Kavitacija yra dažna problema eksploatuojant išcentrinius siurblius, dėl kurios gali padidėti siurblio vibracija ir triukšmas, sumažėti našumas ir rimtai pažeisti komponentus.
Šiame straipsnyje nenagrinėjamos profesinės teorinės kavitacijos žinios, o tik bandoma palyginti paprasta kalba pateikti išsamią įvadą į keletą įprastų kavitacijos tipų išcentriniuose siurbliuose, kavitacijos keliamus pavojus ir dažniausiai naudojamas priemones, skirtas pagerinti kavitaciją vietoje.
1. Kavitacijos tipai
Pagal atsiradimo vietą kavitaciją galima suskirstyti į ašmenų kavitaciją, tarpo kavitaciją, grubią kavitaciją, ertmės kavitaciją ir atgalinę kavitaciją.
(1) Lapų kavitacija
Kai įvyksta kavitacija, burbuliukai dažniausiai susidaro ir sprogsta mentelių priekyje ir gale, taip pat žinoma kaip aerodinaminė kavitacija, kuri yra pagrindinė kavitacijos forma išcentriniuose siurbliuose. Kai siurblys sumontuotas per aukštai, net jei siurblys veikia projektinėmis sąlygomis, galinėje mentės įleidimo ir išleidimo angos dalyje gali susidaryti žemo{1}}slėgio sritis:
1) Kai siurblys veikia didelio srauto sąlygomis, priekiniame menčių krašte atsiranda srauto atskyrimas ir sūkuriai, dėl kurių susidaro neigiamas slėgis, dėl kurio gali atsirasti kavitacija menčių priekyje.
2) Kai siurblys veikia mažo srauto sąlygomis, galinėje menčių dalyje susidaro sūkuriai, kurie sukuria žemo-slėgio zoną ir sukelia kavitaciją galinėje menčių dalyje.
(2) Tarpo kavitacija
Tai reiškia kavitaciją, susidariusią, kai skystis teka siauru kanalu arba tarpeliu, dėl kurio vietiškai padidėja srauto greitis ir sumažėja slėgis iki srauto komponentų garavimo slėgio.
Esant tarpui tarp išcentrinio siurblio korpuso-dėvėjimui atsparaus žiedo ir sparnuotės išorinio krašto (dangčio plokštės), esant slėgio skirtumui (ypač dideliam slėgio skirtumui) abiejose sparnuotės įėjimo ir išleidimo angos pusėse, skystis iš išleidimo angos teka atgal dideliu greičiu, sukeldamas vietinį slėgio kritimą ir kavitaciją.
Esant nedideliam tarpui tarp ašinio srauto siurblio mentelių išorinio krašto ir siurblio korpuso, veikiant slėgio skirtumui tarp priekinių ir užpakalinių menčių dalių, didelis atvirkštinis skysčio srauto greitis tarpelyje taip pat gali sukelti vietinį slėgio kritimą, dėl kurio atsiranda kavitacija atitinkamame išoriniame siurblio korpuso menčių krašte ir susidaro nelygus išorinis medaus sluoksnis. ir ašmenys.
(3) Grubi kavitacija
Grubi kavitacija reiškia sūkurių susidarymą pasroviui nuo išsikišimų, kai skystis teka per nelygų šiurkštaus srauto komponentų paviršių siurblio korpuso viduje, sukeldamas vietinį slėgio kritimą ir sukeliančią kavitaciją.
Liejant ir apdorojant siurblio srauto komponentus, paviršiaus nelygumai, smėlio skylės, oro skylės ir kt. gali sukelti staigius vietinio srauto būsenos pokyčius ir sukelti kavitaciją.
(4) Ertmės kavitacija
Kavitacija ertmėje reiškia spiralinės sūkurio juostos susidarymą siurbimo kameroje siurblio įleidimo angoje dėl prastų vandens įleidimo sąlygų arba nepakankamo panardinimo gylio. Kai sūkurio juostos centrinis slėgis sumažėja iki garavimo slėgio, taip pat atsiras kavitacija, kurią lydės stipri vibracija.
(5) Refliuksinė kavitacija
Paprastai tariant, būtina sąlyga kavitacijai yra NPSHa
Kai siurbimo srautas per mažas arba įleidimo slėgis per didelis, atsiranda atgalinis srautas. Kai siurbimo srautas yra per mažas, sparnuotės įleidimo angoje atsiranda vidinis refliuksas; Kai siurblio įleidimo slėgis yra per didelis, sparnuotės išleidimo angoje atsiranda vidinis refliuksas. Vidinis refliuksas padidina skysčio srautą, kol išgaruojant susidaro burbuliukai, kurie vėliau plyšta esant didesniam aplinkos slėgiui. Kai siurbimo angoje atsiranda vidinis atbulinis srautas, aplink siurblio siurbimo angą sklis nereguliarus traškėjimas, kartu su didelio -intensyvumo detonacijos garsu.
Refliukso kavitaciją paprastai galima pagerinti šiais būdais:
1) Padidinkite siurblio išėjimo srautą.
2) Sumontuokite aplinkkelį tarp siurblio įleidimo ir išleidimo angų (šiuo metodu klientams sunku priimti praktiškai).
3) Optimizuokite sparnuotės konstrukciją (sumažinkite sparnuotės įleidimo plotą).
2. Kavitacijos pavojai
(1) Veikimo pablogėjimas, dujotiekio pažeidimai
Kavitacija gali žymiai sumažinti siurblio našumą. Paprastai išcentrinių siurblių atveju, kai įleidimo slėgis tam tikru mastu sumažėja, jų našumas smarkiai sumažės, o tai taip pat žinoma kaip kavitacijos lūžis. Kavitacija taip pat gali sukelti nestabilumą skysčio viduje, o tai gali sukelti srauto ir slėgio svyravimus. Dėl šių svyravimų jis gali sugadinti siurblį ir jo įleidimo bei išleidimo vamzdynus.
(2) Didelis siurblio viršsrovių komponentų pažeidimas
Kavitacija gali pažeisti komponentų paviršių. Kai burbuliukai sprogsta, aplink esantis skystis sukuria ypač didelį smūgio slėgį (didžiausią slėgį) iki 49 MPa. Kai hidraulinis kavitacijos stiprumas viršija medžiagos gebėjimą atsispirti šiam poveikiui, tai gali sukelti vietinį sienų medžiagos nuovargį ir paviršiaus medžiagos atsiskyrimą. Kavitacija vyksta kartu su chemine ir elektrochemine korozija. Ankstyvoje kavitacijos stadijoje dėl medžiagų korozijos ir plastinės deformacijos susidarančių duobių dydis yra nuo 10 μm iki 50 μm, ypač kai kurių medžiagų, kurios yra prastai atsparios korozijai, kurios gali turėti korio pavidalo struktūras esant ilgalaikei -kavitacijai.
(3) generuoti vibraciją ir triukšmą
Tuo metu, kai burbulas kondensuojasi, susitraukia ir plyšta, aplink burbulą esantis skystis dideliu greičiu užpildo tuštumą (susidaro dėl burbulo kondensacijos ir plyšimo), generuodamas slėgio pulsacijas ir taip jaudinančią vibraciją bei triukšmą. Kavitacijos triukšmo dažnis paprastai yra nuo 10 kHz iki 100 kHz, o kavitacijos triukšmo, kurį sukelia refliuksas ir slėgio pulsacija, dažnis yra apie kelis šimtus Hz, todėl žmogaus ausis yra ypač jautri. Tuo pačiu metu kavitacija taip pat gali stimuliuoti vibraciją, o pagrindinis kavitacijos generuojamos vibracijos dažnis paprastai yra apie 1 kHz.
Kavitacijai būdingas ne tik didelis triukšmo lygis, bet ir vibracijos rodikliai, tokie kaip nepakankamas siurblio pagrindo standumas ir prasta vamzdyno atrama, galinti sukelti konstrukcinį rezonansą; Sumontavus siurblį, pagrindas užpildomas betonu, o dujotiekio atraminis standumas yra pakankamas, o tai paprastai nesukelia stiprių vibracijos reiškinių. Tačiau matuojant siurblio korpuso vibraciją, kavitacijos generuojamo vibracijos dažnio aukšto-dažnio komponentas yra dominuojantis, o vibracijos pagreičio vertė yra didesnė už vibracijos poslinkį ir vibracijos greitį.
3. Bendros priemonės kavitacijos veikimui pagerinti
(1) Priemonės, skirtos pagerinti pačių išcentrinių siurblių atsparumą kavitacijai
1) Patobulinkite siurblio įsiurbimo angos konstrukciją
Šlifuojant sparnuotė, galima padidinti srauto plotą;
Padidinkite sparnuotės dengiamosios plokštės įleidimo angos kreivio spindulį, kad sumažintumėte greitą skysčio srauto pagreitį ir slėgio kritimą;
Tinkamai sumažinkite mentės įleidimo angos storį ir suapvalinkite mentės įvadą (poliruokite peilio galvutę, pagaląskite ją, kad sumažintumėte įleidimo angos smūgio nuostolius ir sumažintumėte įleidimo kampo jautrumą, o reikiamą kavitacijos ribą galima sumažinti maždaug 0,5 metro), kad ji būtų artima racionalios formos, taip pat sumažinamas pagreitis ir slėgio kritimas aplink mentės galvutę;
Pagerinkite sparnuotės ir mentės įleidimo angos paviršiaus lygumą, kad sumažintumėte pasipriešinimo praradimą;
Ištieskite mentės įleidimo kraštą link sparnuotės įleidimo angos, kad skysčio srautas iš anksto gautų darbą ir padidintų slėgį.
2) Pridėkite priekinį indukcinį ratą
Pasirūpinkite, kad skysčio srautas veiktų iš anksto priekiniame indukciniame ratuke, kad padidėtų skysčio srauto slėgis (ši schema reikalauja struktūrinių pakeitimų ir įvairių projektavimo parametrų perkalibravimo).
3) Dvigubo siurbimo sparnuotės pritaikymas
Padidinkite sparnuotės įleidimo plotą ir sumažinkite įleidimo skysčio srautą (sumažinkite srautą ir padidinkite slėgį).
4) Naudojant šiek tiek didesnį teigiamą atakos kampą
Norėdami padidinti mentės įleidimo kampą, sumažinkite lenkimą ties ašmenų įleidimo anga, sumažinkite ašmenų užsikimšimą ir taip padidinkite įleidimo plotą;
Pagerinkite darbo sąlygas didelio srauto sąlygomis, kad sumažintumėte srauto nuostolius. Tačiau teigiamas atakos kampas neturėtų būti per didelis, kitaip tai turės įtakos efektyvumui.
5) Mažo greičio{1}}siurblio naudojimas
Kuo mažesnis sukimosi greitis, tuo mažesnis NPSHr.
6) Antikavitacijos medžiagų naudojimas
Praktika įrodė, kad kuo didesnis medžiagos stiprumas, kietumas ir kietumas, tuo didesnis jos cheminis stabilumas ir atsparumas kavitacijai.
(2) Priemonės, skirtos padidinti įrenginio kavitacijos ribą
1) Padidinkite skysčio lygio slėgį rezervuare prieš siurblį, kad pagerintumėte efektyvią kavitacijos ribą.
2) Sumažinkite siurblio montavimo aukštį siurbimo įrenginyje, ypač tiekiant karštą vandenį kaip terpę, ir apsvarstykite ryšį tarp įsiurbimo aukščio ir terpės temperatūros.
3) Siurbimo įtaisą pakeiskite atgalinio srauto įtaisu.
4) Sumažinkite srauto nuostolius siurbimo vamzdyne prieš siurblį. Jei įmanoma, reikiamo diapazono ribose sutrumpinkite dujotiekį, naudokite atitinkamą siurbimo vamzdyno skersmenį ir filtro filtravimo plotą (jei yra), kad sumažintumėte srautą vamzdyne, sumažintumėte posūkių ir vožtuvų skaičių bei kiek įmanoma padidintumėte vožtuvo angą.
5) Jei tarpo kavitacija yra stipri, norint sumažinti nuotėkio srautą ir sumažinti kavitacijos laipsnį, galima taikyti balansinių skylių gręžimo ant sparnuotės metodą. Menčių pusiausvyros angos naikina ir trukdo įpurškiamo skysčio srautui prie sparnuotės įleidimo angos. Balansavimo angų plotas turi būti ne mažesnis kaip 5 kartus didesnis už sandarinimo žiedo tarpą, kad būtų sumažintas nuotėkio srautas, taip sumažinant poveikį pagrindiniam skysčio srautui ir pagerinant siurblio antikavitacijos savybes.
6) Patirtis parodė, kad pradedant nuo kavitacijos mechanizmo, papildant atitinkamą dujų kiekį į įsiurbimo angą, gali sutrikti kavitacijos atsiradimo sąlygos. Tačiau oro papildymo naudojimas siekiant išvengti siurblio kavitacijos yra labai techniškas, ir tik tinkamai papildant oro kiekį, vietą ir metodą galima pasiekti gerų rezultatų. Priešingu atveju labai sumažės debitas, siurblio aukštis ir efektyvumas, netgi nutrūks srautas ir atsiras neigiamų pasekmių eksploatacijos metu.
Atsižvelgiant į sunkumus reguliuojant tinkamą oro tiekimo kiekį ir tikslų matavimą, kartu su autoriaus praktika, rekomenduojama naudoti adatinį vožtuvą, kuris gali reguliuoti oro tiekimo vožtuvo srautą. Reguliuojant vietoje, kavitacijos triukšmas gali būti naudojamas atskirti: reguliuokite įsiurbimo tūrį per adatinį vožtuvą, kol kavitacijos triukšmas bus sumažintas (kai kurios sistemos gali visiškai pašalinti triukšmą, bet kai kurios sistemos gali tik sumažinti kavitacijos triukšmą, o ne visiškai jį panaikinti), tada šiek tiek pakoreguokite adatinį vožtuvą atgal, kad sumažintumėte įsiurbimo tūrį, stebėkite veikimą tam tikrą laiką, kol neatsiras normalios veikimo sąlygos, tada neįvyks normalios veikimo sąlygos adatinis vožtuvas. Šis metodas niekada neturėtų sumažinti garso iki žemiausio lygio! Jei įleidimo slėgis yra teigiamas, kai siurblys nustoja veikti, reikia sumontuoti atbulinį vožtuvą, kad būtų išvengta nuotėkio.
7) Tyrimai parodė, kad kai terpėje yra lakiųjų dujų ir kietųjų dalelių, tokių kaip smėlis, siurblio kavitacijos našumas sumažės. Siekiant užtikrinti, kad siurblyje neatsirastų kavitacijos, siurblio įsiurbimo aukštis turi būti sumažintas bent 4,2 metro nuo apskaičiuoto švaraus vandens aukščio. Į tai verta atkreipti dėmesį komunalinėje pramonėje.