تشخیص کاویتاسیون

۱. تعریف: کاویتاسیون چیست؟

کاویتاسیون پدیده‌ای مخرب است که در پمپ‌ها و سایر سیستم‌های هیدرولیک رخ می‌دهد. این پدیده تشکیل سریع و فروپاشی شدید (انفجار داخلی) حباب‌های بخار در مایع است. این اتفاق زمانی می‌افتد که فشار استاتیک مایع از فشار بخار آن کمتر شود.

اگرچه اغلب به عنوان صدای "هیس" یا "تکان خوردن تیله" توصیف می‌شود، کاویتاسیون منبع قابل توجهی از ... لرزش و می‌تواند باعث آسیب شدید و فرسایشی به پروانه‌ها و پوسته‌های پمپ شود. این نشانه‌ی یک مشکل هیدرولیکی است، نه یک مشکل مکانیکی، اما به راحتی با آنالیز ارتعاش قابل تشخیص است.

۲. دو نوع کاویتاسیون

الف) کاویتاسیون مکشی

این رایج‌ترین شکل کاویتاسیون است. این اتفاق زمانی می‌افتد که پمپ دچار کمبود سیال شده باشد، به این معنی که هد مکش مثبت خالص موجود (NPSHa) کمتر از هد مکش مثبت خالص مورد نیاز (NPSHr) پمپ باشد.

• مکانیسم: فشار کم در چشم پروانه باعث جوشیدن مایع و تشکیل حباب‌های بخار می‌شود. با انتقال این حباب‌ها به نواحی پرفشارتر پره‌های پروانه، آنها به شدت متلاشی می‌شوند.
• علل: گرفتگی فیلتر مکش، بسته بودن نسبی شیر مکش، طولانی بودن یا قطر کم خط مکش، یا پمپی که باید سیال را از ارتفاع خیلی زیاد بالا ببرد.

ب) کاویتاسیون تخلیه

این مورد کمتر رایج است و زمانی رخ می‌دهد که فشار تخلیه پمپ بسیار بالا باشد و مانع از خروج سیال از پمپ شود.

• مکانیسم: سیال بین پره‌های پروانه به دام می‌افتد و با سرعت بالا دوباره به گردش در می‌آید و یک ناحیه خلاء کم‌فشار ایجاد می‌کند که در آن حباب‌ها تشکیل می‌شوند. سپس این حباب‌ها هنگام خروج از ناحیه کم‌فشار، از داخل می‌ترکند.
• علل: شیر تخلیه مسدود یا بسته، یا پمپاژ در خلاف جهت «سر مرده» (خط تخلیه کاملاً مسدود).

۳. اثر ارتعاشی کاویتاسیون

انفجار شدید هزاران حباب بخار کوچک، یک فرکانس واحد و مشخص تولید نمی‌کند. در عوض، یک امضای ارتعاشی بسیار متمایز ایجاد می‌کند:

• نویز پهن باند فرکانس بالا: شاخص اصلی کاویتاسیون، افزایش قابل توجه در "سطح نویز" دستگاه است. FFT spectrum، به ویژه در فرکانس‌های بالا (معمولاً بالای ۲۰۰۰ هرتز). این به جای قله‌های مشخص، به صورت یک "تپه" از انرژی تصادفی و پهن باند ظاهر می‌شود.
• تصادفی و ناپایدار: این ارتعاش تصادفی و غیر تناوبی است، به همین دلیل پیک‌های تیز ایجاد نمی‌کند. دامنه کلی می‌تواند به طور قابل توجهی نوسان داشته باشد.
• هارمونیک‌های بالقوه فرکانس عبور پره: در برخی موارد، انرژی تصادفی ناشی از کاویتاسیون می‌تواند فرکانس عبور پره را تحریک کند (BPF = تعداد پره‌ها × سرعت در حال اجرا) و هارمونیک‌های آن، اما ویژگی غالب همچنان کف نویز پهنای باند خواهد بود.

اگر کاویتاسیون شدید باشد، می‌تواند باعث آسیب ثانویه مانند فرسایش پروانه شود که در نهایت می‌تواند منجر به آسیب مکانیکی واقعی شود. عدم تعادلکه به صورت یک پیک 1X بالا ظاهر می‌شود.

۴. تأیید

از آنجا که امضای ارتعاش، نوعی نویز تصادفی است، گاهی اوقات می‌تواند با سایر منابع تلاطم یا مسائل مربوط به جریان اشتباه گرفته شود. تأیید این موضوع را می‌توان با روش‌های زیر انجام داد:

• گوش دادن: کاویتاسیون اغلب صدای قابل شنیدن مشخصی مانند غلتیدن شن یا تیله در داخل پمپ ایجاد می‌کند.
• تغییرات فرآیند: در صورت مشکوک بودن به کاویتاسیون در مکش، باز کردن با دقت و به آرامی شیر مکش (در صورت بسته بودن نسبی) یا تمیز کردن صافی مکش باید فوراً صدای ارتعاش با فرکانس بالا را کاهش داده یا از بین ببرد. این یک آزمایش تشخیصی بسیار مؤثر است.

رسیدگی سریع به کاویتاسیون بسیار مهم است، زیرا انفجارها مانند یک چکش میکروجت عمل می‌کنند و باعث خرد شدن و فرسایش پره‌های پروانه و حلزونی پمپ می‌شوند و منجر به خرابی زودرس می‌شوند.

← بازگشت به فهرست اصلی