Что такое кавитация насоса и как ее избежать?

Кавитация – это очень распространенная проблема насосов, в особенности центробежных, поскольку это явление напрямую связано с работой импеллера насоса. Как вы, вероятно, уже знаете, в центробежных насосах импеллер перемещает жидкость от впуска к выпуску. 

Рабочее колесо (импеллер) – это ротор, создающий силу всасывания, увеличивающий давление и создающий поток в насосе. И наоборот, движитель (пропеллер) представляет собой лопастное рабочее колесо, которое создает тягу, отталкиваясь от жидкости. Оба перемещают жидкость, но в разных целях. Однако они оба сталкиваются с одной и той же проблемой, и подвержены одинаковым повреждениям.

Кавитация в центробежных насосах обычно возникает вследствие недостаточного кавитационного запаса (NPSH – Net Positive Suction Head) на стороне впуска насоса. Кавитационный запас (NPSH) – это энергия, необходимая для проталкивания жидкости в насос. Кавитационный запас может быть недостаточным по различным причинам: слишком высокая частота вращения насоса, использование всасывающего шланга слишком малого диаметра или размещение насоса слишком далеко или высоко относительно источника жидкости.

Вот что происходит с центробежным насосом в любом из этих случаев. Центробежные насосы работают по принципу создания низкого давления с одной стороны импеллера и высокого давления с другой. В то же время наука утверждает, что в жидкости, перемещаемой с любой скоростью, при возникающем в результате этого изменении давления существует вероятность его падения ниже давления парообразования.

Если давление жидкости падает ниже давления парообразования, это приводит к образованию пузырьков пара, так как жидкость вскипает при нестандартной температуре. Можно добиться кипения воды при температуре 21 °C.

Когда кипящая жидкость покидает выходную сторону импеллера, более высокое давление на этой стороне приводит к разрыву этих пузырьков. Такой разрыв похож на небольшой взрыв, снижающий производительность насоса и способный повредить внутренние части насоса, в частности импеллер. Схлопывание пузырьков пара при этом приводит к чрезмерной вибрации, что, в свою очередь, приводит к контакту вращающихся деталей, например импеллера, с неподвижными деталями, такими как износные шайбы или кольца.

Чрезмерная вибрация также может приводить к преждевременному выходу из строя механических уплотнений и подшипников. В этих случаях энергия, высвобождаемая при разрыве пузырьков пара, может привести к отрыву частиц металла и их столкновению с другими движущимися деталями. Такие повреждения обычно происходят на импеллере и могут варьироваться в диапазоне от точечной коррозии до растрескивания и выкрашивания. Повреждение рабочего колеса влечет за собой еще более значительные и дорогостоящие повреждения насоса.

На возникновение проблемы кавитации чаще всего указывает шум, как будто в насосе камни, вибрация, снижение производительности или сочетание всех трех признаков. При появлении одного из вышеперечисленных признаков немедленно выключите насос.

Понизить частоту вращения вала двигателя, чтобы уменьшить подачу. При снижении частоты вращения в насос нагнетается меньший объем и скорость потока снижается до приемлемого уровня, при котором фактически прекращается образование кавитации. Зачастую такое снижение подачи приводит к большему объему перекачивания, поскольку кавитация активно подавляется.

Повторно проверить технические характеристики всех насосов и сравнить их с условиями применения. Не находится ли насос слишком высоко над источником жидкости? Используются ли трубы надлежащего диаметра? Не работает ли насос при слишком высокой частоте вращения? Иными словами, убедитесь, что вы не требуете от насоса больше, чем он может делать.

Какова наша лучшая рекомендация с учетом всего вышеизложенного? При выборе насоса обращайтесь за помощью к профессионалам. Тогда вы сможете быть уверены в том, что используемое оборудование соответствует вашим условиям эксплуатации.