Pagrindiniai išcentrinių siurblių principai: kavitacija
Kavitacijos tipai išcentriniuose siurbliuose
Norint sumažinti arba užkirsti kelią kavitacijai išcentriniuose siurbliuose, svarbu suprasti skirtingus kavitacijos tipus, kurie gali atsirasti. Šie tipai apima:
1. Garinimo kavitacija. Taip pat žinomas kaip „tipinė kavitacija“ arba „grynoji teigiama siurbimo galvutės trūkumo (NPSHa) kavitacija“, tai yra labiausiai paplitęs kavitacijos tipas. Išcentrinis siurblys padidina skysčio greitį, kai jis traukiamas per sparnuotės angas. Greičio padidėjimas atitinka skysčio slėgio sumažėjimą. Sumažinus slėgį, dalis skysčio gali užvirti (išgaruoti) ir susidaryti garų burbuliukai, kurie smarkiai subyra, kai pasiekia aukšto slėgio sritį ir sukuria mažą smūginę bangą.
2. Turbulentinė kavitacija. Vamzdynų sistemos dalys, pvz., alkūnės, vožtuvai, filtrai ir kt., gali būti netinkamos siurbiamo skysčio tūriui ar pobūdžiui, todėl visame skystyje gali susidaryti sūkurinės srovės, turbulencija ir slėgio skirtumai. Kai šie reiškiniai atsiranda prie siurblio įėjimo, jie tiesiogiai ardys siurblio vidų arba išgaruos skystį.
3. Lapo sindromo kavitacija. Šis kavitacijos tipas taip pat žinomas kaip „blade through sindromas“, kai sparnuotės skersmuo yra per didelis arba siurblio korpuso vidinė danga yra per stora / siurblio korpuso vidinis skersmuo yra per mažas. Bet kuri iš šių sąlygų arba abi šios sąlygos sumažins erdvę (tarpą) siurblio korpuse žemiau priimtino lygio. Sumažinus tarpą siurblio korpuse, padidėja skysčio srautas, todėl sumažėja slėgis. Dėl sumažinto slėgio skystis gali išgaruoti ir susidaryti kavitacijos burbuliukai.
4. Vidinė recirkuliacinė kavitacija. Kai siurblys negali išleisti skysčio norimu srautu, dalis arba visas skystis cirkuliuoja aplink sparnuotės ratą. Recirkuliuojantis skystis praeina per žemo ir aukšto slėgio sritis, todėl susidaro karštis, didelis greitis ir susidaro garuojantys burbuliukai. Dažna vidinės recirkuliacijos priežastis yra tai, kad siurblys veikia, kai siurblio išleidimo vožtuvas uždarytas (arba esant mažam srautui).
5. Oro įtraukimas su kavitacija. Oras gali būti įtrauktas į siurblį per sugedusį vožtuvą arba atsilaisvinusią jungtį. Patekęs į siurblį, oras tekės kartu su skysčiu. Judant skysčiui ir orui gali susidaryti burbuliukai, kurie „sprogsta“ veikiami padidėjusio siurblio sparnuotės slėgio.
Veiksniai, sukeliantys kavitaciją
NPSH, NPSHa ir NPSHr
NPSH yra pagrindinis veiksnys, apsaugantis nuo kavitacijos išcentriniuose siurbliuose. NPSH yra skirtumas tarp tikrojo siurbimo slėgio ir skysčio garų slėgio, išmatuoto siurblio įleidimo angoje. NPSH vertė turi būti didelė, kad skystis siurblyje neišgaruotų. NPSHa yra tikrasis NPSH siurblio veikimo sąlygomis. Reikalingas grynasis teigiamas įsiurbimo aukštis (NPSHr) yra minimalus siurblio gamintojo nurodytas NPSH, kad būtų išvengta kavitacijos. NPSHa yra siurbimo vamzdžio ir siurblio įrengimo ir veikimo detalių funkcija. NPSHr yra siurblio konstrukcijos funkcija, o jo vertė nustatoma atliekant siurblio bandymą. NPSHr rodo turimą slėgio aukštį bandymo sąlygomis ir paprastai ima 3 % siurblio slėgio sumažėjimą (daugiapakopiams siurbliams, galvutės sparnuotės galvutei) kaip kavitacijos identifikavimo pagrindą. NPSHa visada turi būti didesnis nei NPSHr, kad būtų išvengta kavitacijos.
Oro įtraukimas ir jo vaidmuo kavitacijoje
Kai oras patenka į siurblio įsiurbimo liniją, atsiranda oro įtraukimas, todėl padidėja kavitacijos rizika. Taip gali nutikti dėl netinkamo siurblio užpildymo, nuotėkio siurbimo linijoje ir sūkurinio ar turbulento srauto siurbimo linijoje. Oras skystyje sudaro mažus burbuliukus, kurie esant slėgio sąlygoms siurblyje gali prisidėti prie kavitacijos proceso arba jį pabloginti. Norint sumažinti kavitacijos riziką, labai svarbu sumažinti oro įtraukimą. Tai galima pasiekti laikantis minimalių panardinimo reikalavimų, užtikrinant tinkamą vamzdžių jungčių sandarinimą, išlaikant tinkamą NPSHa ir vengiant turbulencijos siurblio įleidimo angoje.
Siurblio ir sistemos kreivių, susijusių su kavitacijos rizika, analizė
Siurblio ir sistemos kreivės analizė yra svarbi priemonė norint suprasti ir sumažinti kavitacijos riziką. Siurblio ir sistemos kreivių sankirtos iliustruoja siurblio srautą, aukštį ir efektyvumą skirtingomis sistemos sąlygomis. Analizuodamas siurblio ir sistemos kreives, operatorius gali nustatyti optimalų siurblio veikimo diapazoną ir išvengti sričių, kurios sukelia kavitaciją. Šios sritys apima situacijas, kai srautas yra labai didelis arba siurbimo aukštis yra labai mažas. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas minimaliam srauto taškui, nes dirbant žemiau šio greičio labai padidėja kavitacijos rizika. Tinkamas siurblio kreivių naudojimas padeda priimti sprendimus dėl siurblio pasirinkimo, veikimo greičio ir būtinų atsargumo priemonių, kad būtų sumažinta kavitacija išcentriniuose siurbliuose.
Kavitacijos mažinimo strategijos
Pakelkite NPSHa, kad išvengtumėte kavitacijos
Norint išvengti kavitacijos, būtina užtikrinti, kad NPSHa būtų didesnis nei NPSHr. Tai galima padaryti taip:
1. Sumažinkite siurblio aukštį siurbimo rezervuaro / bako atžvilgiu. Gali padidinti siurbimo rezervuaro / baseino lygį arba sumažinti siurblio montavimo aukštį. Tai padidina NPSHa siurblio įleidimo angoje.
2. Padidinkite siurbimo vamzdžio skersmenį. Tai sumažina skysčio greitį esant pastoviam srauto greičiui ir taip sumažina vamzdžių ir jungiamųjų detalių siurbimo slėgio nuostolius.
3. Sumažinkite priedų galvos praradimą. Sumažinkite siurblio įsiurbimo linijos jungčių skaičių. Naudokite priedus, tokius kaip ilgo spindulio posūkiai, viso skersmens vožtuvai ir kūginius mažinančius vamzdžius, kad sumažintumėte siurbimo aukščio praradimą dėl vamzdžių jungiamųjų detalių.
4. Kiek įmanoma, venkite montuoti filtrus ir filtrus ant siurblio įsiurbimo linijos, nes jie dažniausiai sukelia kavitaciją išcentriniame siurblyje. Jei to negalima išvengti, pasirūpinkite, kad filtras ir filtras ant siurblio įsiurbimo linijos būtų reguliariai tikrinami ir valomi.
5. Atvėsinkite siurbiamą skystį, kad sumažintumėte garų slėgį.
Sužinokite apie NPSH ribą, skirtą kavitacijos prevencijai
NPSH marža yra skirtumas tarp NPSHa ir NPSHr. Didelė NPSH riba sumažina kavitacijos riziką, nes suteikia saugos faktorių, neleidžiantį NPSHa nukristi žemiau įprasto veikimo lygio dėl darbo sąlygų svyravimų. Veiksniai, turintys įtakos NPSH ribai, yra skysčio charakteristikos, siurblio greitis ir siurbimo sąlygos. Inžinieriai turi apskaičiuoti ir maksimaliai padidinti šią atsargą projektavimo ir eksploatavimo planavimo etapuose, kad užtikrintų patikimą siurblio veikimą ir sumažintų kavitacijos riziką. Reguliarus stebėjimas ir reguliavimas, pagrįstas realaus laiko veiklos duomenimis, padeda išlaikyti efektyvią NPSH maržą.
Palaikykite minimalų siurblio srautą
Siekiant sumažinti kavitaciją, labai svarbu užtikrinti, kad išcentrinis siurblys veiktų virš nurodyto minimalaus srauto. Išcentriniai siurbliai, veikiantys žemiau optimalaus srauto diapazono (leistinos darbo zonos), padidina žemo slėgio zonų, kurios gali sukelti kavitaciją, tikimybę. Kiekvienas išcentrinis siurblys turi siurblio charakteristikų kreivę, kuri rodo mažiausią debitą, reikalingą norint išvengti veikimo problemų, tokių kaip kavitacija. Šis minimalus srautas gali būti palaikomas naudojant srauto valdymo metodus, tokius kaip aplinkkelio linijos, valdymo vožtuvai arba kintamo greičio siurbliai. Tai ypač svarbu paleidimo arba išjungimo fazėje, kai keičiasi siurblio poreikis.
Darbaračio konstrukcijos svarstymai, siekiant sumažinti kavitaciją
Darbinio rato konstrukcija vaidina svarbų vaidmenį nustatant, ar išcentrinis siurblys yra linkęs į kavitaciją. Sparnuotė su mažiau ir didesnėmis mentėmis linkęs mažiau pagreitinti skysčio, todėl sumažėja kavitacijos rizika. Be to, sparnuotės su dideliu įleidimo skersmeniu arba kūginėmis mentėmis padeda sklandžiau valdyti skysčių srautą, sumažinant turbulenciją ir burbuliukų susidarymą. Darbaračių ir siurblių tarnavimo laiką galima pratęsti naudojant medžiagas, atsparias kavitacijos pažeidimams.
Naudokite antikavitacijos priemones
Kavitacijos prevencijos įtaisai, tokie kaip srauto valdymo priedai arba kavitaciją slopinantys įdėklai, gali veiksmingai sumažinti kavitaciją. Šių prietaisų vaidmuo yra kontroliuoti skysčio dinamiką aplink sparnuotę, užtikrinant stabilesnį srautą ir sumažinant turbulenciją bei žemo slėgio sritis, kurios sukelia kavitaciją. Srauto lygintuvai gali būti naudojami siekiant sumažinti skysčio sūkurius ir pagerinti siurblio įleidimo sąlygas. Kavitaciją slopinantis pamušalas sulaužo burbulą prieš jam sprogstant, apsaugodamas sparnuotės ir siurblio korpusą nuo pažeidimų.
Svarbu teisingai nustatyti siurblio dydį, kad būtų išvengta kavitacijos
Norint išvengti kavitacijos, labai svarbu pasirinkti tinkamą siurblio tipą ir konkrečiam pritaikymui tinkamą dydį. Didesnio dydžio siurbliai gali veikti ne taip efektyviai, esant mažesniam srautui, todėl padidės kavitacijos rizika, o mažo dydžio siurbliams gali tekti dirbti daugiau, kad atitiktų srauto reikalavimus, o tai taip pat padidina kavitacijos tikimybę. Tinkamas siurblio pasirinkimas apima išsamią didžiausio, normalaus ir mažiausio srauto reikalavimų, skysčio charakteristikų ir sistemos išdėstymo analizę, siekiant užtikrinti, kad siurblys veiktų nurodytame veikimo diapazone. Tikslus pasirinkimas apsaugo nuo kavitacijos ir pagerina siurblio efektyvumą bei patikimumą per visą jo gyvavimo ciklą. Kavitacija išcentriniuose siurbliuose gali turėti įtakos efektyvumui ir sutrumpinti tarnavimo laiką, nes pažeidžiami svarbūs komponentai. Įgyvendinus aptartas strategijas, tokias kaip siurblio konstrukcijos ir parinkimo optimizavimas, tinkamo srauto palaikymas ir tinkamos NPSH ribos užtikrinimas, žymiai sumažins kavitacijos riziką. Reguliarus stebėjimas ir techninė priežiūra užtikrina, kad siurblys veiktų optimaliomis sąlygomis, todėl pailgėja tarnavimo laikas ir įvairių pritaikymų patikimumas. Imantis aktyvių priemonių, įranga gali pagerinti našumą ir išvengti brangios žalos bei pavojų, kuriuos sukelia kavitacija.
