Как обнаружить кавитацию в насосе
Насосы лежат в основе большинства промышленных процессов и являются вторым по распространенности механизмом в мире (после электродвигателя). Поскольку они настолько распространены, насосы часто упускают из виду как потенциальный источник повышения производительности или причину чрезмерных затрат при неправильной эксплуатации.
Как и с любой машиной, могут возникнуть некоторые проблемы. Распространенной проблемой в насосных системах является кавитация насоса. Кавитация насоса вызывает ряд проблем, включая избыточный шум, вибрацию и энергопотребление, не говоря уже о серьезном повреждении самого насоса.
Что вызывает кавитацию насоса?
Представьте, что вы зажимаете водяной шланг, и вода вытекает быстрее, но она аэрируется и растекается. Именно это происходит при кавитации насоса. Это физическое явление, которое возникает, когда давление поступающей жидкости становится ниже, чем давление паров жидкости. Снижение давления обычно вызывается увеличением скорости жидкости. Когда давление жидкости на задней стороне лопасти рабочего колеса (напротив всасывания насоса) падает ниже точки испарения жидкости, начинают образовываться пузырьки пара. По мере того, как пузырьки/полости перемещаются к стороне нагнетания насоса, перемещаясь в область высокого давления, полости взрываются. Взрыв или схлопывание этих пузырьков вызывает сильные ударные волны внутри насоса, что приводит к повреждению крыльчатки, вибрации и повышенному шуму.
Эти ударные волны могут вызывать механические повреждения крыльчатки и насоса, серьезность которых со временем только увеличивается, что может привести к отказу насоса. Факторами, влияющими на степень сжатия пузырьков пара, являются скорость и форма крыльчатки.
При работе с жидкостями с более высокими температурами риск возникновения этого явления увеличивается из-за повышенного давления паров.
В чем разница между мертвой головой и кавитацией?
Кавитация насоса и мертвый напор — похожие понятия, но далеко не одно и то же.
Когда насос работает без потока через насос из-за закрытого нагнетательного клапана или засорения линии, возникает мертвый напор. Насос рециркулирует одну и ту же воду, в результате чего температура воды постоянно повышается. Если насос продолжает работать в нерабочем состоянии слишком долго, чрезмерный нагрев может привести к повреждению дорогостоящих уплотнений и сокращению срока службы насоса.
Отсутствие напора в центробежном насосе может привести к взрыву из-за того, что энергия передается жидкости в насосе. Гидравлическое избыточное давление и возможные химические реакции в насосе также могут быть вызваны избыточным давлением. К таким же последствиям может привести длительная работа насоса всухую, что может привести к кавитации.
Мертвый напор означает, что выпускной клапан открыт, поэтому насос продолжает циркулировать одну и ту же жидкость снова и снова, что может привести к повреждению двигателя насоса, поскольку жидкость может стать слишком горячей. Защита от низкой мощности сработает, чтобы обнаружить это состояние и сработать для защиты двигателя.
Кавитация похожа на то, что защита от низкой мощности обнаружит ее, отключит и защитит двигатель. Но это состояние означает, что насос работает всухую и жидкости для перекачки нет. Это тоже приведет к перегреву двигателя.
Как узнать, есть ли кавитация в насосе
Имея дело с кавитацией в насосе, помните, что существуют технологии и методы для обнаружения, мониторинга и предотвращения кавитации в насосе.
Кавитационное повреждение может сократить срок службы крыльчатки насоса, механических уплотнений, подшипников и, возможно, других компонентов насоса. Другими словами, это уменьшит среднее время наработки на отказ (MTBF), что увеличит затраты на техническое обслуживание и время простоя насоса.
Наиболее распространенный способ определения кавитации в насосе — звук или вибрация. При этом слышен звук, похожий на треск. Из-за лопания пузырьков пара насос испытывает повышенную вибрацию, которую также можно наблюдать.
Другими способами определения кавитации в насосе являются определение температуры или мощности подвесного мотора. Кавитация в насосе означает, что жидкости для перекачки практически нет, пока сам насос продолжает работать. Перекачка всухую таким образом, с повышением давления пара, приведет к перегреву двигателя, что сократит срок службы двигателя и может привести к повреждению крыльчатки и самого насоса.
В качестве альтернативы, подвесной мотор насоса, в котором возникла кавитация, может столкнуться с падением мощности.
После выявления события важно определить причину падения давления и устранить ее. В большинстве случаев проблему можно решить, упростив всасывающий трубопровод, убрав как можно больше отводов и клапанов:
Переместите насос ближе к источнику жидкости.
Очистите трубопровод и устраните засор.
Увеличьте диаметр всасывающего трубопровода, чтобы уменьшить скорость на входе.
Текущее техническое обслуживание может быть выполнено, чтобы избежать возникновения кавитации в будущем. Предлагаемое техническое обслуживание включает в себя регулярный осмотр и очистку фильтров и сетчатых фильтров, ведущих в трубопровод.
Как мониторинг предотвращает кавитацию насоса?
В большинстве отраслей промышленности используются большие и очень сложные насосы. Выход из строя этих важнейших насосов может привести к затратам в связи с простоем, которые превышают 200 000 долларов США в день только за счет эксплуатационных расходов, не считая стоимости замены оборудования из-за повреждения. Поэтому пользователи склонны внимательно следить за этими насосами. Поскольку кавитация может привести к взрыву насоса и создать серьезную угрозу безопасности, пользователи всегда ищут надежные решения, которые позволяют им прогнозировать и предотвращать ее.
По мере того как ударные волны от лопающихся пузырьков пара продолжаются, температура подвесного мотора будет повышаться. Реле управления двигателем контролируют и отключают в зависимости от пороговых значений температуры. Защиты могут варьироваться от входящего источника питания, питающего двигатель, до отдельного насоса или нагрузки. Реле управления двигателем обеспечивают высокий уровень точности контроля и защиты мощности всей энергосистемы при максимальном времени безотказной работы.
Всегда слушайте Бена Франклина: «Унция профилактики стоит фунта лечения».
Предотвращая кавитацию, пользователи увеличивают эффективность и срок службы насоса. Помните, что профилактика стоит времени, поэтому найдите время, чтобы провести тщательную программу обслуживания, и это спасет пользователей в долгосрочной перспективе.