کاویتاسیون پمپ
کاویتاسیون پمپ
کاویتاسیون چیست؟
متداولترین عیب در پمپها مشکل کاویتاسیون میباشد. پارامترهای عملیاتی متفاوتی میتواند سبب ایجاد کاویتاسیون شود، اما عمدتاً این عیب به دلیل مناسب نبودن هد ورودی به پمپ یا NPSHR پمپ رخ میدهد (برای مطالعه بیشتر درباره NPSH میتوانید به کتاب تئوری پمپهای سانتریفیوژ مراجعه کنید).
در این پدیده، در سیال داخل پمپ حبابهایی ایجاد میشود که در قسمت پرفشار پمپ فشرده شده و منفجر میشوند. این انفجارها نیروی زیادی را به سطح کوچکی از بدنه یا پروانه پمپ وارد میکنند و حتی ممکن است بخشی از فلز بدنه یا پروانه کنده شود.
اثرات کاویتاسیون بر پمپ
متخلخل شدن بدنه و پروانه پمپ
خوردگی شدید در موارد پیشرفته
ایجاد عیب نامیزانی (Unbalance)
ارتعاشات تصادفی در فرکانس بالا یا نویز
کاویتاسیون معمولاً باعث ایجاد ارتعاشات نامنظم در محدوده فرکانسی بالا میشود که به صورت برآمدگی در اسپکتروم دیده میشود.
نشانههای تشخیص کاویتاسیون
شاخصترین راه تشخیص کاویتاسیون وجود صدایی شبیه سنگریزه یا ماسه داخل پمپ است. در این حالت به نظر میرسد که پمپ سیالی را پمپاژ میکند که درون آن شن و ماسه وجود دارد.
با ترکیدن حبابهای ایجاد شده، افزایش ناگهانی و تصادفی انرژی را در شکل موج شاهد خواهیم بود. به دلیل اینکه این افزایش انرژیها میتوانند از ۱ تا ۳ ثانیه فاصله داشته باشند، نیاز است که نمودار ۱۰ ثانیه یا بیشتر ار پوشش دهد.
در بررسی عملکرد پمپها و بررسی کاویتاسیون، لازم است که محدودهی فرکانسی اطراف فرکانس گذر پره مورد بررسی قرار گیرد. همچنین همانطور که ذکر شد، بستر نویز در فرکانسهای بالا افزایش چشمگیری خواهد داشت.
سوالات متداول
1. کاویتاسیون در پمپ چیست و چرا رخ میدهد؟
کاویتاسیون پدیدهای است که در آن فشار سیال در ورودی پمپ به حدی کاهش مییابد که بخشی از آن به بخار تبدیل شده و حباب های بخار در جریان ایجاد میشوند. این حباب ها هنگام ورود به نواحی پرفشار، متلاشی میشوند و ضربات شدیدی به سطح پروانه و بدنه پمپ وارد میکنند. علت اصلی آن، پایین بودن هد خالص مثبت ورودی (NPSH) نسبت به مقدار مورد نیاز پمپ است.
2. چه عواملی باعث ایجاد کاویتاسیون در پمپ میشوند؟
عوامل مختلفی میتوانند منجر به کاویتاسیون شوند، از جمله:
- کم بودن سطح سیال در مخزن مکش
- گرفتگی یا محدودیت در لوله مکش
- دمای بالای سیال و کاهش فشار بخار
- انتخاب نامناسب پمپ یا عملکرد خارج از منحنی طراحی
- NPSH ناکافی نسبت به شرایط کاری پمپ
3. اثرات کاویتاسیون بر عملکرد پمپ چیست؟
کاویتاسیون باعث آسیب های فیزیکی و عملکردی جدی میشود، از جمله:
- خوردگی و متخلخل شدن سطح پروانه و بدنه
- ایجاد نامیزانی (Unbalance) در روتور
- افزایش ارتعاشات تصادفی در فرکانس بالا
- کاهش راندمان پمپ و افزایش نویز صوتی
در موارد شدید، ممکن است کاویتاسیون باعث شکست مکانیکی پروانه شود.
4. چگونه میتوان کاویتاسیون را از طریق ارتعاشات تشخیص داد؟
در تحلیل ارتعاشی، کاویتاسیون معمولاً با افزایش نویز در فرکانس های بالا و ظهور برآمدگی تصادفی در اسپکتروم (Broadband Vibration) مشخص میشود.
در سیگنال زمانی نیز انفجار حبابها به صورت افزایش های ناگهانی انرژی (Impulsive Peaks) در بازه های ۱ تا ۳ ثانیه قابل مشاهده است. تحلیل داده در بازههای زمانی طولانیتر (حداقل ۱۰ ثانیه) توصیه میشود.
5. رایج ترین نشانه های فیزیکی کاویتاسیون در پمپ چیست؟
شاخص ترین نشانه، صدایی شبیه به عبور سنگ ریزه یا ماسه درون پمپ است. این صدا معمولاً با لرزش نامنظم و افزایش دما در ناحیه مکش همراه است. در صورت تداوم این شرایط، سطوح فلزی پروانه دچار خوردگی حفرهای (Pitting) و زبری میشوند که با بازرسی چشمی نیز قابل مشاهده است.