कैविटेशन का निदान

1. परिभाषा: कैविटेशन क्या है?

गुहिकायन पंपों और अन्य हाइड्रोलिक प्रणालियों में होने वाली एक विनाशकारी घटना है। यह किसी द्रव में वाष्प के बुलबुलों का तेज़ी से बनना और उनका हिंसक रूप से टूटना (विस्फोट) है। ऐसा तब होता है जब द्रव का स्थैतिक दाब उसके वाष्प दाब से कम हो जाता है।

यद्यपि इसे अक्सर "फुफकारने" या "कंचे खड़खड़ाने" जैसी ध्वनि के रूप में वर्णित किया जाता है, कैविटेशन इसका एक महत्वपूर्ण स्रोत है कंपन और पंप इम्पेलर्स और केसिंग को गंभीर, क्षरणकारी क्षति पहुँचा सकता है। यह किसी यांत्रिक समस्या का नहीं, बल्कि हाइड्रोलिक समस्या का संकेत है, लेकिन कंपन विश्लेषण से इसका आसानी से पता लगाया जा सकता है।

2. कैविटेशन के दो प्रकार

a) सक्शन कैविटेशन

यह कैविटेशन का सबसे आम रूप है। यह तब होता है जब पंप में तरल पदार्थ की कमी हो जाती है, यानी उपलब्ध नेट पॉजिटिव सक्शन हेड (NPSHa), पंप द्वारा आवश्यक नेट पॉजिटिव सक्शन हेड (NPSHr) से कम होता 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: अवरुद्ध चूषण फिल्टर, आंशिक रूप से बंद चूषण वाल्व, बहुत लंबी या बहुत छोटी व्यास वाली चूषण लाइन, या पंप को बहुत अधिक ऊंचाई से तरल पदार्थ उठाने की आवश्यकता होना।

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।

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: गुहिकायन का प्राथमिक सूचक "शोर तल" में उल्लेखनीय वृद्धि है एफएफटी स्पेक्ट्रम, विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर (आमतौर पर 2,000 हर्ट्ज़ से ऊपर)। यह अलग-अलग चोटियों के बजाय यादृच्छिक, ब्रॉडबैंड ऊर्जा के एक "कूबड़" के रूप में दिखाई देता है।
• यादृच्छिक और अस्थिर: कंपन यादृच्छिक और गैर-आवधिक होता है, इसलिए यह तीखे शिखर नहीं बनाता। समग्र आयाम में काफ़ी उतार-चढ़ाव हो सकता है।
• ब्लेड पास आवृत्ति के संभावित हार्मोनिक्स: कुछ मामलों में, गुहिकायन से यादृच्छिक ऊर्जा ब्लेड पास आवृत्ति (बीपीएफ = वैन की संख्या ×) को उत्तेजित कर सकती है दौड़ने की गति) और इसके हार्मोनिक्स, लेकिन प्रमुख विशेषता अभी भी ब्रॉडबैंड शोर फ़्लोर होगी।

यदि गुहिकायन गंभीर है, तो यह द्वितीयक क्षति का कारण बन सकता है, जैसे कि प्ररित करनेवाला का क्षरण, जो तब वास्तविक यांत्रिक क्षति का कारण बन सकता है असंतुलित होना, जो एक उच्च 1X शिखर के रूप में दिखाई देगा।

4. पुष्टि

चूँकि कंपन का संकेत यादृच्छिक शोर में से एक है, इसलिए इसे कभी-कभी अशांति या प्रवाह-संबंधी समस्याओं के अन्य स्रोतों के साथ भ्रमित किया जा सकता है। पुष्टिकरण निम्न द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

• सुनना: कैविटेशन से अक्सर एक विशिष्ट ध्वनि उत्पन्न होती है, जैसे कि पंप के अंदर बजरी या कंचे लुढ़क रहे हों।
• प्रक्रिया में परिवर्तन: संदिग्ध सक्शन कैविटेशन के लिए, सक्शन वाल्व (यदि आंशिक रूप से बंद हो) को सावधानीपूर्वक और धीरे से खोलने या सक्शन स्ट्रेनर को साफ़ करने से उच्च-आवृत्ति कंपन शोर तुरंत कम हो जाना चाहिए या समाप्त हो जाना चाहिए। यह एक बहुत ही प्रभावी निदान परीक्षण है।

गुहिकायन का शीघ्र समाधान करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि विस्फोट एक सूक्ष्म-जेट हथौड़े की तरह कार्य करता है, जो प्ररित करनेवाला पंखों और पंप वॉल्यूट को छिन्न-भिन्न कर देता है, जिससे समय से पहले विफलता हो जाती है।

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