Diagnosticiranje kavitacije

1. Definicija: Kaj je kavitacija?

Kavitacija je destruktivni pojav, ki se pojavlja v črpalkah in drugih hidravličnih sistemih. Gre za hitro nastanek in silovito sesedanje (implozijo) parnih mehurčkov v tekočini. To se zgodi, ko statični tlak tekočine pade pod njen parni tlak.

Čeprav jo pogosto opisujejo kot "sikajoč" ali "ropotajoč zvok frnikol", je kavitacija pomemben vir vibracije in lahko povzroči hude, erozivne poškodbe rotorjev in ohišij črpalke. To je znak hidravlične težave, ne mehanske, vendar jo je mogoče zlahka zaznati z analizo vibracij.

2. Dve vrsti kavitacije

a) Sesalna kavitacija

To je najpogostejša oblika kavitacije. Pojavi se, ko črpalki "primanjkuje" tekočine, kar pomeni, da je neto pozitivna sesalna višina, ki je na voljo (NPSHa), manjša od neto pozitivne sesalne višine, ki jo črpalka zahteva (NPSHr).

• Mehanizem: Nizek tlak na mestu rotorja povzroči vrenje tekočine in nastanek parnih mehurčkov. Ko se ti mehurčki prenesejo v območja z višjim tlakom v lopaticah rotorja, se silovito sesedejo.
• Vzroki: Zamašen sesalni filter, delno zaprt sesalni ventil, predolga ali premajhna sesalna cev ali pa črpalka mora dvigovati tekočino z prevelike višine.

b) Kavitacija pri izpustu

To je manj pogosto in se zgodi, ko je izpustni tlak črpalke izjemno visok, kar preprečuje iztekanje tekočine iz črpalke.

• Mehanizem: Tekočina se ujame med lopatice rotorja in kroži z veliko hitrostjo, kar ustvarja nizkotlačno vakuumsko območje, kjer nastajajo mehurčki. Ti mehurčki nato implodirajo, ko se premikajo iz nizkotlačnega območja.
• Vzroki: Blokiran ali zaprt izpustni ventil ali črpanje proti "mrtvemu tlaku" (popolnoma blokiran izpustni vod).

3. Vibracijski podpis kavitacije

Silovita implozija tisočerih drobnih parnih mehurčkov ne ustvari ene same, čiste frekvence. Namesto tega ustvari zelo izrazit vibracijski podpis:

• Visokofrekvenčni širokopasovni šum: Primarni kazalnik kavitacije je znatno povečanje "šumnega praga" Spekter FFT, zlasti pri visokih frekvencah (običajno nad 2000 Hz). Pojavi se kot »grba« naključne, širokopasovne energije in ne kot ločeni vrhovi.
• Naključno in nestabilno: Vibracije so naključne in neperiodične, zato ne ustvarjajo ostrih vrhov. Skupna amplituda lahko znatno niha.
• Potencialni harmoniki frekvence prehoda lopatice: V nekaterih primerih lahko naključna energija kavitacije vzbudi frekvenco prehoda lopatic (BPF = število lopatic × Hitrost teka) in njegove harmonike, vendar bo prevladujoča značilnost še vedno širokopasovni šum.

Če je kavitacija huda, lahko povzroči sekundarno škodo, kot je erozija rotorja, kar lahko nato privede do resnične mehanske poškodbe. neravnovesje, kar bi se pokazalo kot visok vrh 1X.

4. Potrditev

Ker je vibracijski podpis naključen šum, ga je včasih mogoče zamenjati z drugimi viri turbulence ali težavami, povezanimi s tokom. Potrditev je mogoče doseči z:

• Poslušanje: Kavitacija pogosto povzroča izrazit slišen zvok, kot bi se gramoz ali frnikole kotalile po črpalki.
• Spremembe procesa: Pri sumu na sesalno kavitacijo je treba previdno in počasi odpreti sesalni ventil (če je delno zaprt) ali očistiti sesalno cedilo, kar bo takoj zmanjšalo ali odpravilo visokofrekvenčni vibracijski hrup. To je zelo učinkovit diagnostični test.

Kavitacijo je ključnega pomena hitro odpraviti, saj implozije delujejo kot mikro-curki, ki odkrušujejo in erodirajo lopatice rotorja in spiralno ohišje črpalke, kar vodi do prezgodnje odpovedi.

← Nazaj na glavno kazalo