Cos'è la cavitazione?Come migliorare le misure di anticavitazione?

 

• Cos'è la cavitazione?

La cavitazione è una condizione dannosa che spesso si verifica nelle unità di pompaggio centrifughe. La cavitazione può ridurre l'efficienza della pompa, causare vibrazioni e rumore e causare gravi danni alla girante, al corpo pompa, all'albero e ad altre parti interne della pompa. La cavitazione si verifica quando la pressione del fluido nella pompa scende al di sotto della pressione di vaporizzazione, provocando la formazione di bolle di vapore nelle aree di bassa pressione. Queste bolle di vapore possono collassare violentemente o "implodere" quando entrano nella zona di alta pressione. Ciò può causare danni meccanici all'interno della pompa, creare punti deboli suscettibili all'erosione e alla corrosione e compromettere le prestazioni della pompa.

 

Comprendere e implementare strategie per mitigare la cavitazione è fondamentale per mantenere l'integrità operativa e la durata di servizio delle pompe centrifughe.

 

• Tipi di cavitazione nelle pompe centrifughe

 

1. Cavitazione per vaporizzazione.Conosciuto anche come "cavitazione classica" o "cavitazione con testa di aspirazione positiva netta disponibile (NPSHa)", questo è il tipo più comune di cavitazione. Le pompe centrifughe aumentano la velocità del fluido mentre passa attraverso il foro di aspirazione della girante. L'aumento della velocità equivale a una diminuzione della pressione del fluido. La riduzione della pressione può far bollire (vaporizzare) una parte del fluido e formare bolle di vapore, che collassano violentemente e producono minuscole onde d'urto quando raggiungono l'area di alta pressione.

 

2. Cavitazione turbolenta.Componenti come gomiti, valvole e filtri nel sistema di tubazioni potrebbero non essere adatti alla quantità o alla natura del liquido pompato, il che può creare vortici, turbolenze e differenze di pressione in tutto il liquido. Quando questi fenomeni si verificano all'ingresso della pompa, possono erodere direttamente l'interno della pompa o causare la vaporizzazione del liquido.

 

3. Cavitazione della sindrome di Blade.Conosciuto anche come "sindrome del passaggio della lama", questo tipo di cavitazione si verifica quando il diametro della girante è troppo grande o il rivestimento interno del corpo pompa è troppo spesso/il diametro interno del corpo pompa è troppo piccolo. Una o entrambe queste condizioni ridurranno lo spazio (spazio libero) all'interno del corpo della pompa al di sotto di livelli accettabili. La riduzione del gioco all'interno del corpo della pompa provoca un aumento della velocità del fluido, che si traduce in una diminuzione della pressione. La diminuzione della pressione può causare la vaporizzazione del fluido, creando bolle di cavitazione.

 

4. Cavitazione a ricircolo interno.Quando una pompa non è in grado di scaricare il fluido alla portata richiesta, fa sì che parte o tutto il fluido ricircoli attorno alla girante. Il fluido ricircolato passa attraverso aree a bassa e alta pressione, generando calore, alta velocità e formando bolle di vaporizzazione. Una causa comune di ricircolo interno è il funzionamento della pompa con la valvola di uscita della pompa chiusa (o a una portata bassa - Pump Salon Nota 1).

 

5. Cavitazione con ingresso d'aria.L'aria può essere aspirata nella pompa attraverso una valvola guasta o un raccordo allentato. Una volta all'interno della pompa, l'aria si muove con il fluido. Il movimento del fluido e dell'aria può formare bolle che "esplodono" se esposte all'aumento di pressione della girante della pompa.

 

• Quali sono i rischi della cavitazione?

 

1. Corrosione dei componenti del flusso:

(1) A causa dell'impatto ad alta frequenza (600~25000 HZ) generato quando le bolle scoppiano, la pressione raggiunge i 49 MPa, causando l'erosione meccanica sulla superficie metallica.

 

(2) Poiché durante la vaporizzazione viene rilasciato calore e l'idrolisi avviene a causa dell'effetto della differenza di temperatura della batteria, l'ossigeno generato ossida il metallo e provoca corrosione chimica.

 

2. Le prestazioni della pompa diminuiscono:

Quando si verifica la cavitazione della pompa, lo scambio di energia nella girante viene disturbato e distrutto e le caratteristiche esterne si manifestano con il declino delle curve QH, QP e Qn. Nei casi più gravi, il flusso nella pompa verrà interrotto e non funzionerà.

 

Per velocità specifiche basse, poiché il canale di flusso tra le pale è stretto e lungo, una volta avvenuta la cavitazione, le bolle riempiono l'intero canale di flusso e la curva di prestazione scenderà improvvisamente.

 

Per velocità specifiche medie e alte, il canale di flusso è corto e largo, quindi è necessario un processo di transizione affinché le bolle si sviluppino dalla comparsa al riempimento dell'intero canale di flusso. La curva di prestazione corrispondente inizia a diminuire lentamente, per poi scendere bruscamente quando raggiunge una determinata portata.

 

• Misure per migliorare l'anticavitazione

 

1. Misure per migliorare le prestazioni anticavitazione della pompa centrifuga:

(1) Migliorare il design strutturale dalla porta di aspirazione della pompa alla girante. Aumentare l'area di flusso; aumentare il raggio di curvatura della sezione di ingresso del coperchio della girante per ridurre la rapida accelerazione e la caduta di pressione del flusso di liquido; ridurre opportunamente lo spessore dell'ingresso della pala e attorno all'ingresso della pala per avvicinarlo alla forma snella, che può anche ridurre l'accelerazione e la caduta di pressione del flusso attorno alla testa della pala; migliorare la finitura superficiale della girante e dell'ingresso della pala per ridurre la perdita di resistenza; estendere il bordo di ingresso della pala fino all'ingresso della girante in modo che il flusso del liquido riceva lavoro in anticipo e aumenti la pressione.

 

(2) Un induttore anteriore viene utilizzato per far funzionare in anticipo il flusso del liquido nell'induttore anteriore per aumentare la pressione del flusso del liquido.

 

(3) Utilizzando una girante a doppia aspirazione, il flusso del liquido entra nella girante da entrambi i lati contemporaneamente, quindi la sezione trasversale di ingresso viene raddoppiata e la portata di ingresso può essere dimezzata.

 

(4) La condizione di lavoro di progetto adotta un angolo di attacco positivo leggermente più grande per aumentare l'angolo di ingresso della lama, ridurre la flessione all'ingresso della lama, ridurre il blocco della lama e aumentare l'area di ingresso; migliorare le condizioni di lavoro in condizioni di grande flusso per ridurre la perdita di flusso. Tuttavia, l'angolo di attacco positivo non dovrebbe essere troppo grande, altrimenti influenzerà l'efficienza.

 

(5) Utilizzare materiali resistenti alla cavitazione. La pratica dimostra che maggiore è la resistenza, la durezza e la tenacità del materiale, migliore è la stabilità chimica e maggiore è la resistenza alla cavitazione.

 

2. Misure per migliorare il margine di cavitazione effettivo del dispositivo di ingresso del liquido:

(1) Aumentare la pressione della superficie del liquido nel serbatoio di stoccaggio del liquido davanti alla pompa per aumentare il margine di cavitazione effettivo.

 

(2) Ridurre l'altezza di installazione della pompa del dispositivo di aspirazione.

 

(3) Sostituire il dispositivo di aspirazione verso l'alto con un dispositivo di irrigazione inversa.

 

(4) Ridurre la perdita di flusso nella tubazione prima della pompa, ad esempio accorciando il più possibile la tubazione entro l'intervallo richiesto, riducendo la portata nella tubazione, riducendo il numero di gomiti e valvole e aumentando l'apertura della valvola come quanto più possibile.

 

(5) Ridurre la temperatura del fluido di lavoro all'ingresso della pompa (quando il mezzo di trasporto è vicino alla temperatura di saturazione).

 

Le misure di cui sopra possono essere applicate in modo appropriato dopo un'analisi completa basata sul tipo di pompa, sulla selezione dei materiali e sulle condizioni del sito di utilizzo della pompa.