Діагностика кавітації

1. Визначення: Що таке кавітація?

Кавітація – це руйнівне явище, яке відбувається в насосах та інших гідравлічних системах. Це швидке утворення та насильницьке схлопування (імплозія) бульбашок пари в рідині. Це відбувається, коли статичний тиск рідини падає нижче тиску її пари.

Хоча кавітацію часто описують як звук «шипіння» або «брязкіт кульок», вона є значним джерелом вібрація і може спричинити серйозні ерозійні пошкодження робочих коліс та корпусів насосів. Це ознака гідравлічної проблеми, а не механічної, але її легко виявити за допомогою вібраційного аналізу.

2. Два типи кавітації

а) Кавітація всмоктування

Це найпоширеніша форма кавітації. Вона виникає, коли насос «голодує» на рідину, тобто чистий позитивний напір всмоктування (NPSHa) менший за необхідний насосом чистий позитивний напір всмоктування (NPSHr).

• Механізм: Низький тиск біля вушка крильчатки призводить до кипіння рідини, утворюючи бульбашки пари. Коли ці бульбашки переносяться в області лопаток крильчатки з вищим тиском, вони різко руйнуються.
• Причини: Засмічений всмоктувальний фільтр, частково закритий всмоктувальний клапан, занадто довга або занадто мала в діаметрі всмоктувальна лінія, або насос, який повинен піднімати рідину з занадто великої висоти.

b) Кавітація нагнітання

Це трапляється рідше і трапляється, коли тиск нагнітання насоса надзвичайно високий, що перешкоджає витоку рідини з насоса.

• Механізм: Рідина затримується між лопатями робочого колеса та рециркулює з високою швидкістю, створюючи вакуумну зону низького тиску, де утворюються бульбашки. Ці бульбашки потім вибухають, виходячи з області низького тиску.
• Причини: Заблокований або закритий напірний клапан, або перекачування проти «мертвого напору» (повністю заблокована напірна лінія).

3. Вібраційна сигнатура кавітації

Бурхливе зіткнення тисяч крихітних бульбашок пари не створює єдиної чіткої частоти. Натомість воно створює дуже чітку вібраційну сигнатуру:

• Високочастотний широкосмуговий шум: Основним показником кавітації є значне збільшення «рівня шуму» Спектр ШПФ, особливо на високих частотах (зазвичай вище 2000 Гц). Це виглядає як «горб» випадкової широкосмугової енергії, а не як окремі піки.
• Випадкові та нестаціонарні: Вібрація є випадковою та неперіодичною, тому вона не створює різких піків. Загальна амплітуда може значно коливатися.
• Потенційні гармоніки частоти проходження лопаті: У деяких випадках випадкова енергія від кавітації може збуджувати частоту проходження лопатей (ЧПЛ = кількість лопаток × Швидкість бігу) та його гармоніки, але домінуючою рисою все ще буде рівень широкосмугового шуму.

Якщо кавітація сильна, вона може спричинити вторинні пошкодження, такі як ерозія робочого колеса, що потім може призвести до справжнього механічного пошкодження. дисбаланс, що проявлятиметься як високий пік 1X.

4. Підтвердження

Оскільки вібраційна сигнатура є випадковим шумом, її іноді можна сплутати з іншими джерелами турбулентності або проблемами, пов'язаними з потоком. Підтвердження можна досягти шляхом:

• Прослуховування: Кавітація часто створює чіткий чутний звук, подібний до котіння гравію або кульок всередині насоса.
• Зміни процесу: У разі підозри на кавітацію всмоктування, обережне та повільне відкриття всмоктувального клапана (якщо він частково закритий) або очищення всмоктувального фільтра повинні негайно зменшити або усунути високочастотний вібраційний шум. Це дуже ефективний діагностичний тест.

Вкрай важливо швидко усунути кавітацію, оскільки імплозії діють як мікроструминний молот, відколюючи та руйнуючи лопаті робочого колеса та спіраль насоса, що призводить до передчасного виходу з ладу.

← Назад до головного індексу