Diagnose van cavitatie

1. Definitie: Wat is cavitatie?

Cavitatie Een destructief fenomeen dat optreedt in pompen en andere hydraulische systemen. Het betreft de snelle vorming en heftige ineenstorting (implosie) van dampbellen in een vloeistof. Dit gebeurt wanneer de statische druk van de vloeistof onder de dampspanning daalt.

Hoewel cavitatie vaak wordt beschreven als een ‘sissend’ of ‘knallend knikkergeluid’, is het een belangrijke bron van trillingen en kan ernstige, erosieve schade aan pompwaaiers en -behuizingen veroorzaken. Het is een teken van een hydraulisch probleem, geen mechanisch probleem, maar het is gemakkelijk te detecteren met trillingsanalyse.

2. De twee soorten cavitatie

a) Zuigcavitatie

Dit is de meest voorkomende vorm van cavitatie. Het treedt op wanneer de pomp te weinig vloeistof krijgt, wat betekent dat de beschikbare netto positieve zuighoogte (NPSHa) lager is dan de vereiste netto positieve zuighoogte (NPSHr) van de pomp.

• Mechanisme: De lage druk bij het oog van de waaier zorgt ervoor dat de vloeistof gaat koken en er dampbellen ontstaan. Wanneer deze bellen naar de hogere drukzones van de waaierbladen worden getransporteerd, klappen ze met geweld in.
• Oorzaken: Een verstopt aanzuigfilter, een gedeeltelijk gesloten aanzuigklep, een aanzuigleiding die te lang of te klein in diameter is, of de pomp die de vloeistof van een te grote hoogte moet oppompen.

b) Ontladingscavitatie

Dit komt minder vaak voor en treedt op wanneer de persdruk van de pomp extreem hoog is, waardoor er geen vloeistof uit de pomp kan stromen.

• Mechanisme: De vloeistof wordt opgesloten tussen de schoepen van de waaier en circuleert met hoge snelheid, waardoor een vacuümzone met lage druk ontstaat waar bellen ontstaan. Deze bellen imploderen vervolgens terwijl ze uit de lagedrukzone bewegen.
• Oorzaken: Een geblokkeerde of gesloten afvoerklep, of pompen tegen een “dode kop” (een volledig geblokkeerde afvoerleiding).

3. De trillingssignatuur van cavitatie

De heftige implosie van duizenden kleine dampbelletjes produceert geen enkele, zuivere frequentie, maar een zeer kenmerkende trillingssignatuur:

• Hoogfrequent breedbandruis: De primaire indicator van cavitatie is een significante toename van de “ruisvloer” van de FFT-spectrum, vooral bij hoge frequenties (meestal boven 2000 Hz). Het verschijnt als een "bult" van willekeurige, breedbandige energie in plaats van als afzonderlijke pieken.
• Willekeurig en onstabiel: De trilling is willekeurig en niet-periodiek, waardoor er geen scherpe pieken ontstaan. De algehele amplitude kan aanzienlijk fluctueren.
• Potentiële harmonischen van de bladdoorlaatfrequentie: In sommige gevallen kan de willekeurige energie van cavitatie de Blade Pass Frequency (BPF = aantal schoepen × Loopsnelheid) en de bijbehorende harmonischen, maar het dominante kenmerk zal nog steeds de breedbandruisvloer zijn.

Als de cavitatie ernstig is, kan dit secundaire schade veroorzaken, zoals erosie van de waaier, wat vervolgens kan leiden tot een echte mechanische onevenwicht, wat zichtbaar zou zijn als een hoge 1X piek.

4. Bevestiging

Omdat de trillingssignatuur bestaat uit willekeurige ruis, kan deze soms worden verward met andere bronnen van turbulentie of stromingsgerelateerde problemen. Bevestiging kan worden verkregen door:

• Luisteren: Cavitatie produceert vaak een duidelijk hoorbaar geluid, alsof er grind of knikkers in de pomp rondrollen.
• Proceswijzigingen: Bij vermoeden van aanzuigcavitatie kan het voorzichtig en langzaam openen van de aanzuigklep (indien gedeeltelijk gesloten) of het reinigen van de aanzuigzeef het hoogfrequente trillingsgeluid direct verminderen of elimineren. Dit is een zeer effectieve diagnostische test.

Het is van cruciaal belang om cavitatie snel aan te pakken, omdat de implosies als een micro-straalhamer werken, waardoor de waaierbladen en het pomphuis worden aangetast en geërodeerd, wat leidt tot vroegtijdige uitval.

← Terug naar hoofdindex