Diagnostika kavitace

1. Definice: Co je kavitace?

Kavitace je destruktivní jev, ke kterému dochází v čerpadlech a dalších hydraulických systémech. Jedná se o rychlý vznik a prudké zhroucení (implozi) bublin páry v kapalině. K tomu dochází, když statický tlak kapaliny klesne pod tlak jejích par.

I když je kavitace často popisována jako „syčivý“ zvuk nebo zvuk „chrastění kuliček“, je významným zdrojem vibrace a může způsobit vážné erozivní poškození oběžných kol a skříní čerpadel. Je to známka hydraulického problému, nikoli mechanického, ale lze jej snadno zjistit analýzou vibrací.

2. Dva typy kavitace

a) Sací kavitace

Toto je nejběžnější forma kavitace. Dochází k ní, když je čerpadlo „hladovějící“ na kapalinu, což znamená, že dostupná čistá pozitivní sací výška (NPSHa) je menší než požadovaná čistá pozitivní sací výška (NPSHr) čerpadla.

• Mechanismus: Nízký tlak v oku oběžného kola způsobuje var kapaliny a tvorbu bublin páry. Jakmile jsou tyto bubliny unášeny do oblastí lopatek oběžného kola s vyšším tlakem, prudce se zhroutí.
• Příčiny: Ucpaný sací filtr, částečně uzavřený sací ventil, příliš dlouhé nebo příliš malé sací potrubí nebo čerpadlo musí zvedat kapalinu z příliš velké výšky.

b) Kavitace výboje

Toto je méně časté a dochází k němu, když je výtlačný tlak čerpadla extrémně vysoký, což brání vytékání kapaliny z čerpadla.

• Mechanismus: Kapalina je zachycena mezi lopatkami oběžného kola a recirkuluje vysokou rychlostí, čímž vytváří nízkotlakou podtlakovou zónu, kde se tvoří bubliny. Tyto bubliny pak implodují, když se pohybují ven z nízkotlaké oblasti.
• Příčiny: Zablokovaný nebo zavřený výtlačný ventil, nebo čerpání proti „mrtvému tlaku“ (zcela zablokované výtlačné potrubí).

3. Vibrační podpis kavitace

Prudká imploze tisíců drobných bublinek páry nevytváří jedinou, úhlednou frekvenci. Místo toho vytváří velmi zřetelný vibrační podpis:

• Vysokofrekvenční širokopásmový šum: Primárním ukazatelem kavitace je výrazné zvýšení „hlukové podlahy“ Spektrum FFT, zejména při vysokých frekvencích (obvykle nad 2 000 Hz). Jeví se spíše jako „hrbol“ náhodné, širokopásmové energie než jako zřetelné vrcholy.
• Náhodné a nestabilní: Vibrace jsou náhodné a neperiodické, a proto nevytvářejí ostré vrcholy. Celková amplituda může výrazně kolísat.
• Potenciální harmonické složky frekvence průchodu lopatky: V některých případech může náhodná energie z kavitace vybudit frekvenci průchodu lopatek (BPF = počet lopatek × Rychlost běhu) a jeho harmonické, ale dominantním prvkem bude stále širokopásmová šumová podlaha.

Pokud je kavitace silná, může způsobit sekundární poškození, jako je eroze oběžného kola, což může následně vést ke skutečnému mechanickému poškození. nevyváženost, což by se projevilo jako vysoký vrchol 1X.

4. Potvrzení

Protože vibrační charakteristika je projevem náhodného šumu, může být někdy zaměněna s jinými zdroji turbulence nebo problémy souvisejícími s prouděním. Potvrzení lze dosáhnout:

• Naslouchání: Kavitace často produkuje zřetelný zvuk, jako by se uvnitř čerpadla kutálely štěrk nebo kuličky.
• Změny procesu: Při podezření na kavitaci sání by mělo opatrné a pomalé otevření sacího ventilu (pokud je částečně uzavřen) nebo vyčištění sacího sítka okamžitě snížit nebo eliminovat vysokofrekvenční vibrační hluk. Jedná se o velmi účinný diagnostický test.

Je zásadní rychle řešit kavitaci, protože imploze působí jako mikrotryskové kladivo, které odštípává a eroduje lopatky oběžného kola a spirálu čerpadla, což vede k předčasnému selhání.

← Zpět na hlavní index