Diagnostisering av kavitation

1. Definition: Vad är kavitation?

Kavitation är ett destruktivt fenomen som uppstår i pumpar och andra hydrauliska system. Det är den snabba bildningen och våldsamma kollapsen (implosionen) av ångbubblor i en vätska. Detta händer när vätskans statiska tryck sjunker under dess ångtryck.

Även om det ofta beskrivs som ett "väsande" eller "skrammelande kulor", är kavitation en betydande källa till vibration och kan orsaka allvarliga, erosiva skador på pumphjul och höljen. Det är ett tecken på ett hydrauliskt problem, inte ett mekaniskt, men det är lätt att upptäcka med vibrationsanalys.

2. De två typerna av kavitation

a) Sugningskavitation

Detta är den vanligaste formen av kavitation. Det uppstår när pumpen är "utsvält" på vätska, vilket innebär att det tillgängliga nettopositiva sugtrycket (NPSHa) är mindre än det nettopositiva sugtrycket som krävs (NPSHr) av pumpen.

• Mekanism: Det låga trycket vid impellerns öga får vätskan att koka, vilket bildar ångbubblor. När dessa bubblor transporteras in i impellerns skovlar med högre tryck kollapsar de våldsamt.
• Orsaker: Ett igensatt sugfilter, en delvis stängd sugventil, en sugledning som är för lång eller för liten i diameter, eller att pumpen måste lyfta vätskan från för hög höjd.

b) Utloppskavitation

Detta är mindre vanligt och inträffar när pumpens utloppstryck är extremt högt, vilket förhindrar att vätska flödar ut ur pumpen.

• Mekanism: Vätskan fångas mellan impellerns skovlar och recirkulerar med hög hastighet, vilket skapar en lågtrycksvakuumzon där bubblor bildas. Dessa bubblor imploderar sedan när de rör sig ut ur lågtrycksområdet.
• Orsaker: En blockerad eller stängd utloppsventil, eller pumpning mot ett "dött tryck" (en helt blockerad utloppsledning).

3. Kavitationens vibrationssignatur

Den våldsamma implosionen av tusentals små ångbubblor producerar inte en enda, snygg frekvens. Istället skapar den en mycket distinkt vibrationssignatur:

• Högfrekvent bredbandsbrus: Den primära indikatorn på kavitation är en signifikant ökning av "bullergolvet" hos FFT-spektrum, särskilt vid höga frekvenser (vanligtvis över 2 000 Hz). Den framträder som en "puckel" av slumpmässig, bredbandig energi snarare än som distinkta toppar.
• Slumpmässig och instabil: Vibrationen är slumpmässig och icke-periodisk, vilket är anledningen till att den inte skapar skarpa toppar. Den totala amplituden kan fluktuera avsevärt.
• Potentiella övertoner för bladpassagefrekvens: I vissa fall kan den slumpmässiga energin från kavitation excitera bladpassagefrekvensen (BPF = antal skovlar × Löphastighet) och dess övertoner, men den dominerande egenskapen kommer fortfarande att vara bredbandsbrusgolvet.

Om kavitationen är allvarlig kan den orsaka sekundära skador, såsom erosion av impellern, vilket sedan kan leda till en verklig mekanisk defekt. obalans, vilket skulle visa sig som en hög 1X-topp.

4. Bekräftelse

Eftersom vibrationssignaturen består av slumpmässigt brus kan den ibland förväxlas med andra källor till turbulens eller flödesrelaterade problem. Bekräftelse kan uppnås genom att:

• Lyssnande: Kavitation ger ofta ett distinkt hörbart ljud som grus eller kulor som rullar runt inuti pumpen.
• Processändringar: Vid misstänkt sugkavitation bör en försiktig och långsam öppning av sugventilen (om den är delvis stängd) eller rengöring av sugsilen omedelbart minska eller eliminera det högfrekventa vibrationsljudet. Detta är ett mycket effektivt diagnostiskt test.

Det är avgörande att åtgärda kavitation snabbt, eftersom implosionerna fungerar som en mikrohammare som flisar bort och eroderar impellerns skovlar och pumpens spiral, vilket leder till för tidigt haveri.

← Tillbaka till huvudmenyn