Как обнаружить кавитацию в насосе

Насосы лежат в основе большинства промышленных процессов и являются второй по распространенности машиной в мире (после электродвигателя). Поскольку насосы настолько распространены, их часто упускают из виду как потенциальный источник повышения производительности или причину чрезмерных затрат, если они не эксплуатируются должным образом.

Как и в любой машине, могут возникнуть некоторые проблемы. Распространенной проблемой в насосных системах является кавитация в насосе. Кавитация насоса вызывает ряд проблем, включая чрезмерный шум, вибрацию и потребление энергии, не говоря уже о серьезном повреждении самого насоса.

Представьте себе, что вы пережимаете водяной шланг, и вода выходит быстрее, но она аэрируется и распространяется. Именно это и происходит при кавитации насоса. Это физическое явление, которое возникает, когда давление поступающей жидкости становится ниже давления пара жидкости. Снижение давления обычно вызвано увеличением скорости жидкости. Когда давление жидкости на задней стороне лопасти рабочего колеса (напротив всасывания насоса) падает ниже точки испарения жидкости, начинают образовываться пузырьки пара. Когда пузырьки/полости перемещаются к напорной стороне насоса, перемещаясь в область высокого давления, полости взрываются. Взрыв или схлопывание этих пузырьков вызывают внутри насоса мощные ударные волны, вызывающие повреждение рабочего колеса, вибрацию и повышенный шум.

Эти ударные волны могут вызвать механическое повреждение рабочего колеса и насоса, серьезность которого со временем только увеличивается и приводит к потенциальному выходу насоса из строя. Факторами, влияющими на степень сжатия пузырьков пара, являются скорость и форма рабочего колеса.

При работе с жидкостями более высоких температур риск этого возникновения увеличивается из-за повышенного давления паров.

Кавитация насоса и мертвый напор — понятия схожие, но далеко не одно и то же.

Когда насос работает без потока через насос из-за закрытого выпускного клапана или блокировки линии, возникает мертвый напор. Насос рециркулирует ту же воду, в результате чего температура воды постоянно повышается. Если насос продолжает работать в остановленном состоянии слишком долго, чрезмерный нагрев может повредить дорогие уплотнения и сократить срок службы насоса.

Мертвый напор в центробежном насосе может привести к взрывам из-за энергии, передаваемой в жидкость в насосе. Гидравлическое избыточное давление и возможные химические реакции в насосе также могут быть вызваны чрезмерным давлением. К таким же результатам может привести длительная работа насоса всухую, что может привести к кавитации.

Мертвый напор означает, что выпускной клапан открыт, поэтому насос продолжает циркулировать одну и ту же жидкость снова и снова, что может привести к повреждению двигателя насоса, поскольку жидкость может стать слишком горячей. Защита от низкой мощности сработает, чтобы обнаружить это состояние и сработать для защиты двигателя.

Кавитация аналогична тем, что защита малой мощности обнаружит ее, отключит и защитит также двигатель. Но это условие означает, что насос работает всухую и нет жидкости для перекачки. Это также приведет к перегреву двигателя.

Имея дело с кавитацией в насосе, помните, что существуют технологии и методы для обнаружения, мониторинга и предотвращения кавитации в насосе.

Кавитационные повреждения могут сократить срок службы рабочего колеса насоса, механических уплотнений, подшипников и, возможно, других компонентов насоса. Другими словами, это уменьшит среднее время наработки на отказ (MTBF), что увеличит затраты на техническое обслуживание и время простоя насоса.

Самый распространенный способ определить кавитацию в насосе — это звук или вибрация. При этом можно услышать звук, похожий на потрескивание. Из-за лопания пузырьков пара возникает повышенная вибрация насоса, которую также можно наблюдать.

Другими способами выявления кавитации в насосе являются измерения температуры или мощности подвесного мотора. Кавитация насоса означает, что жидкости для перекачивания практически нет, а сам насос продолжает работать. Откачка всухую таким способом с повышением давления пара приведет к перегреву двигателя, что сократит срок его службы и потенциально приведет к повреждению рабочего колеса и самого насоса.