การวินิจฉัยภาวะโพรงอากาศ

1. คำจำกัดความ: Cavitation คืออะไร?

การเกิดโพรงอากาศ เป็นปรากฏการณ์ทำลายล้างที่เกิดขึ้นในปั๊มและระบบไฮดรอลิกอื่นๆ คือการก่อตัวอย่างรวดเร็วและการยุบตัวอย่างรุนแรง (การระเบิดเข้า) ของฟองไอในของเหลว เกิดขึ้นเมื่อความดันสถิตของของเหลวลดลงต่ำกว่าความดันไอ

แม้ว่ามักถูกอธิบายว่าเป็นเสียง "ฟู่" หรือ "เสียงลูกแก้วกระทบกัน" แต่การเกิดโพรงอากาศเป็นแหล่งที่มาสำคัญของ การสั่นสะเทือน และอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงและกัดกร่อนต่อใบพัดและตัวเรือนปั๊ม นี่เป็นสัญญาณของปัญหาระบบไฮดรอลิก ไม่ใช่ปัญหาทางกลไก แต่สามารถตรวจพบได้ง่ายด้วยการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

2. การเกิดโพรงอากาศมี 2 ประเภท

ก) การดูดโพรงอากาศ

นี่คือรูปแบบการเกิดโพรงอากาศ (cavitation) ที่พบบ่อยที่สุด เกิดขึ้นเมื่อปั๊มขาดของเหลว ซึ่งหมายความว่าค่า Net Positive Suction Head Available (NPSHa) น้อยกว่าค่า Net Positive Suction Head Require (NPSHr) ที่ปั๊มต้องการ

• กลไก: แรงดันต่ำที่ตาใบพัดทำให้ของเหลวเดือด ก่อตัวเป็นฟองไอ เมื่อฟองเหล่านี้ถูกพัดพาไปยังบริเวณที่มีแรงดันสูงของใบพัด ฟองเหล่านี้จะยุบตัวลงอย่างรุนแรง
• สาเหตุ: ตัวกรองดูดอุดตัน, วาล์วดูดปิดไม่สนิท, ท่อดูดยาวเกินไปหรือมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กเกินไป หรือต้องใช้ปั๊มเพื่อยกของเหลวจากที่สูงเกินไป

ข) การเกิดโพรงอากาศจากการระบายออก

สิ่งนี้เกิดขึ้นน้อยมากและเกิดขึ้นเมื่อแรงดันการปล่อยของปั๊มสูงมาก จนทำให้ของเหลวไม่สามารถไหลออกจากปั๊มได้

• กลไก: ของไหลจะถูกกักไว้ระหว่างใบพัดและหมุนเวียนด้วยความเร็วสูง ทำให้เกิดโซนสุญญากาศความดันต่ำซึ่งฟองอากาศจะก่อตัวขึ้น ฟองอากาศเหล่านี้จะระเบิดออกเมื่อเคลื่อนตัวออกจากบริเวณความดันต่ำ
• สาเหตุ: วาล์วระบายน้ำที่ถูกปิดกั้นหรือปิด หรือการสูบน้ำย้อนเข้าหา "ท่อน้ำตาย" (ท่อน้ำทิ้งที่ถูกปิดกั้นอย่างสมบูรณ์)

3. ลายเซ็นการสั่นสะเทือนของ Cavitation

การยุบตัวอย่างรุนแรงของฟองไอขนาดเล็กนับพันฟองไม่ได้สร้างความถี่เดียวที่ชัดเจน แต่กลับสร้างลายเซ็นการสั่นสะเทือนที่ชัดเจนมาก:

• สัญญาณรบกวนบรอดแบนด์ความถี่สูง: ตัวบ่งชี้หลักของการเกิดโพรงอากาศคือการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของ "พื้นเสียงรบกวน" ของ FFT spectrumโดยเฉพาะที่ความถี่สูง (โดยทั่วไปสูงกว่า 2,000 เฮิรตซ์) ปรากฏเป็น "คลื่นนูน" ของพลังงานแบบสุ่มแบนด์วิดท์กว้าง มากกว่าจะเป็นจุดสูงสุดที่ชัดเจน
• สุ่มและไม่คงที่: การสั่นสะเทือนเป็นแบบสุ่มและไม่เป็นคาบ จึงไม่เกิดจุดสูงสุดที่คมชัด แอมพลิจูดโดยรวมอาจผันผวนได้อย่างมาก
• ฮาร์มอนิกศักย์ของความถี่ผ่านใบมีด: ในบางกรณี พลังงานสุ่มจากการเกิดโพรงอากาศสามารถกระตุ้นความถี่ของ Blade Pass (BPF = จำนวนใบพัด × ความเร็วในการวิ่ง) และฮาร์โมนิกส์ของมัน แต่คุณสมบัติที่โดดเด่นยังคงเป็นพื้นเสียงรบกวนแบบบรอดแบนด์

หากเกิดโพรงอากาศอย่างรุนแรง อาจทำให้เกิดความเสียหายรอง เช่น ใบพัดสึกกร่อน ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาทางกลที่แท้จริง ความไม่สมดุลซึ่งจะแสดงเป็นค่าสูงสุด 1X

4. การยืนยัน

เนื่องจากลายเซ็นการสั่นสะเทือนเป็นสัญญาณรบกวนแบบสุ่ม จึงอาจสับสนกับแหล่งที่มาอื่นๆ ของความปั่นป่วนหรือปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการไหล การยืนยันสามารถทำได้โดย:

• การฟัง: การเกิดโพรงอากาศมักทำให้เกิดเสียงที่ชัดเจน เช่น เสียงกรวดหรือลูกแก้วกลิ้งไปมาภายในปั๊ม
• การเปลี่ยนแปลงกระบวนการ: หากสงสัยว่ามีโพรงอากาศดูด ให้เปิดวาล์วดูดอย่างระมัดระวังและช้าๆ (หากปิดเพียงบางส่วน) หรือทำความสะอาดตัวกรองดูดทันทีเพื่อลดหรือขจัดเสียงรบกวนจากการสั่นสะเทือนความถี่สูง นี่เป็นการทดสอบวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพมาก

การแก้ไขปัญหาโพรงอากาศอย่างรวดเร็วถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากการระเบิดเข้าด้านในทำหน้าที่เหมือนค้อนไมโครเจ็ท ที่กัดกร่อนและสึกกร่อนใบพัดและเกลียวของปั๊ม ส่งผลให้เกิดความเสียหายก่อนเวลาอันควร

← กลับสู่ดัชนีหลัก