Διάγνωση της σπηλαίωσης

1. Ορισμός: Τι είναι η σπηλαίωση;

Σπηλαίωση είναι ένα καταστροφικό φαινόμενο που συμβαίνει σε αντλίες και άλλα υδραυλικά συστήματα. Είναι ο γρήγορος σχηματισμός και η βίαιη κατάρρευση (ενέργεια) φυσαλίδων ατμού σε ένα υγρό. Αυτό συμβαίνει όταν η στατική πίεση του υγρού πέσει κάτω από την τάση ατμών του.

Ενώ συχνά περιγράφεται ως ήχος «σφυρίσματος» ή «κροτάλισμα μαρμάρων», η σπηλαίωση είναι μια σημαντική πηγή δόνηση και μπορεί να προκαλέσει σοβαρή, διαβρωτική ζημιά στις πτερωτές και τα περιβλήματα της αντλίας. Είναι ένδειξη υδραυλικού προβλήματος, όχι μηχανικού, αλλά ανιχνεύεται εύκολα με ανάλυση κραδασμών.

2. Οι δύο τύποι σπηλαίωσης

α) Σπηλαίωση αναρρόφησης

Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη μορφή σπηλαίωσης. Εμφανίζεται όταν η αντλία «στερείται» υγρού, που σημαίνει ότι η Καθαρή Θετική Υψομετρική Πίεση Αναρρόφησης που Διατίθεται (NPSHa) είναι μικρότερη από την Καθαρή Θετική Υψομετρική Πίεση Αναρρόφησης που Απαιτείται (NPSHr) από την αντλία.

• Μηχανισμός: Η χαμηλή πίεση στην οπή της πτερωτής προκαλεί βρασμό του υγρού, σχηματίζοντας φυσαλίδες ατμού. Καθώς αυτές οι φυσαλίδες μεταφέρονται στις περιοχές υψηλότερης πίεσης των πτερυγίων της πτερωτής, καταρρέουν βίαια.
• Αιτίες: Ένα φραγμένο φίλτρο αναρρόφησης, μια μερικώς κλειστή βαλβίδα αναρρόφησης, μια γραμμή αναρρόφησης που είναι πολύ μακριά ή πολύ μικρή σε διάμετρο ή η αντλία που απαιτείται να ανυψώσει το υγρό από πολύ μεγάλο ύψος.

β) Σπηλαίωση εκκένωσης

Αυτό είναι λιγότερο συνηθισμένο και συμβαίνει όταν η πίεση κατάθλιψης της αντλίας είναι εξαιρετικά υψηλή, εμποδίζοντας τη ροή υγρού έξω από την αντλία.

• Μηχανισμός: Το υγρό παγιδεύεται ανάμεσα στα πτερύγια της πτερωτής και ανακυκλώνεται με υψηλή ταχύτητα, δημιουργώντας μια ζώνη κενού χαμηλής πίεσης όπου σχηματίζονται φυσαλίδες. Αυτές οι φυσαλίδες στη συνέχεια εκρήγνυνται καθώς κινούνται έξω από την περιοχή χαμηλής πίεσης.
• Αιτίες: Μια φραγμένη ή κλειστή βαλβίδα εκκένωσης ή άντληση κόντρα σε «νεκρή κεφαλή» (μια πλήρως φραγμένη γραμμή εκκένωσης).

3. Η Υπογραφή Δόνησης της Σπηλαίωσης

Η βίαιη έκρηξη χιλιάδων μικροσκοπικών φυσαλίδων ατμού δεν παράγει μία μόνο, καθαρή συχνότητα. Αντίθετα, δημιουργεί μια πολύ ξεχωριστή υπογραφή δόνησης:

• Θόρυβος υψηλής συχνότητας ευρυζωνικής σύνδεσης: Ο κύριος δείκτης σπηλαίωσης είναι η σημαντική αύξηση του «ορίου θορύβου» του Φάσμα FFT, ιδιαίτερα σε υψηλές συχνότητες (συνήθως πάνω από 2.000 Hz). Εμφανίζεται ως «εξόγκωμα» τυχαίας, ευρυζωνικής ενέργειας και όχι ως διακριτές κορυφές.
• Τυχαία και Ασταθής: Η δόνηση είναι τυχαία και μη περιοδική, γι' αυτό και δεν δημιουργεί αιχμηρές κορυφές. Το συνολικό πλάτος μπορεί να παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις.
• Πιθανές αρμονικές συχνότητας διέλευσης λεπίδας: Σε ορισμένες περιπτώσεις, η τυχαία ενέργεια από την σπηλαίωση μπορεί να διεγείρει τη Συχνότητα Διέλευσης Λεπίδας (BPF = Αριθμός Πτερυγίων × Ταχύτητα τρεξίματος) και τις αρμονικές του, αλλά το κυρίαρχο χαρακτηριστικό θα εξακολουθεί να είναι το επίπεδο θορύβου ευρυζωνικής ζώνης.

Εάν η σπηλαίωση είναι σοβαρή, μπορεί να προκαλέσει δευτερογενή βλάβη, όπως διάβρωση της πτερωτής, η οποία μπορεί στη συνέχεια να οδηγήσει σε πραγματική μηχανική βλάβη. ανισορροπία, η οποία θα εμφανιζόταν ως υψηλή κορυφή 1X.

4. Επιβεβαίωση

Επειδή η υπογραφή δόνησης είναι τυχαίος θόρυβος, μπορεί μερικές φορές να συγχέεται με άλλες πηγές αναταράξεων ή προβλημάτων που σχετίζονται με τη ροή. Η επιβεβαίωση μπορεί να επιτευχθεί με:

• Ακρόαση: Η σπηλαίωση συχνά παράγει έναν ξεχωριστό ήχο σαν χαλίκι ή μάρμαρα που κυλούν μέσα στην αντλία.
• Αλλαγές Διαδικασίας: Σε περίπτωση υποψίας σπηλαίωσης αναρρόφησης, το προσεκτικό και αργό άνοιγμα της βαλβίδας αναρρόφησης (εάν είναι μερικώς κλειστή) ή ο καθαρισμός του φίλτρου αναρρόφησης θα πρέπει να μειώσει ή να εξαλείψει αμέσως τον θόρυβο δόνησης υψηλής συχνότητας. Πρόκειται για μια πολύ αποτελεσματική διαγνωστική δοκιμή.

Είναι κρίσιμο να αντιμετωπιστεί γρήγορα η σπηλαίωση, καθώς οι ρωγμές λειτουργούν σαν μικροσφύρα, ξεφλουδίζοντας και διαβρώνοντας τα πτερύγια της πτερωτής και τον σπειροειδή έλικα της αντλίας, οδηγώντας σε πρόωρη αστοχία.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο