Кавітація в насосах

Чим керується насосна фірма здогадатися не важко. З відповідним під дану подачу всмоктуючим патрубком Ø400 або Ø500 зросли б розмір равлики і ціна. Але, якби проектувальник підрахував одержувані швидкості на вході в насос 5,5 м / с, а за насосом 3,1 м / с, то зміг би переконати замовника відмовитися від насоса, здатного кавітіровать, хоча і менш дорощого.

 

Другий приклад:

В одній насосній станції, змонтовано агрегати сухої горизонтальної установки вище рівня води в приймальної камери 2,8м. Номінальні параметри насосів : Q = 3500 м3 / год, Н = 26м, Δhтр (NPSHR) = 7.7м. Насоси кавітуючі. Реально вони працюють в точці Q = 3900 м3 / год, Н = 24м, де Δhтр (NPSHR) = 8,6 м. Діапазон продуктивності насосної станції 6000-10000 м3 / год.

Вирішення проблеми:

За допомогою формули підраховуємо Δhдоп (NPSHA) = 5.8м. Звідси Δhдоп <1,1Δhтр = 8,5м, що неприпустимо. В фактичній же точці роботи, де різниця 1,1Δhтр-Δhдоп = 1,1х8,6 = 3,7 - Умови ще жорсткіші.

Розглянемо два варіанти виводу насосів з роботи в зоні кавітації:

- Дроселювання напірної лінії за допомогою регульованого клапана.

- Збільшення тиску на всмоктуючої стороні, установкою в приймальному відділенні бустерного насоса.

Варіант1 (з регульованим клапаном).

Аналізуючи характеристики QH і Q-Δhтр насоса, знаходимо Q = 2000 м3/год, при якому Δhтр = 3,8м <Δhдоп. Підбираємо регулюючий клапан, здатний підтримувати тиск в напірній лінії кожного насоса на рівні 3,5 бар, що відповідає одиничній подачі 2000 м3/год. Будуємо графіки спільної роботи трьох насосів з трьома клапанами і трубопроводів (рис 5). Три насоса справляються з мінімальним припливом 6000 м3 / год.

Варіант 2 (з бустерних насосом).

З попередніх розрахунків видно, що нестача напору на всмоктуючої стороні насоса становить 3,7 м. Найбільш просто монтуються і придатними для значних обсягів на невелику висоту є насоси з осьовими або діагональними робочими колесами (рис 5,6). Такі агрегати встановлюються безпосередньо в нагнітальну колону (в даному випадку відкриту). Підбираємо насос з номінальними параметрами Q = 3000 м3 / год, Н = 5,5 м, ККД = 83%. 

Будуємо характеристики роботи пари послідовно з'єднаних насосів (рис. 7) і 

трьох пар послідовно - паралельно з'єднаних насосів (рис. 8) спільно з водоводом.

 

Рис.5. Графіки спільної роботи 3-х насосів з регульованими клапанами (або одним клапаном на гребінку) і водоводів. 1,2,3-графіки одного, двох і трьох паралельно працюючих насосів відповідно. 4,5,6-графіки водоводів з редукційними клапанами (клапаном), що підтримує тиск в системі 3,5 бар при роботі одного, двох і трьох насосів відповідно; 7-характеристика водоводу без дроселювання.

Пуск існуючого насоса здійснюється з затримкою, після того, як осьовий бустерний агрегат наповнить колону водою до можливого виливу.

Аналіз характеристик показує:

Подача бустерного агрегату (рис. 7) в робочому діапазоні вище, ніж у існуючого, що забезпечило стабільний підпір останньому.

Робоча точка двох пар, паралельно діючих насосів, (рис. 8) відповідає Q = 7200 м3 / год, Н = 30м і знаходиться в зоні оптимуму обох агрегатів.

Необхідний кавітаційний запас існуючих насосів сухої установки в цій точці Δhтр = 6м

Підраховуємо наявний кавітаційний запас за формулою    (13):

Δhдоп = 10 + 2,0-0,2-0,2-0,1-0,3-0,6 = 10,6 м

Звідси Δhдоп = 10,6> 1,1Δhтр = 6,6м

Загрози кавітації немає.

Енергетичні витрати за варіантами показують явну перевагу у використанні бустерних насосів, а грошова різниця їх порівнянна із закупівельною ціною за агрегат.

Крім того, установка редукційного клапана не виключить проблем.

наявність повітря у всмоктуючому трубопроводі, отже нестійкої роботи насосів;

Зменшення ресурсу роботи підшипникових вузлів і ущільнень (при подачі 2000 м3/год насос працює на грані обмеження по Qmin, з підвищеними осьовими і радіальними силами).

Таким чином, можна оцінити доцільність та ефективність заходів щодо усунення кавітації.

Захист поверхні від кавітації за допомогою газотермічного

напилення і наплавлення покриттів

           Кавітація - (від латинського cavitas - порожнеча) - утворення в рідині порожнин (кавітаційних бульбашок, або каверн), заповнених газом, парою або їх сумішшю. Гідродинамічна кавітація виникає в результаті місцевого пониження тиску в рідині, яке може відбуватися при збільшенні її швидкості. Фізично процес кавітації близький процесу закіпання рідини. Основна відмінність між ними укладено в тому, що при закіпанні зміна фазового стану рідини відбувається при середньому за обсягом рідини тиску, рівному тиску насиченої пари, тоді як при кавітації середній тиск рідини вище тиску насиченої пари, а падіння тиску носить локальний характер. Провідну роль в утворенні бульбашок при кавітації грають гази, що виділяються всередину утворених бульбашок. Ці гази завжди містяться в рідині, і при місцевому зниженні тиску починають інтенсивно виділятися всередину зазначених бульбашок.

          Оскільки під впливом змінного місцевого тиску рідини бульбашки можуть різко скорочуватися і розширюватися, то температура газу всередині бульбашок коливається в широких межах, і може досягати декількох сотень градусів за Цельсієм. Є розрахункові дані, що температура всередині бульбашок може досягати 1500 С. Оскільки в