Co je kavitace čerpadla a jak se tomu vyhnout?

Kavitace je velmi častým problémem u čerpadel, zejména u odstředivých, protože tento stav přímo souvisí s funkcí oběžného kola čerpadla. Jak již možná víte, odstředivá čerpadla spoléhají na oběžné kolo, které přesunuje kapaliny z oblasti sání do výstupu. 

Oběžné kolo je rotor, který vytváří sací sílu, zvyšuje tlak a vytváří průtok v čerpadle. A naopak, vrtulové kolo je lopatové zařízení, které vytváří tah tlačením proti kapalině. Oba typy kol se pohybují tekutinou, ale za jiným účelem. Oba však čelí stejné výzvě a mohou utrpět stejné poškození.

Kavitace v odstředivých čerpadlech je obvykle způsobena nedostatečnou energií čisté pozitivní nátokové výšky (NPSH) na sací straně čerpadla. NPSH je energie potřebná k zatlačení kapaliny do čerpadla. Nedostatečné množství NPSH může být způsobeno řadou podmínek: rychlým spuštěním čerpadla, použitím sací hadice, která má příliš malý průměr, nebo umístěním čerpadla příliš daleko nebo příliš vysoko od zdroje kapaliny.

Uveďte své odstředivé čerpadlo do kterékoli z těchto situací a stane se následující. Odstředivá čerpadla pracují na principu vytváření nízkého tlaku na jedné straně oběžného kola a vysokého tlaku na straně druhé. Mezitím nám věda říká, že když se kapalina pohybuje jakoukoli rychlostí, s následnou změnou tlaku existuje potenciál pro pokles tlaku kapaliny pod její tlak páry.

Pokud tlak kapaliny klesne pod tlak páry, vytvoří se bubliny páry, protože kapalina má teplotu varu při jiné než obvyklé teplotě. Může se například stát, že bude mít voda teplotu varu 21 °C (70 °F).

Jak vroucí kapalina opouští výstupní stranu oběžného kola, vyšší tlak na této straně způsobí prasknutí bublin. Toto prasknutí je téměř jako malá exploze, která sníží čerpací kapacitu stroje a může poškodit jeho vnitřní čerpací prvky, zejména oběžné kolo. Kolabující bubliny páry pak vytváří nadměrné vibrace, které následně způsobují, že se otáčející se součásti, jako je oběžné kolo, dotýkají nerotujících součástí, například otěrových desek nebo třecích kroužků.

Nadměrné vibrace mohou také vést k předčasnému selhání mechanických těsnění a ložisek. V těchto případech může energie uvolněná při prasknutí bublin páry způsobit odtržení kovových částí a nárazy do dalších pohyblivých dílů. K poškození obvykle dochází na oběžném kole a může být v rozsahu od bodové koroze až po praskliny nebo odlomení. Poškozené oběžné kolo pak způsobí ještě rozsáhlejší a nákladnější poškození čerpadla.

Pokud čelíte problému s kavitací, můžete jej zjistit podle hluku, který zní jako čerpání kamínků, přestože je nečerpáte, vibrací, sníženého výkonu nebo kombinace všech tří prvků. Pokud si všimnete jakéhokoli z výše uvedených příznaků, čerpadlo okamžitě vypněte.

Snižte otáčky motoru tak, aby se snížil výstupní průtok. Snížením otáček zajistíme, že se do čerpadla dostane menší objem, a to snižuje rychlost na přijatelnou úroveň, kde účinně zastavíme tvorbu kavitace. Tato snížená úroveň průtoku často vede k tomu, že budeme čerpat větší objem, protože jsme aktivně zamezili kavitaci.

Znovu zkontrolujte všechny specifikace čerpadla a porovnejte je s potřebami aplikace. Je čerpadlo příliš vysoko nad zdrojem kapaliny? Jsou průměry potrubí správné? Neběží čerpadlo s příliš vysokými otáčkami? Stručně řečeno, ujistěte se, že po čerpadle nechcete, aby dělalo více, než dokáže.

Jaká je nejlepší rada, kterou vám můžeme dát pro všechny záležitosti zvažované výše? Při výběru čerpadla vyhledejte odbornou pomoc. Tímto způsobem si můžete být jisti, že zařízení, které používáte, je v souladu s potřebami vaší aplikace.