Diagnosticering af kavitation

1. Definition: Hvad er kavitation?

Kavitation er et destruktivt fænomen, der forekommer i pumper og andre hydrauliske systemer. Det er den hurtige dannelse og voldsomme kollaps (implosion) af dampbobler i en væske. Dette sker, når væskens statiske tryk falder til under dens damptryk.

Selvom kavitation ofte beskrives som en "hvæsende" eller "raslende lyd af kugler", er den en betydelig kilde til vibrationer og kan forårsage alvorlig, erosiv skade på pumpens impeller og huse. Det er et tegn på et hydraulisk problem, ikke et mekanisk, men det kan let detekteres med vibrationsanalyse.

2. De to typer kavitation

a) Sugekavitation

Dette er den mest almindelige form for kavitation. Det opstår, når pumpen er "mangelfuld" for væske, hvilket betyder, at den tilgængelige netto positive sugehøjde (NPSHa) er mindre end den nødvendige netto positive sugehøjde (NPSHr) for pumpen.

• Mekanisme: Det lave tryk i løbehjulets øje får væsken til at koge, hvilket danner dampbobler. Når disse bobler føres ind i løbehjulets skovle med højere tryk, kollapser de voldsomt.
• Årsager: Et tilstoppet sugefilter, en delvist lukket sugeventil, en sugeledning, der er for lang eller for lille i diameter, eller at pumpen skal løfte væsken fra en for stor højde.

b) Udledningskavitation

Dette er mindre almindeligt og forekommer, når pumpens udløbstryk er ekstremt højt, hvilket forhindrer væske i at strømme ud af pumpen.

• Mekanisme: Væsken fanges mellem impellerens skovle og recirkulerer med høj hastighed, hvilket skaber en lavtryksvakuumzone, hvor der dannes bobler. Disse bobler imploderer derefter, når de bevæger sig ud af lavtryksområdet.
• Årsager: En blokeret eller lukket afgangsventil, eller pumpning mod et "dødt tryk" (en fuldstændig blokeret afgangsledning).

3. Kavitationens vibrationssignatur

Den voldsomme implosion af tusindvis af små dampbobler producerer ikke en enkelt, pæn frekvens. I stedet skaber den en meget tydelig vibrationssignatur:

• Højfrekvent bredbåndsstøj: Den primære indikator for kavitation er en betydelig stigning i "støjgulvet" i FFT-spektrum, især ved høje frekvenser (typisk over 2.000 Hz). Det fremstår som en "pukkel" af tilfældig, bredbåndsenergi snarere end som tydelige toppe.
• Tilfældig og ustabil: Vibrationen er tilfældig og ikke-periodisk, hvilket er grunden til, at den ikke skaber skarpe toppe. Den samlede amplitude kan svinge betydeligt.
• Potentielle harmoniske svingninger for bladpassagefrekvens: I nogle tilfælde kan den tilfældige energi fra kavitation excitere bladpassagefrekvensen (BPF = antal skovle × Løbehastighed) og dens harmoniske, men det dominerende træk vil stadig være bredbåndsstøjgulvet.

Hvis kavitationen er alvorlig, kan den forårsage sekundær skade, såsom erosion af impelleren, hvilket derefter kan føre til en ægte mekanisk skade. ubalance, hvilket ville vise sig som en høj 1X-top.

4. Bekræftelse

Da vibrationssignaturen er præget af tilfældig støj, kan den nogle gange forveksles med andre kilder til turbulens eller strømningsrelaterede problemer. Bekræftelse kan opnås ved at:

• Lytning: Kavitation producerer ofte en tydelig hørbar lyd, som grus eller marmor, der ruller rundt inde i pumpen.
• Procesændringer: Ved mistanke om sugekavitation bør forsigtig og langsom åbning af sugeventilen (hvis den er delvist lukket) eller rengøring af sugesien øjeblikkeligt reducere eller eliminere den højfrekvente vibrationsstøj. Dette er en meget effektiv diagnostisk test.

Det er afgørende at håndtere kavitation hurtigt, da implosionerne fungerer som en mikrostrålehammer, der flår af og eroderer impellerens skovle og pumpens spiral, hvilket fører til for tidligt svigt.

← Tilbage til hovedindekset