Czym jest kawitacja w pompie i jak jej uniknąć?

Kawitacja jest bardzo częstym problemem w przypadku pomp, w szczególności pomp odśrodkowych, ponieważ ten stan jest bezpośrednio związany z działaniem wirnika pompy. Jak może wiesz, pompy odśrodkowe wykorzystują wirnik do przemieszczania płynów z wlotu do wylotu. 

Wirnik wytwarza siłę ssącą i zwiększa ciśnienie oraz wytwarza przepływ w pompie. Z kolei śruba to wentylator z łopatkami, który tworzy ciąg, popychając ciecz. Oba urządzenia poruszają ciecz, ale w innym celu. Dotyczy ich jednak ten sam problem i mogą ulec podobnym uszkodzeniom.

Kawitacja w pompach odśrodkowych jest zwykle spowodowana niewystarczającą ilością nadwyżki antykawitacyjnej ciśnienia (NPSH) po stronie wlotowej pompy. NPSH to energia wymagana do wpychania cieczy do pompy. Niewystarczająca wartość NPSH może być wynikiem wielu warunków: zbyt szybkiego działania pompy, użycia węża ssącego o zbyt małej średnicy lub umieszczenia pompy zbyt daleko od źródła płynu czy też zbyt wysoko nad nim.

Gdy pompa odśrodkowa pracuje w takich warunkach, ma to określone skutki. Pompy odśrodkowe działają na zasadzie wytwarzania niskiego ciśnienia po jednej stronie wirnika i wysokiego ciśnienia po drugiej stronie. Tymczasem nauka mówi nam, że gdy płyn jest przemieszczany z dowolną prędkością, w związku z czym następuje zmiana ciśnienia, istnieje możliwość spadku ciśnienia płynu poniżej jego ciśnienia pary.

Gdy ciśnienie płynu spada poniżej ciśnienia pary, powoduje to powstanie pęcherzyków, ponieważ płyn gotuje się w nietypowej temperaturze. Woda może zagotować się nawet w temperaturze 21°C (70°F).

Gdy wrzący płyn wypływa po stronie wylotowej wirnika, wyższe ciśnienie po tej stronie powoduje pękanie pęcherzyków. Pęknięcie to jest podobne do małej eksplozji, która ogranicza wydajność pompowania maszyny i może uszkodzić jej pompy wewnętrzne, a w szczególności wirnik. Zapadające się pęcherzyki pary powodują nadmierne drgania, które z kolei sprawiają, że obracające się części, takie jak wirnik, stykają się z nieobracającymi się częściami, takimi jak płyty lub pierścienie ścieralne.

Nadmierne drgania mogą również prowadzić do przedwczesnej awarii uszczelnień mechanicznych i łożysk. W takich przypadkach energia uwalniana w momencie pękania pęcherzyków pary może spowodować odłamywanie się metalowych części oraz ich kolizję z innymi ruchomymi częściami. Uszkodzenia występują zazwyczaj w wirniku i mogą mieć postać wżerów, pęknięć lub wykruszeń. Uszkodzony wirnik może spowodować jeszcze bardziej rozległe i kosztowne uszkodzenia pompy.

Wśród najczęstszych sygnałów problemów z kawitacją można wymienić hałas przypominający odgłos pompowania skał, wibracje, obniżoną wydajność lub połączenie wszystkich trzech objawów. Po zaobserwowaniu jednego z powyższych należy natychmiast wyłączyć pompę.

Należy zmniejszyć prędkość obrotową silnika, aby ograniczyć natężenie przepływu. Po zmniejszeniu prędkości do pompy jest wpychana mniejsza ilość płynu, co powoduje zmniejszenie prędkości do dopuszczalnego poziomu i skutecznie zapobiega kawitacji. Często mniejszy przepływ powoduje zwiększenie objętości pompowania dzięki uniknięciu kawitacji.

Sprawdź ponownie wszystkie parametry pompy i porównaj z wymaganiami danego zastosowania. Czy pompa znajduje się zbyt wysoko nad źródłem płynu? Czy średnice rur są prawidłowe? Czy pompa pracuje zbyt szybko? Krótko mówiąc, upewnij się, czy nie wymagasz od pompy, aby robiła więcej, niż jest to możliwe.

Jaka jest najlepsza rada, jakiej możemy udzielić, biorąc pod uwagę wszystkie wyżej wspomniane kwestie? Przy wyborze pompy warto skorzystać z profesjonalnej pomocy. W ten sposób można mieć pewność, że używany sprzęt jest zgodny z wymaganiami danego zastosowania.