Diagnostisering av kavitasjon

1. Definisjon: Hva er kavitasjon?

Kavitasjon er et destruktivt fenomen som forekommer i pumper og andre hydrauliske systemer. Det er den raske dannelsen og voldsomme kollapsen (implosjonen) av dampbobler i en væske. Dette skjer når væskens statiske trykk faller under damptrykket.

Selv om kavitasjon ofte beskrives som en «susende» eller «raslende lyd av klinkekuler», er det en betydelig kilde til vibrasjon og kan forårsake alvorlig, erosjonsskade på pumpehjul og -hus. Det er et tegn på et hydraulisk problem, ikke et mekanisk et, men det er lett å oppdage med vibrasjonsanalyse.

2. De to typene kavitasjon

a) Sugekavitasjon

Dette er den vanligste formen for kavitasjon. Det oppstår når pumpen er «utsultet» for væske, noe som betyr at det tilgjengelige netto positive sugehøyden (NPSHa) er mindre enn det nødvendige netto positive sugehøyden (NPSHr) for pumpen.

• Mekanisme: Det lave trykket i løpehjulets øye får væsken til å koke, og det dannes dampbobler. Når disse boblene føres inn i områdene med høyere trykk i løpehjulets skovler, kollapser de voldsomt.
• Årsaker: Et tett sugefilter, en delvis lukket sugeventil, en sugeledning som er for lang eller for liten i diameter, eller at pumpen må løfte væsken fra for stor høyde.

b) Utløpskavitasjon

Dette er mindre vanlig og oppstår når pumpens utløpstrykk er ekstremt høyt, noe som hindrer væske i å strømme ut av pumpen.

• Mekanisme: Væsken blir fanget mellom impellervingene og resirkulerer med høy hastighet, noe som skaper en lavtrykksvakuumsone hvor bobler dannes. Disse boblene imploderer deretter når de beveger seg ut av lavtrykksområdet.
• Årsaker: En blokkert eller lukket utløpsventil, eller pumping mot et «dødt hode» (en fullstendig blokkert utløpsledning).

3. Vibrasjonssignaturen til kavitasjon

Den voldsomme implosjonen av tusenvis av ørsmå dampbobler produserer ikke en enkelt, pen frekvens. I stedet skaper den en veldig tydelig vibrasjonssignatur:

• Høyfrekvent bredbåndsstøy: Den primære indikatoren på kavitasjon er en betydelig økning i «støygulvet» til FFT-spektrum, spesielt ved høye frekvenser (vanligvis over 2000 Hz). Det fremstår som en «knute» av tilfeldig, bredbåndsenergi snarere enn som tydelige topper.
• Tilfeldig og ustabil: Vibrasjonen er tilfeldig og ikke-periodisk, og det er derfor den ikke skaper skarpe topper. Den totale amplituden kan svinge betydelig.
• Potensielle harmoniske deler av bladpasseringsfrekvensen: I noen tilfeller kan den tilfeldige energien fra kavitasjon eksitere bladpasseringsfrekvensen (BPF = antall skovler × Løpehastighet) og dens harmoniske, men den dominerende egenskapen vil fortsatt være bredbåndsstøygulvet.

Hvis kavitasjonen er alvorlig, kan den forårsake sekundær skade, som erosjon av impelleren, som deretter kan føre til en ekte mekanisk skade. ubalanse, som ville vises som en høy 1X-topp.

4. Bekreftelse

Fordi vibrasjonssignaturen er preget av tilfeldig støy, kan den noen ganger forveksles med andre kilder til turbulens eller strømningsrelaterte problemer. Bekreftelse kan oppnås ved å:

• Lytting: Kavitasjon produserer ofte en tydelig hørbar lyd som grus eller klinkekuler som ruller rundt inne i pumpen.
• Prosesendringer: Ved mistanke om sugekavitation bør forsiktig og langsom åpning av sugeventilen (hvis den er delvis lukket) eller rengjøring av sugefilteret umiddelbart redusere eller eliminere høyfrekvent vibrasjonsstøy. Dette er en svært effektiv diagnostisk test.

Det er avgjørende å håndtere kavitasjon raskt, ettersom implosjonene fungerer som en mikrostrålehammer som fliser bort og eroderer impellervingene og pumpens spiral, noe som fører til for tidlig svikt.

← Tilbake til hovedindeksen