कैविटेशन का निदान
गुहिकायन एक विनाशकारी घटना है जो में होती है पंप और अन्य हाइड्रोलिक प्रणालियों में: द्रव में वाष्प बुलबुलों का तीव्र निर्माण और हिंसक पतन (इम्प्लोजन)। यह तब होता है जब द्रव का स्थानीय स्थैतिक दबाव उसके वाष्प दबाव से नीचे चला जाता है, जिससे द्रव क्षणभर के लिए परिवेशीय तापमान पर उबलता है और दबाव पुनः सामान्य होने पर फिर संघनित हो जाता है। यद्यपि इसे अक्सर “फुसफुसाहट” या “गोले खड़खड़ाने” जैसी आवाज़ के रूप में वर्णित किया जाता है, कैविटेशन एक महत्वपूर्ण स्रोत है कंपन और इम्पेलरों और केसिंग्स को गंभीर, क्षरणकारी क्षति पहुँचा सकता है। महत्वपूर्ण रूप से, यह एक का संकेत है। हाइड्रोलिक यांत्रिक होने के बजाय एक समस्या — फिर भी यह के साथ आसानी से पता लगाया जा सकता है कंपन विश्लेषण, जो इसे प्रक्रिया दोष का निदान करने के लिए कंपन के उपयोग का एक क्लासिक उदाहरण बनाता है।.
1. परिभाषा: कैविटेशन क्या है?
कैविटेशन का भौतिकीशास्त्र स्थानीय दबाव और वाष्प दबाव के बीच संबंध पर निर्भर करता है। पंप के अंदर, द्रव इम्पेलर की आँख में प्रवेश करते ही त्वरण प्राप्त करता है, और बर्नौली के सिद्धांत के अनुसार यह त्वरण स्थानीय दबाव को कम कर देता है। यदि दबाव द्रव के वाष्प दबाव से नीचे चला जाता है, तो सूक्ष्म वाष्प गुहाएँ उत्पन्न होती हैं। वे तब तक ही टिक पाती हैं जब तक प्रवाह उन्हें उच्च दबाव वाले क्षेत्र में नहीं ले जाता — आमतौर पर वियन के कुछ मिलीमीटर आगे — जहाँ वे लगभग तुरंत ही ध्वस्त हो जाती हैं। प्रत्येक पतन एक सूक्ष्म अंतर्विस्फोट होता है जो एक तीव्र दबाव स्पाइक और उच्च-आवृत्ति ऊर्जा का विस्फोट उत्पन्न करता है। इसे हर सेकंड बनने वाले हजारों बुलबुलों से गुणा करें और इसका संचयी प्रभाव श्रव्य ध्वनि और मापनीय कंपन दोनों के रूप में होता है, साथ ही धातु की सतहों पर धीमी, निरंतर खाई बनती रहती है।.
2. कैविटेशन के दो प्रकार
a) सक्शन कैविटेशन
यह सबसे सामान्य रूप है। यह तब होता है जब पंप तरल की कमी से “भूखा” हो जाता है — अर्थात् जब उपलब्ध शुद्ध सक्शन हेड (NPSHa) पंप द्वारा आवश्यक शुद्ध सक्शन हेड (NPSHr) से नीचे चला जाता है।.
- तंत्र: प्ररितक की आँख पर कम दबाव के कारण तरल उबलने लगता है, जिससे वाष्प के बुलबुले बनते हैं। जैसे ही ये बुलबुले प्ररितक के पंखों के उच्च दबाव वाले क्षेत्रों में पहुँचते हैं, वे ज़ोर से ढह जाते हैं।
- कारण: एक जाम हुआ सक्शन फ़िल्टर या स्ट्रेनर, एक आंशिक रूप से बंद सक्शन वाल्व, एक सक्शन लाइन जो बहुत लंबी या व्यास में बहुत छोटी है, या एक पंप जिसे तरल को बहुत ऊँचाई से उठाने की आवश्यकता है।.
सक्शन-साइड मार्जिन मूलतः एक NPSH समस्या है, इसलिए किसी इंस्टॉलेशन को डिजाइन करते या समस्या निवारण करते समय संख्याओं को स्पष्ट रूप से जांचना सहायक होता है; हमारा एनपीएसएच कैलकुलेटर उपलब्ध हेड की गणना करता है और दिखाता है कि एक सिस्टम कैविटेशन थ्रेशोल्ड के कितने करीब से चल रहा है।.
b) डिस्चार्ज कैविटेशन
ऐसा कम ही होता है और तब होता है जब पंप का डिस्चार्ज दबाव बहुत अधिक होता है, जिससे तरल पदार्थ पंप से बाहर नहीं निकल पाता।
- तंत्र: द्रव प्ररितक पंखों के बीच फँस जाता है और उच्च वेग से पुनःपरिसंचारित होता है, जिससे एक निम्न-दाब निर्वात क्षेत्र बनता है जहाँ बुलबुले बनते हैं। ये बुलबुले निम्न-दाब क्षेत्र से बाहर निकलते ही फट जाते हैं।
- कारण: अवरुद्ध या बंद डिस्चार्ज वाल्व, या "डेड हेड" (पूरी तरह से अवरुद्ध डिस्चार्ज लाइन) के विरुद्ध पम्पिंग।
, जो निकास कैविटेशन के पीछे उच्च वेग वाली आंतरिक पुनः परिसंचरण से घनिष्ठ रूप से संबंधित है पुनः परिसंचरण, एक और कम-प्रवाह अस्थिरता जो कुछ समान लक्षण साझा करती है और कई में से एक है केंद्रापसारी पंप दोष एक विश्लेषक अंतर करना सीखता है।.
3. कैविटेशन का कंपन हस्ताक्षर
हज़ारों छोटे-छोटे वाष्प बुलबुलों का हिंसक विस्फोट एक भी स्पष्ट आवृत्ति उत्पन्न नहीं करता। बल्कि, यह एक बहुत ही विशिष्ट कंपन संकेत उत्पन्न करता है:
- उच्च-आवृत्ति ब्रॉडबैंड शोर: प्राथमिक संकेतक “शोर की न्यूनतम सीमा” में एक महत्वपूर्ण वृद्धि है। एफएफटी स्पेक्ट्रम, विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों (आमतौर पर 2,000 हर्ट्ज़ से ऊपर) पर। यह अलग-अलग शिखरों के बजाय यादृच्छिक ऊर्जा के एक चौड़े “उभार” के रूप में दिखाई देता है।.
- यादृच्छिक और अस्थिर: कंपन यादृच्छिक और गैर-आवर्ती है — और यही कारण है कि यह कोई तीखी रेखाएँ उत्पन्न नहीं करता — तथा समग्र आयाम क्षण-क्षण में स्पष्ट रूप से उतार-चढ़ाव कर सकता है। यह यादृच्छिकता ही कैविटेशन को साधारण प्रवाह से अलग करती है। अशांति, जो आमतौर पर हल्का और कम आवृत्ति वाला होता है।.
- ब्लेड पास आवृत्ति के संभावित हार्मोनिक्स: , कुछ मामलों में यादृच्छिक ऊर्जा को उत्तेजित कर सकती है ब्लेड पास आवृत्ति (बीपीएफ = पट्टियों की संख्या × परिचालन गति) और इसके हार्मोनिक्स, लेकिन प्रमुख विशेषता ब्रॉडबैंड शोर स्तर ही बनी रहती है। पंपों पर इसी घटक को अक्सर कहा जाता है वेन पासिंग आवृत्ति.
चूंकि ऊर्जा ब्रॉडबैंड और आवेगी है, दोहराए जाने वाले प्रभावों के लिए अनुकूलित तकनीकें निदान को और अधिक सटीक बना सकती हैं: एन्वेलोप विश्लेषण और जैसे मीट्रिक्स शिखा कारक तेज़ बुलबुले-विस्फोट क्षणिक घटनाओं पर वे तीव्र प्रतिक्रिया करते हैं। यदि कैविटेशन को आगे बढ़ने दिया जाए तो यह द्वितीयक क्षति — इम्पेलर का क्षरण — पैदा कर सकता है, जो फिर एक वास्तविक यांत्रिक समस्या उत्पन्न करता है। असंतुलित होना जो एक ऊँचे 1× पीक के रूप में दिखाई देता है, यह एक उपयोगी अनुस्मारक है कि एक दोष दूसरे को जन्म दे सकता है।.
4. पुष्टि
चूंकि इसका सिग्नेचर यादृच्छिक शोर जैसा होता है, इसे अन्य प्रवाह- या उथल-पुथल-संबंधी स्रोतों के साथ भ्रमित किया जा सकता है, इसलिए मरम्मत करने से पहले पुष्टि करना उचित है:
- सुनना: कैविटेशन अक्सर एक विशिष्ट सुनाई देने वाली आवाज़ पैदा करता है, जैसे पंप के अंदर बजरी या गोलियाँ घूम रही हों — अक्सर यह फर्श पर ऑपरेटर द्वारा देखा जाने वाला पहला संकेत होता है।.
- प्रक्रिया परिवर्तन: संदिग्ध सक्शन कैविटेशन के लिए, आंशिक रूप से बंद सक्शन वाल्व को सावधानीपूर्वक और धीरे-धीरे खोलने या सक्शन स्ट्रेनर की सफाई करने से उच्च-आवृत्ति का शोर तुरंत कम या समाप्त हो जाना चाहिए। यह जानबूझकर किया गया परिवर्तन-और-निरीक्षण परीक्षण उपलब्ध सबसे प्रभावी पुष्टि विधियों में से एक है, क्योंकि यह सीधे हाइड्रोलिक कारण में हेरफेर करता है।.
कैविटेशन को तुरंत संबोधित करना अत्यंत महत्वपूर्ण है। प्रत्येक इम्प्लोजन सूक्ष्म जेट हथौड़े की तरह कार्य करता है, जो इम्पेलर के ब्लेड्स और पंप वोल्यूट को खुरचता है और समयपूर्व विफलता की ओर ले जाता है। क्षेत्र में, व्यावहारिक कार्यप्रवाह इस प्रकार है: वाइब्रेशन एनालाइज़र पर ब्रॉडबैंड सिग्नेचर की पुष्टि करना, हाइड्रोलिक कारण को समाप्त करना, और फिर यह सत्यापित करना कि मशीन स्वच्छ यांत्रिक स्थिति में लौट आई है। एक पोर्टेबल दो-चैनल उपकरण जैसे कि Balanset-1A उस अंतिम चरण के लिए यह उपयुक्त है: एक बार प्रक्रिया दोष ठीक हो जाने पर, यह 1× को मापता है। आम्प्लिट्यूड और फेज़ पंप के अपने बेयरिंग्स में परिचालन गति पर, इसलिए कोई भी अवशिष्ट असंतुलन क्षरण से पीछे छूटा हुआ अवशेष यथास्थान (इन-प्लेस) संतुलन द्वारा मात्रांकित और सुधारा जा सकता है संतुलन.
