Дијагностиковање кавитације
Кавитација je destruktivan fenomen koji se dešava u пумпе и других хидрауличних система: брзо формирање и насилно урушавање (импилозија) мехурова паре у течности. Дешава се када локални статички притисак течности падне испод њене тачке испаравања, тако да течност тренутно врети на амбијенталној температури, а затим поново кондензира када се притисак опорави. Иако се често описује као “звучни шум” или “звук клацкања куглица”, кавитација је значајан извор вибрација и може узроковати озбиљну еродиону штету на радним колима и кућиштима. Предусмо, то је знак hydraulic проблема пре него што је механички — али је лако откривљив са Анализа вибрација, што га чини класичним примером коришћења вибрација за дијагнозу квара у процесу.
1. Дефиниција: Шта је кавитација?
Физика кавитације почива на односу између локалног притиска и притиска паре. Унутар пумпе, течност се убрзава док улази у имелер, и по Бернулијевом принципу то убрзање смањује локални притисак. Ако притисак падне испод притиска паре течности, настају мали мехури паре. Они опстају само док проток не донесе у регион већег притиска — обично неколико милиметара даље у лопатицама — где се урушавају скоро тренутно. Свако урушавање је микроскопска импилозија која ослобађа оштар скок притиска и налет енергије високе фреквенције. Помножи то са хиљадама мехура који се формирају сваке секунде и кумулативни ефекат је и чујан шум и мерљива вибрација, заједно са спором, неумитном пилирањем металних површина.
2. Две врсте кавитације
а) Усисна кавитација
Ово је најчешћа форма. Јавља се када пумпа “глади“ флуид — то јест, када је расположива позитивна висина сисања (NPSHa) испод висине сисања која је потребна пумпи (NPSHr).
- Механизам: Низак притисак на отвору импелера доводи до кључања течности, стварајући мехуриће паре. Како се ови мехурићи преносе у подручја вишег притиска лопатица импелера, они се нагло урушавају.
- Узроци: начепљен филтер сисања или цеђивач, делимично затворен вентил сисања, цев сисања која је превише дуга или премало пречника, или пумпа намењена да подигне течност са превише велике висине.
Маржа на страни сисања је у основи проблем NPSH, тако да при пројектовању или отклањању неуспеха инсталације помаже да се експлицитно провере бројеви; наш Калкулатор NPSH израчунава расположиву висину и показује како близу система плови прагу кавитације.
б) Кавитација пражњења
Ово је ређе и дешава се када је притисак на излазу пумпе изузетно висок, што спречава истек течности из пумпе.
- Механизам: Течност је заробљена између лопатица импелера и рециркулише великом брзином, стварајући зону вакуума ниског притиска где се формирају мехурићи. Ови мехурићи затим имплодирају док се крећу из подручја ниског притиска.
- Узроци: Блокиран или затворен испусни вентил, или пумпање уз „мртви притисак“ (потпуно блокиран испусни вод).
Рециркулација великих брзина унутар кавитације пражњења је блиско повезана са протоком рециркулација, још једна нестабилност малог протока која дели нека од истих симптома и једна је од неколико неисправности центрифугалне пумпе аналитичар научи да разликује.
3. Вибрациони потпис кавитације
Насилна имплозија хиљада сићушних мехурића паре не производи једну, уредну фреквенцију. Уместо тога, ствара веома јасан вибрациони потпис:
- Шум великих фреквенција широког спектра: примарни показатељ је значајан пораст “пода буке” БФТ спектар, нарочито при високим фреквенцијама (обично изнад 2.000 Hz). Она изгледа као широк “грб” насумичне енергије пре него као дискретни врхови.
- Насумична и нестална: вибрација је насумична и непериодична — управо зато производи без оштрих линија — и укупна амплитуда може видљиво флуктуирати од момента до момента. Ова насумичност је оно што раздваја кавитацију од обичног протока турбуленција, који има тенденцију да буде миљи и нижи по фреквенцији.
- Потенцијални хармоници фреквенције пролаза лопатице: у неким случајевима насумична енергија може побудити фреквенција пролаза лопатице (BPF = broj lopatica × радна брзина) i njihovih harmonika, ali dominantna karakteristika ostaje kontinuirani šum osnove. Na pumpama se ista komponenta često naziva фреквенција проласка лопатице.
Pošto je energija kontinuirana i impulsivna, tehnike prilagođene ponovljenim udarima mogu oštrim dijagnozu: анализа обвојнице i metrike kao što su крест фактор jako reaguju na brze prelazne pojave kolapsiranja mehurića. Ako se kavitacija nastavlja, može prouzrokovati sekundarnu štetu — eroziju radnog kola — što zatim uvodi pravi mehanički неравнотежа što se pojavljuje kao visok pik 1×, korisno podsetanje da jedna kvarnost može uzrokovati drugu.
4. Потврда
Pošto je karakteristika slučajnog šuma, može se pomešati sa drugim izvorima turbulencije ili toka, tako da je potvrda vredna pre nego što se pristupa popravci:
- Слушање: kavitacija često proizvodi karakterističan čujan zvuk, kao šljunak ili kuglice koje se kotrljaju unutar pumpe — često prvi znakaza koji operater primetuje na terenu.
- Promene u procesu: za sumnjanu kavitaciju na usisu, pažljivo i postepeno otvaranje parcijalno zatvorenog usisnog ventila ili čišćenje usisnog cevara trebalo bi odmah da smanji ili otkloni šum na visokim frekvencijama. Ovaj namerni test promene-i-posmatranja je jedan od najefikasnijih dostupnih potvrda, jer direktno deluje na hidrauličku uzrok.
Kritično je brzo adresirati kavitaciju. Svaka implozija deluje kao mikroskopski mlaz-čekić, odlomavajući radne lopatice radnog kola i pumpnu zavojnicu i dovodeći do prevremenog kvarenja. U praksi, praktični radni tok je potvrditi kontinuirani spektar na vibracijski analizatoru, otkloniti hidrauličku uzrok, a zatim proveriti da je mašina vratila na čist mehanički stanja. Prenosiva dvokanalska aparatura kao što je Балансет-1а je idealna za taj završni korak: kada je kvarnost procesa otklonjena, ona meri 1× амплитуда и фаза u sopstvenim ležajima pumpe pri radnoj brzini, tako da se svako preostalo неуравнотеженост ostavljeno erozijom može kvantifikovati i ispraviti balansiranjem na mestu балансирање.
