насоса, компенсационные кольца и уплотнения.

Небольшое количество центробежных насосов предназначено для работы в условиях, когда кавитация неизбежна. Эти насосы должны быть специально спроектированы и обслуживаться, чтобы выдерживать небольшую кавитацию, возникающую во время их работы.Большинство центробежных насосов не рассчитаны на длительную кавитацию.

Шум является одним из признаков кавитации в центробежном насосе. Звук кавитационного насоса может напоминать встряхивание банки с шариками. Другими показателями, которые можно наблюдать с удаленной рабочей станции, являются колебания давления нагнетания, расхода и тока двигателя насоса.

Методы остановки или предотвращения кавитации представлены на следующих веб-страницах.

Что это такое и как его предотвратить?

Опубликовано в ежеквартальном издании Muncie Power Quarterly, выпуск 4, 2018 г.

Второй основной причиной выхода из строя гидравлического насоса после загрязнения является кавитация.Кавитация – это состояние, которое также может привести к повреждению или нарушению работы вашей гидравлической системы. По этой причине понимание кавитации, ее симптомов и методов предотвращения имеет решающее значение для эффективности и общего состояния не только вашего гидравлического насоса, но и вашей гидравлической системы в целом.

 

 

Определение кавитации

 

Причина и следствие

 

Причины

  • Плохая сантехника  
  • Ограничения потока  
  • Высоковязкое масло

Продукт избыточного вакуума, создаваемого на входе в гидравлический насос (сторона подачи), кавитация – это образование и разрушение паров внутри гидравлического насоса.Высокий вакуум создает в масле пузырьки пара, которые переносятся на сторону нагнетания (нагнетания). Затем эти пузырьки схлопываются, что приводит к кавитации.

Этот тип отказа гидравлического насоса вызван плохой сантехникой, ограничениями потока или высокой вязкостью масла; однако основной причиной кавитации является плохая сантехника. Плохая сантехника является результатом неправильного размера шланга или фитингов и / или непрямого (не прямого или вертикального) пути от насоса к резервуару. Ограничения потока, например, включают отложения на сетчатом фильтре, использование шланга неправильной длины или не полностью открытого клапана.Наконец, масло с высокой вязкостью или слишком вязкое масло не будет легко поступать в насос. Вязкость масла должна соответствовать климату и условиям, в которых используется гидравлический насос.

Результаты

  • Перегрев
  • Сильные взрывы
  • Уменьшенная смазка
  • Трение и износ 

Наибольший ущерб, вызванный кавитацией, возникает из-за чрезмерного тепла, выделяемого при схлопывании пузырьков пара под давлением на выходе насоса или на стороне нагнетания.На стороне нагнетания эти пузырьки пара схлопываются, поскольку давление заставляет газы возвращаться в жидкое состояние. Схлопывание этих пузырей приводит к сильным взрывам, втягивая окружающий материал или обломки в коллапс. Температура в точке взрыва может превышать 5000 ° F. Имейте в виду, что для того, чтобы эти взрывы произошли, должен быть высокий вакуум на входе и высокое давление на выходе.

Без условий давления на выходе или стороне нагнетания эти пары просто образуют пустоты в масле, которые снижают эффективность смазки.Это приводит к трению и износу, которые, хотя и кажутся незначительными по сравнению с чрезмерным нагревом и сильными взрывами, со временем могут стать вредными.

 

 

Распознавание кавитации


Звук

Кавитацию обычно распознают по звуку. Насос будет издавать либо «скулящий» звук (более мягкие условия), либо «дребезжащий» звук (от интенсивных взрывов), который может звучать как шарики в банке. Если вы слышите любой из этих звуков, вам сначала нужно определить источник.Тот факт, что вы слышите один из этих двух звуков, не гарантирует, что виноват ваш гидравлический насос.

Чтобы изолировать насос от коробки отбора мощности (ВОМ) для подтверждения источника, снимите болты, соединяющие два компонента, и отсоедините насос от ВОМ. Затем запустите ВОМ без насоса и посмотрите, присутствует ли звук. Если нет, можно с уверенностью предположить, что проблема в вашем гидравлическом насосе.

 

 

Вещественные доказательства

Другим признаком того, что вы испытываете кавитацию, являются вещественные доказательства.В рамках общего технического обслуживания вы должны регулярно проверять и заменять элементы фильтра гидравлического масла в зависимости от рабочего цикла приложения и частоты его использования. Если в какой-либо момент во время осмотра и замены этих элементов вы обнаружите металлический мусор, это может быть признаком того, что вы испытываете кавитацию в насосе.

Самый простой способ определить исправность всего гидравлического контура — это проверить фильтр. Каждая система должна иметь гидравлический масляный фильтр где-то на линии.Фильтры обратной линии должны быть вмонтированы, как вы уже догадались, в обратную линию от привода обратно в бак — как можно ближе к баку. Как упоминалось ранее, этот фильтр будет иметь элементы, которые следует заменять через определенные промежутки времени. Если вы обнаружите металлический мусор, ваш насос может испытывать кавитацию. Затем вам нужно будет промыть всю систему и снять насос для проверки.

 

 
Урон

И наоборот, если вы уже определили, что насос поврежден, вам следует снять фильтрующий элемент, разрезать его и осмотреть.Если вы обнаружите много металла, вам нужно будет промыть всю систему и следить за другими компонентами, которые в результате могут быть скомпрометированы.

После обнаружения кавитации в гидравлическом насосе необходимо определить точную причину кавитации. В противном случае кавитация может привести к отказу насоса и повреждению дополнительных компонентов, что может стоить вам вашей системы.

 

Предотвращение кавитации


Прямой путь

Поскольку насос питается под действием силы тяжести и атмосферного давления, путь между резервуаром и насосом должен быть как можно более вертикальным и прямым.Это означает, что насос должен быть расположен как можно ближе к резервуару, без 90-градусных фитингов или ненужных изгибов шланга подачи. Всегда, когда это возможно, убедитесь, что резервуар находится над насосом, а в резервуаре также имеются самые большие порты подачи. И не забудьте, убедитесь, что в резервуаре есть надлежащая крышка сапуна или он находится под давлением (3–5 фунтов на квадратный дюйм), с воздушной системой или крышкой сапуна под давлением.

 


Полностью открыт

Убедитесь, что запорный клапан линии подачи (при наличии) полностью открыт без ограничений.Это должен быть «полнопоточный» шаровой кран с таким же внутренним диаметром (внутренний диаметр), что и у подающего шланга. Если возможно, найдите вакуумный манометр, который можно вставить в линию подачи, и вставьте его во входное отверстие насоса. Включите ВОМ и управляйте гидравлической функцией, следя за показаниями манометра. Если он показывает> 5 дюймов ртутного столба, выключите его и возобновите осмотр.

 


Поток снабжения

Если в резервуаре имеется сетчатый фильтр, осмотрите его и удалите любой мусор или отложения, которые могут ограничивать поток подачи.Затем проверьте входной (всасывающий) шланг на наличие видимых линий (описательная маркировка на шланге). Номенклатура отраслевого стандарта «всасывающих» шлангов будет выглядеть как 100R4 или, возможно, SAER4. Это указывает на то, что внутренняя камера шланга вулканизирована в толстую спиральную проволоку.

Шланг с внутренней камерой, завулканизированной в виде толстой спирали, предназначен для работы в условиях вакуума, а не при внешнем давлении. Линия также будет обозначать размер шланга (внутренний диаметр). Вы можете использовать калькулятор гидравлических шлангов Muncie Power PPC-1, чтобы определить оптимальный диаметр для вашего конкретного применения на основе рабочих потоков.

Ламинарный поток

Другим соображением, касающимся впускного трубопровода, является ламинарный поток. Для снижения шума и турбулентности на входе в насос длина подводящего шланга должна быть как минимум в 10 раз больше его диаметра. Это означает, что любой тип запорной арматуры или сетчатого фильтра на резервуаре должен располагаться не менее чем в 10 диаметрах от входного отверстия насоса. Раструбный фитинг фланцевого типа на входе в насос также может снизить шум насоса не менее чем на 50 процентов по сравнению с фитингами SAE, JIC или NPT.

Надлежащая вязкость

Выбор правильной вязкости гидравлической жидкости для вашего климата и области применения также имеет решающее значение. Слишком вязкое масло не будет так легко поступать в насос. Обратитесь к местному поставщику гидравлического масла за помощью в выборе оптимальной вязкости жидкости.

 

Соблюдая график регулярного технического обслуживания, проявляя бдительность в отношении любых признаков или симптомов и принимая профилактические меры, вы сможете предотвратить кавитацию и обеспечить эффективную работу на протяжении всего срока службы помпы.


Быстрые советы
  • Более эффективные и дорогие насосы более подвержены кавитации (в таком порядке: поршневой, лопастной, шестеренчатый)
  • Кавитация не обязательно означает выход из строя помпы — она зависит от продолжительности и серьезности
  • Эффекты кавитации необратимы
  • Плохая сантехника является основной причиной кавитации, и ее можно предотвратить, выбрав шланг надлежащего размера, выбрав соответствующие фитинги, обеспечив наиболее прямой и прямой маршрут от насоса к резервуару и т. д.
  • Кавитация в насосе рассматривается в Школе применения продуктов Muncie и в программе онлайн-обучения M-Power Tech
  • .

 


Бен Гиллум – менеджер по гарантии и возврату

С момента прихода в компанию в 2007 году Бен Гиллум работал на различных должностях, включая клерка по доставке и приемке, сборщика CS, менеджера по обслуживанию клиентов, специалиста по применению продуктов, помощника менеджера по обучению и обучению, а также менеджера по гарантии и возврату.

Распространенные причины кавитации в насосах

Часто возникающая в насосных установках кавитация создает пузырьки или паровые полости в жидкости в результате быстрых изменений давления. Эти свободные от жидкости пустоты обычно образуются в зонах низкого давления и могут разрываться при воздействии высокого давления, вызывая мощные ударные волны по всему устройству.

Производители химической, пищевой и нефтяной промышленности должны учитывать риск кавитации при проектировании оборудования, чтобы избежать нежелательного шума, вибрации и повреждения компонентов.

Кавитация со временем снижает эффективность применения и создает повторяющиеся нагрузки на важные детали насоса, сокращая их общий срок службы. Ударные волны могут нанести значительный ущерб насосу, что, в свою очередь, приведет к преждевременному выходу из строя клапана, снижению давления потока и, в конечном итоге, к поломке. Если у вас возникли какие-либо из этих проблем с насосным оборудованием, наши штатные специалисты по насосам могут помочь.

Типы кавитации в насосах

Существует два типа кавитации, которые могут возникать в поршневых насосах объемного типа: всасывание и нагнетание.Кавитация на всасывании возникает перед тактом всасывания, когда насосу не хватает потока из-за того, что он находится в среде с высоким вакуумом или с низким давлением. Открытие клапана задерживается по инерции, вызывая меньшую скорость потока на стороне всасывания и приводя к расширению, снижению давления и образованию пузырьков вблизи плунжера.

Распространенные причины кавитации на всасывании включают:

  • Засорение фильтров
  • Засорение трубы на стороне всасывания
  • Неправильная конструкция трубопровода
  • Насос работает слишком далеко вправо по кривой насоса
  • Условия, не соответствующие NPSH (чистому положительному кавитации) требования

Кавитация нагнетания возникает, когда давление нагнетания насоса слишком велико.В этих условиях жидкости трудно вытекать из насоса. Вместо этого он продолжает двигаться с высокой скоростью внутри рабочей камеры, образуя при этом пузырьки.

Общие причины кавитации нагнетания включают:

  • Засорение фильтров
  • Засорение трубы на стороне нагнетания
  • Плохая конструкция трубопровода

При работе с насосами в перерабатывающей промышленности всегда следует помнить о кавитации; способность распознавать предупреждающие знаки и определять основные причины кавитации в вашем оборудовании может значительно снизить риск долговременных повреждений, экономя время и деньги.

Узнать больше

Triangle Pump Components имеет почти столетний опыт оказания помощи клиентам в решении таких проблем с насосами, как кавитация. Компоненты наших насосов предназначены для сохранения дорогостоящих деталей, таких как коленчатые валы и силовые рамы, за счет переноса большей части износа на менее дорогие, более расходные детали, такие как клапаны, плунжеры и уплотнения.

Чтобы обсудить, как мы можем помочь с обслуживанием насоса и выбором деталей для вашего конкретного проекта, свяжитесь с нашими штатными экспертами сегодня.

Кавитация в насосе — нулевой список

Во многих трубопроводных системах насосы играют решающую роль в правильной работе системы. В некоторых случаях предполагаемые характеристики потока не достигаются, что вызывает проблемы в работе. Среди этих проблем — кавитация в насосе, которая возникает, когда пузырьки воздуха быстро разрушаются в потоке системы. В этой статье вы узнаете, что такое кавитация в насосе, как она возникает и как ее избежать. Предоставлено: CSI Design

Что такое кавитация в насосе?

Кавитация в насосе – это результат повреждения, возникающего в результате взрыва пузырьков воздуха в системе трубопроводов.Многие насосы, такие как центробежные насосы, используют рабочие колеса для перекачки рабочей жидкости. При кавитации рабочей жидкости компоненты насоса подвержены повреждениям. Со временем кавитация во внутренних деталях насоса может привести к катастрофическому отказу. В результате кавитации происходит повреждение рабочего колеса, повреждаются уплотнения насоса, выходит из строя корпус.
Предоставлено: CSI Design

Кавитация насоса имеет множество различных индикаторов. Некоторые из этих индикаторов в системе включают шум, вибрацию, эрозию компонентов, отказ соединения и необычное потребление энергии.

Как возникает кавитация в насосе?

Кавитация в насосе определяется как явление, при котором перепады давления в рабочей жидкости вызывают взрывы воздушных карманов. Согласно закону Бернулли, снижение давления приводит к увеличению скорости. Из-за этого в движущейся жидкости локальное давление падает ниже давления паров рабочего тела. Когда это происходит, жидкость становится восприимчивой к испарению при более низких температурах. Это последующее испарение, которое происходит неоднократно, вызывает кавитацию, поскольку воздушные карманы образуются и взрываются в рабочей жидкости.

Предоставлено: Rodelta

Вход насоса обычно является точкой наименьшего давления в компоненте. Поскольку все насосы работают без градиента давления, кавитация существует во всех типах насосов. Образование пузырьков становится возможным при градиентах давления, и ускоряющаяся жидкость заставляет их схлопываться. Сильный и быстрый взрыв воздушных карманов является причиной внутренних повреждений, и в результате это часто сравнивают с попаданием мелких камешков в рабочую жидкость системы.

Как избежать кавитации в насосе

Предоставлено: Rodelta

Как и в случае с большинством других проблем, лучший способ справиться с кавитацией – это ее профилактика. Кавитацию можно учесть при проектировании, но ее часто трудно полностью избежать. Отказ от использования длинных впускных трубопроводов может помочь снизить влияние кавитации в системе. Точно так же общее техническое обслуживание против засорения впускных отверстий и фильтров жидкости также поможет предотвратить кавитацию.

Выбор насоса

Предоставлено: CSI Design

Обеспечение использования соответствующего типа оборудования снизит вероятность кавитации.Требования к чистому положительному напору на всасывании (NPSH) должны быть главными соображениями при выборе насоса для системы. Правильный выбор насоса, который может создавать давление на входе выше требований NPSH, предотвратит возникновение кавитации в системе. Аналогичным образом, обеспечение того, чтобы давление нагнетания не было слишком высоким, также ограничивает кавитацию.

Расположение и установка насоса

Правильное размещение и установка насоса также имеет решающее значение для предотвращения кавитации в насосе.Если насос размещается там, где поток через насос является турбулентным, вероятность кавитации увеличивается. Точно так же обеспечение надлежащей длины и диаметра трубопровода обеспечит ламинарный поток, который снизит вероятность кавитации. В особых случаях установка насоса ниже уровня жидкости при подключении к резервуару также уменьшает неправильный поток.

Предоставлено: CSI Design

Плановое обслуживание

Предоставлено: CSI Design

Регулярное техническое обслуживание имеет решающее значение для предотвращения кавитации и общего состояния системы.Обеспечение чистоты фильтров снизит вероятность образования отложений в системе, а мониторинг компонентов насоса поможет снизить вероятность кавитации. Аналогичным образом, для предотвращения кавитации необходим контроль за надлежащей скоростью потока в системе, а также общий осмотр на наличие трещин и других повреждений, которые могут свидетельствовать о кавитации.

У меня кавитация в насосе или что-то другое?

«…это действительно кавитация, с которой я имею дело, или это воздухововлечение или рециркуляция?»

Причиной этого вопроса является то, что все три состояния имеют почти идентичные симптомы.Вовлечение воздуха и рециркуляция также вызовут такой же грохочущий/дребезжащий шум и высокую вибрацию, как кавитация, а также узнаваемое точечное повреждение крыльчатки.

Основное отличие состоит в том, что кавитация является проблемой NPSH, в то время как другие условия не имеют ничего общего с давлением всасывания или NPSH.

Следовательно, подача дополнительного кавитационного запаса на входе насоса не изменит симптомы, что вызовет значительную путаницу у неосторожных.

Приступим к практике! Что это за запутанные проблемы, как их распознать и как исправить?

Воздухововлекающая система

Воздухововлечение определяет различные условия, при которых пузырьки пара уже находятся в жидкости до того, как она достигнет насоса. Когда они попадают в глаз крыльчатки, происходит то же самое, как если бы они были созданы в этой точке. Другими словами, они подвергаются возрастающему давлению в начале лопастей, а затем взрываются, вызывая такие же повреждения, как кавитация, и в том же месте.

Это состояние часто может быть результатом перекачивания ферментирующих жидкостей или пенообразователей, встречающихся в самых разных отраслях промышленности. Это также может быть результатом перекачивания жидкости, такой как конденсат, температура которого близка к температуре кипения.

Однако вовлечение воздуха чаще всего вызывается турбулентностью во всасывающей линии или даже в источнике всасывания. Например, условия, указанные на рис. 1, вызовут турбулентность во всасывающем резервуаре, которая будет уносить пузырьки пара в линию, ведущую от этого резервуара к всасывающему патрубку насоса.


Рисунок 1

Аналогичное состояние может возникнуть, если насос всасывает из резервуара, в котором работает мешалка или смеситель жидкости.

Часто эти проблемы можно свести к минимуму за счет использования соответствующих перегородок в резервуарах, если такое условие возможно.

Турбулентность во всасывающих линиях к насосу также может быть вызвана слишком большим количеством изгибов и поворотов линии. Даже одно колено, расположенное непосредственно на всасывающем фланце насоса, может создать достаточную турбулентность, чтобы вызвать вовлечение воздуха.Если во всасывающем трубопроводе есть два колена близко друг к другу, и они находятся в разных плоскостях, жидкость будет выходить из второго колена в завихрении, что вызовет значительную турбулентность. Это, в свою очередь, создаст проблему вовлечения воздуха в насос.

Чтобы решить эту проблему, обратитесь к Правилу № 1 из нашей предыдущей статьи «Подводные камни трубопроводов насосов», в котором указано, что впускной трубопровод должен…..

«…обеспечить всасывающую сторону прямым участком трубы длиной, равной 5–10-кратному диаметру этой трубы, между всасывающим переходником и первым препятствием на линии.»

Это обеспечит подачу равномерного потока жидкости к отверстию рабочего колеса и предотвратит любую турбулентность и вовлечение воздуха.

Поскольку вовлечение воздуха приводит к такому же точечному повреждению крыльчатки точно в том же месте, что и кавитация, это может немного сбить с толку, особенно потому, что и то, и другое может происходить одновременно в одном и том же сервисе. Однако быстрое сравнение NPSHA и NPSHR в сочетании с визуальным обзором характеристик трубопровода обычно помогает определить основную причину так называемой «кавитации» и решить проблему вовлечения воздуха.

Всасывание Рециркуляция

Это состояние приводит к точечной коррозии примерно посередине лопастей и возникает из-за различных гидравлических условий, которые проявляются при работе насоса при слишком низкой скорости потока.

К сожалению, расход, при котором это происходит, является неточным, так как в некоторых исследованиях были выявлены частые случаи при расходах ниже 30 % B.E.P., а в других — до 80 %. Если не углубляться в задействованные теоретические модели, практический результат, по-видимому, заключается в том, что модели потока дублируются сами по себе.Также стоит отметить, что это происходит независимо от давления всасывания насоса.

В двух словах, рециркуляция на всасывании происходит, когда насос работает при малом расходе, а точечная коррозия возникает примерно посередине лопастей.

Рециркуляция нагнетания

Рециркуляция нагнетания — очень похожее явление, которое приводит к точечной коррозии на концах лопастей, а иногда и в месте среза обсадной колонны. Это также, по-видимому, вызвано низкими скоростями потока.

Сходства и различия

Кавитация, воздухововлечение и рециркуляция приводят к точечной коррозии крыльчатки, вызванной образованием и последующим схлопыванием пузырьков пара. Разница между ними заключается в способе образования пузырьков и месте их взрыва, как показано на рисунке 2.


Рисунок 2

По мере того как серьезность всех этих условий увеличивается, шум, вибрация и повреждение рабочего колеса также увеличиваются.В тяжелых условиях точечная коррозия распространяется на рабочее колесо, а также на корпус.

Кавитация, воздухововлечение и рециркуляция, несмотря на некоторые схожие симптомы, совершенно не связаны между собой и вызываются тремя отдельными состояниями. Как следствие, они могут быть легко диагностированы неправильно.

Кавитация возникает из-за низкого давления всасывания и может быть устранена путем увеличения доступного чистого положительного напора на всасывании.

Воздухововлечение чаще всего вызвано плохой конструкцией всасывания и может быть устранено путем исправления этой компоновки.

Рециркуляция возникает из-за того, что насос работает со слишком низкой скоростью потока, и ее можно устранить, увеличив скорость потока.

Логически мы можем признать, что в некоторых случаях финансовые или технологические условия таковы, что ни одно из средств лечения этих состояний невозможно. Когда это происходит, последний вариант — жить с проблемой и свести к минимуму влияние симптомов. Это означает ограничение повреждения крыльчатки и снижение эффекта вибрации.

Но самая большая проблема во всем этом состоит в том, чтобы определить, с каким из трех условий мы сталкиваемся, когда испытываем общие симптомы шума и вибрации.Для этого дросселирование нагнетательного клапана уменьшает расход и создает три возможных сценария.

1. Шум и вибрация станут тише и, возможно, даже полностью исчезнут.

2. Шум и вибрация усилятся.

3. Незначительная разница или ее отсутствие.

При первом результате насос теперь работает с более низким расходом, что требует более низкого уровня NPSH, а более тихая и плавная работа свидетельствует об устранении кавитации.

Если шум и вибрация усиливаются, это говорит нам о том, что насос переходит в ухудшающееся состояние низкого расхода, что свидетельствует о проблеме с рециркуляцией. Когда наблюдается небольшая разница, это указывает на проблему с воздухововлечением, которая не сразу чувствительна к изменениям скорости потока.

В заключение, тот факт, что симптомы знакомы, не означает, что мы испытываем кавитацию, это вполне может быть одно из других подобных состояний. Все, что нам нужно сделать, это определить, какие из трех проявляются, и лечение станет более очевидным.

Приводы с регулируемой скоростью для бездатчикового обнаружения кавитации в насосах

Кавитация в насосах — одна из наиболее потенциально неприятных проблем, которые могут возникнуть в различных системах обработки жидкостей, используемых в пищевой промышленности и производстве напитков. Он вызывается перепадом давления в жидкости, проходящей через отверстие рабочего колеса центробежного насоса, в результате чего образуются пузырьки.

Поскольку давление жидкости продолжает колебаться и падать, пузырьки схлопываются. Возникающие в результате быстрые взрывы производят грохот или треск, похожий на звук камней, проходящих через насос.

Кавитационные удары могут вызвать серьезное механическое повреждение рабочего колеса насоса или его уплотнений. Насос обычно не выходит из строя сразу, но срок его службы сокращается, его производительность может ухудшиться, а также могут быть механические повреждения других частей системы.

Для пищевой промышленности и производства напитков проблемы, связанные с кавитацией, не ограничиваются только возможными производственными потерями и увеличением затрат на техническое обслуживание. Это также может вызвать ударные волны в жидкости, которые приводят к образованию пузырьков или пены при перекачивании таких жидкостей, как молоко, лимонад или пиво.В частности, в молочной промышленности кавитация может повредить шарики молочного жира, что приведет к ухудшению качества продукта.

Приводы обеспечивают понимание процесса

Чтобы защитить жидкие продукты во время обработки, мы разработали сложные алгоритмы защиты для нашего привода с регулируемой скоростью (VSD) ACS880, который широко используется в пищевой промышленности и производстве напитков. Это позволяет преобразователю частоты перекачивать жидкости с оптимальной скоростью и расходом, мгновенно и автоматически адаптируясь к любым изменениям расхода или сливному вихрю, которые могут вызвать возникновение кавитации.Требуемый уровень производительности и скорости отклика стал возможным благодаря двум аспектам ACS880: его основному алгоритму прямого управления крутящим моментом (DTC) и встроенной функции ПЛК, которая имеет прямой и немедленный доступ к двигателю.

Задержки обработки из-за сетевых задержек устраняются за счет отказа от дополнительного интерфейса сменной платы контроллера или внешнего ПЛК, управляющего установкой. Измерение крутящего момента на валу насоса позволило разработать более эффективные алгоритмы.Они быстрее обнаруживают изменения и немедленно реагируют, используя прямое управление крутящим моментом, чтобы замедлить насос до того, как в нем возникнет кавитация. По сути, привод превратился в бессенсорный инструмент для мониторинга и улучшения процессов.

Решение проблем с кавитацией для Fonterra

Одно из первых применений алгоритма кавитации насоса ACS880 было для Fonterra, глобальной компании по производству молочных продуктов, которой владеют 10 500 фермеров и их семьи. Испытание на заводе Longburn в Манавату дало возможность дополнительно защитить качество молока, перекачиваемого сотнями цистерн по всей Новой Зеландии.

Цель испытания состояла в том, чтобы помочь Fonterra понять, как интеллектуальные приводы могут управлять сливным вихрем, в котором вихревое молоко нарушает поток. В рамках испытаний были исследованы различные факторы, от анализа вибрации насосов до испытаний на вспенивание молока, которое является следствием турбулентности.

Во многих установках такие проблемы, как кавитация, решаются с помощью ПЛК, управляющего процессом. Поскольку программы ПЛК часто запрограммированы на получение информации о подключенном приводе, функциональные блоки могут быть созданы для решения проблемы кавитации.Но, чаще всего, это никогда не решается. Как установил Фонтерра, использование ACS880 дает значительные технологические преимущества для решения проблемы кавитации локально в приводе.

Благодаря функции ПЛК, встроенной в прошивку привода, все управление насосами является полностью родным и полностью бессенсорным. Потенциальные проблемы с потоком обнаруживаются сразу же по изменениям крутящего момента на валу, а не датчиками после их возникновения, и время сканирования ПЛК не запаздывает.Кроме того, поскольку настраиваемые пользователем параметры встроены в устройство, не требуется внешний ЧМИ (человеко-машинный интерфейс), что снижает стоимость решения в целом.

Испытания показали, что решение ACS880 оправдало ожидания Fonterra, поскольку оно способно устранить не только кавитацию, но и дополнительные факторы, связанные с производительностью насоса в приводе, что дает больше возможностей для развития.

Следующий уровень — дистанционное обнаружение кавитации с помощью ABB Ability ä

Теперь мы подняли возможность обнаружения кавитации на новый уровень, предложив ее как часть веб-портала удаленного мониторинга состояния, который визуализирует собранные и зарегистрированные данные VSD.Это обеспечивает доступ к основным параметрам, таким как скорость вращения и крутящий момент двигателя, а также индикацию кавитации на их основе. Он также дает ценную информацию о состоянии самого привода: уровень нагрузки, подключение к облаку и рабочее состояние процесса перекачки по сравнению с идеальной рабочей зоной.

Возможности удаленного мониторинга состояния, предлагаемые преобразователем частоты, означают, что фактический анализ может быть выполнен экспертами АББ, находящимися в Финляндии, Китае и Индии, даже если установка привода находится на другом конце света.У АББ есть несколько передовых приложений для удаленного мониторинга, включая двигатели, преобразователи частоты и системы сбора и анализа данных.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.