Diagnostika kavitácie

1. Definícia: Čo je kavitácia?

Kavitácia je deštruktívny jav, ku ktorému dochádza v čerpadlách a iných hydraulických systémoch. Ide o rýchly vznik a prudký kolaps (implóziu) bublín pary v kvapaline. K tomu dochádza, keď statický tlak kvapaliny klesne pod tlak jej pary.

Hoci sa kavitácia často opisuje ako „syčivý“ alebo „štrngajúci“ zvuk, je významným zdrojom vibrácie a môže spôsobiť vážne erózne poškodenie obežných kolies a puzdier čerpadla. Je to znak hydraulického problému, nie mechanického, ale dá sa ľahko zistiť analýzou vibrácií.

2. Dva typy kavitácie

a) Sacia kavitácia

Toto je najbežnejšia forma kavitácie. Vyskytuje sa, keď je čerpadlo „hladované“ na kvapalinu, čo znamená, že dostupná čistá kladná sacia výška (NPSHa) je menšia ako požadovaná čistá kladná sacia výška (NPSHr) čerpadla.

• Mechanizmus: Nízky tlak v oku obežného kolesa spôsobuje var kvapaliny a tvorbu bublín pary. Keď sú tieto bubliny prenášané do oblastí s vyšším tlakom v lopatkách obežného kolesa, prudko sa zrútia.
• Príčiny: Zanesený sací filter, čiastočne zatvorený sací ventil, príliš dlhé alebo príliš malé sacie potrubie alebo čerpadlo musí zdvíhať kvapalinu z príliš veľkej výšky.

b) Kavitácia pri výboji

Toto je menej časté a vyskytuje sa, keď je výtlačný tlak čerpadla extrémne vysoký, čo bráni vytekaniu kvapaliny z čerpadla.

• Mechanizmus: Kvapalina je zachytená medzi lopatkami obežného kolesa a recirkuluje vysokou rýchlosťou, čím vytvára nízkotlakovú vákuovú zónu, kde sa tvoria bubliny. Tieto bubliny potom implodujú, keď sa pohybujú von z nízkotlakovej oblasti.
• Príčiny: Zablokovaný alebo zatvorený výtlačný ventil alebo čerpanie proti „mŕtvemu tlaku“ (úplne zablokované výtlačné potrubie).

3. Vibračný podpis kavitácie

Prudká implózia tisícov drobných bublín pary nevytvára jednu, čistú frekvenciu. Namiesto toho vytvára veľmi zreteľný vibračný podpis:

• Vysokofrekvenčný širokopásmový šum: Primárnym indikátorom kavitácie je výrazné zvýšenie „hlukovej podlahy“ Spektrum FFT, najmä pri vysokých frekvenciách (zvyčajne nad 2 000 Hz). Prejavuje sa skôr ako „hrb“ náhodnej širokopásmovej energie než ako zreteľné vrcholy.
• Náhodné a nestabilné: Vibrácie sú náhodné a neperiodické, a preto nevytvárajú ostré vrcholy. Celková amplitúda môže výrazne kolísať.
• Potenciálne harmonické frekvencie prechodu lopatky: V niektorých prípadoch môže náhodná energia z kavitácie vybudiť frekvenciu prechodu lopatiek (BPF = počet lopatiek × Rýchlosť behu) a jeho harmonické, ale dominantným znakom bude stále širokopásmová šumová hladina.

Ak je kavitácia silná, môže spôsobiť sekundárne poškodenie, ako je erózia obežného kolesa, čo môže následne viesť k skutočnému mechanickému poškodeniu. nevyváženosť, čo by sa prejavilo ako vysoký vrchol 1X.

4. Potvrdenie

Keďže vibračný podpis je prejavom náhodného šumu, niekedy sa môže zameniť s inými zdrojmi turbulencie alebo problémami súvisiacimi s prúdením. Potvrdenie je možné dosiahnuť:

• Počúvanie: Kavitácia často vytvára zreteľný počuteľný zvuk, akoby sa štrk alebo guľôčky kotúľali vo vnútri čerpadla.
• Zmeny procesu: Pri podozrení na kavitáciu v sacom potrubí by malo opatrné a pomalé otvorenie sacieho ventilu (ak je čiastočne zatvorený) alebo vyčistenie sacieho sita okamžite znížiť alebo eliminovať vysokofrekvenčný vibračný hluk. Ide o veľmi účinný diagnostický test.

Je nevyhnutné rýchlo riešiť kavitáciu, pretože implózie pôsobia ako mikrotryskové kladivo, ktoré odštiepuje a eroduje lopatky obežného kolesa a špirálu čerpadla, čo vedie k predčasnému zlyhaniu.

← Späť na hlavný index