مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کاویتاسیون، تشکیل حباب های بخار در پمپ می باشد و متعاقب آن ترکیدن و متلاشی شدن آنها می باشد.کاویتاسیون زمانی اتفاق می افتد که فشار مطلق در مایع، پایین تر از فشار بخار آن باشد.انواع کاویتاسیون که ممکن است در پمپ ها اتفاق بیافتد:

- کاویتاسیون تبخیری (نارسایی NPSHa) :

شایعترین نوع کاویتاسیون می باشد و حدود 70% از کاویتاسیون ها را در بر می گیرد. برای جلوگیری از این نوع کاویتاسیون، مقدار NPSHa در سیستم باید از مقدار NPSHr (حداقل انرژی مورد نیاز پمپ که توسط کارخانه سازنده توسط منحنی هایی به همراه کاتالوگ پمپ ارائه می گردد) بیشتر باشد.برای جلوگیری از صدمات ناشی از این نوع کاویتاسیون، راهکار های زیر پیشنهاد می گردد:

1-کاهش دما که مقدار هد ناشی از فشار بخار سیال را کاهش دهد، هرچه دما کمتر باشد در نتیجه فشار اشباع متناظر به آن کمتر خواهد شد و در نتیجه احتمال کمتر شدن این فشار نسبت به فشار داخل پمپ افزایش می یابد . بنابراین وقتی خواستید که سیال با دمای بالا را پمپ کنید بسیار باید به این نوع کاویتاسیون دقت کنید.

 2-افزایش تراز مایع در مخزن مکش که مقدار هد استاتیکی را افزایش می دهد.
 
3-بهبود و اصلاح پمپ شامل موارد زیر :

-کاهش سرعت که مقدار H_f(هد ناشی از افت) را کاهش می دهد.

-افزایش قطر چشمه پره

-بکار بردن دو پمپ کوچکتر بصورت موازی که موجب کاهش افد هد می شود.

 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب یا هر مایع دیگر، در هر درجه حرارتی به ازای فشار معین تبخیر می شود به عنوان مثال آب در فشار اتمسفر در کنار دریا در 100 درجه سلسیوس و در فشار 0.2 اتمسفر تبخیر می شود.

هرگاه در حین جریان مایع در داخل پروانه یک پمپ، فشار در نقطه ای از فشار بخار مایع در درجه حرارت مربوطه کمتر شود، حباب های بخاری به وجود می آید که به همراه مایع به نقطه ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می نماید. اگر در محل جدید فشار مایع به اندازه کافی زیاد باشد حباب های بخار در این محل می ترکند و در نتیجه ذراتی از مایع از مسیر اصلی خود منحرف می شوند و با سرعت های فوق العاده زیاد به اطراف و از جمله پروانه برخورد می نماید. در چنین مکانی، بسته به شدت برخورد، سطح پروانه خورده و متخلخل می شود. این پدیده را کاویتاسیون (حفره زایی) می نامند. کاویتاسیون همواره با صداهای منقطع شروع می شود و سپس در صورت تداوم کاهش فشار دهانه ورودی پمپ، بر شدت این صداها افزوده می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب یا هر مایع دیگر در هر درجه حرارتی- به ازاء یک فشار معین تبخیر میشود.به عنوان مثال: آب در فشار اتمسفر دریا- در 100 درجه سانتیگراد و در فشار 2/0 اتمسفر- در 20 درجه سانتیگراد تبخیر می گردد.

هرگاه در حین جریان مایع در داخل چرخ یک پمپ-فشار در نقطه ای از فشار تبخیر مایع در درجه حرارت مربوطه کمتر شود- حبابهای بخاری بوجود می آید که به همراه مایع به نقطه ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می نمایند.اگر در محل جدید- فشار مایع به اندازه کافی زیاد باشد،حبابهای بخار در این محل تقطیر شده و در نتیجه ذراتی از مایع از مسیر اصلی خود منحرف شده و با سرعتهای فوق العاده زیاد به اطراف و از جمله پره ها برخورد می نمایند.

  در چنین مکانی ، بسته به شدت برخورد ، سطح پره ها خورده شده و متخلخل می گردد.« این پدیده را کاویتاسیون می نامند» .پدیده کاویتاسیون برای پمپ بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از زمانی کوتاه چرخ آن از بین برود.لذا باید از وجود چنین پدیده ای در پمپ جلوگیری گردد.
در پمپ های سانتریفوژ ، به هنگام ورود مایع به داخل چرخ ، به علت افزایش سرعت،فشار به طور موضعی پایین می آید و در نقطه ای نزدیک به دهانه ورودی چرخ ، به حداقل خود می رسد.اگر در این نقطه ( نقطه فشار مینیمم) فشار مایع از فشار تبخیر مایع عبوری از پمپ بیشتر باشد ، مایع در طول حرکت خود در داخل چرخ همواره در یک فاز باقی مانده و پدیده کاویتاسیون بوجود نخواهد آمد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تشکیل و ترکیدن حفره های بخار در سیال در اثر عمل دینامیکی ماشین را کاویتاسیون یا همان حفرگی می گویند. حفره ها ممکن است بصورت حباب کیسه های بخار یا مخلوطی از هر دو باشد.

کاویتاسیون در محلی ایجاد می شود که فشار مطلق در آنجا مساوی یا کمتر از فشار بخار مایع مورد انتقال باشد. گازهای حل شده در سیال اغلب قبل از تبخیر آزاد می شوند که خود ممکن است باعث حفرگی گردد ولی حفرگی واقعی در اثر تبخیر مایع صورت گیرد.

تازه اگر شرایط حداکثر مجاز عمق مکش برای پمپ فراهم شود کمتر با کاویتاسیون آن مواجه می شویم.
علائم ایجاد حفرگی در پمپ عبارت است از :لرزش و صدای حاصله از ضربات هیدرولیکی و ظهور حباب های بخار و گاز و افت ارتفاع آبدهی راندمان پمپ می باشد. شدت این پدیده با کاهش دوران مطلق در دهه ورودی پمپ افزایش می یابد. هر چه سرعت دوران و دبی جریان پمپ بیشتر باشد سرعت مایع بالاتر بوده و فشار مطلق در دهنه ورودی کمتر خواهد گردید و در نتیجه حفرگی پمپ افزایش خواهد یافت پس دلیل ایجاد حفرگی محدودتی برای دبی جریان و سرعت دوران پمپ بوجود می آورد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مطابق با نوشته های تاریخ نگار برزیلی Reti، یک ماشین آبکش یا لجن کش که بایستی به عنوان نمونه اولیه پمپ گریز از مرکز شناخته شود، در یک مقاله در ابتدای 1475 میلادی توسط مهندس ایتالیایی دوره رنسانس Francesco di Giorgio Martini به عرصه ظهور رسید. پمپ های سانتریفیوز واقعی تا اواخر دهه 1600 توسعه نیافتند تا اینکه Denis Papin یک نمونه از آنرا با تیغه های صاف درست کرد و تیغه منحنی شکل توسط مخترع بریتانیایی John Appold در سال 1851 معرفی شد.

پمپ گریز از مرکز چگونه کار می کند:

یک پمپ گریز از مرکز بر اساس تبدیل انرژی جنبشی یک سیال جاری به فشار ایستا کار می کند. این نحوه عمل بوسیله قانون برنولی توصیف می شود. قاعده عملکرد پمپ گریز از مرکز را می توان با ملاحظه تاثیر تکان دادن یک سطل آب بر روی یک مسیر دایره ای شکل توسط یک طناب، نشان داد. نیرویی که آب را به کف سطل فشار می دهد، نیروی گریز از مرکز است. اگر یک سوراخ در کف سطل تعبیه شود، آب از طریق این سوراخ جریان می یابد. از این گذشته اگر یک لوله ورودی در بالای سطل تعبیه شود، جریان آب به بیرون سوراخ منجر به تولید یک خلاء موضعی در داخل سطل خواهد شد.

این خلاء آب را از یک منبع در سمت دیگر لوله ورودی به داخل سطل خواهد کشید. بدین روش یک جریان پیوسته از منبع و به بیرون سطل بوجود می آید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

عملكرد پمپ هاي سانتريفوژ در حالت بحراني مي تواند موجب اختلال سيستمهاي مربوطه شود. از جمله اين سيستمها نيروگاههاي حرارتي و صنايع پتروشيمي است. در بعضي مواقع تعيين علت دقيق عملكرد ناپايدار پمپ ممكن نيست. جريان توربولان و يا شرايط غير عادي جريان مي تواند موجب لرزشهاي شديد و خارج شدن پمپ از مدار شود. يكي از دلايل اوليه لرزشهاي پمپ سانتريفوژ كاويتاسيون است. در اين حالت در اثر كاهش فشار مايع و تبخير صورت گرفته در سمت مكش پروانه توده هاي حباب توليد و به خروجي پروانه جهت تخليه ارسال مي شوند. در اثر افزايش فشار، حبابهاي توليد شده فشرده مي شوند فشرده شدن حبابها همراه با صدا (مشابه صداي ضربه به بادكنك) و ايجاد لرزش مي شود.

توليد حباب در پروانه وقتي رخ مي دهد كه NPSH  موجود مكش پمپ كمتر از NPSH لازم پمپ شود. اين امر مي تواند به علت وجود مانع در مسير مكش، وجود زانوئي در فاصله نزديك ورودي پمپ و يا شرايط غير عادي بهره برداري مي باشد. عواملي مانند افزايش دما و يا كاهش فشار در سمت مكش نيز مي تواند شرايط فوق را ايجاد كند. البته انتخاب پمپ براي سيستمهايي كه در دبي هاي متفاوت و سرعت متغير كار مي كنند بايستي با دقت صورت گيرد تا از پديده كاويتاسيون جلوگيري گردد. با توجه به ملاحظه مراجع مختلف لرزش پمپ ها معلوم شده است يك عامل رايج اين لرزشها پديده كاويتاسيون است و مي تواند مخرب نيز باشد.

چنانچه آب به بخار تبديل شود حجم آن مي تواند تا  50000  برابر افزايش يابد كه موجب تخليه پروانه از آب گردد خسارات پمپ در اثر كاويتاسيون شامل خوردگي پره ها در منطقه ضربه حباب و آسيب ديدگي ياتاقانها باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب