Kawitacja to zjawisko, które jest doskonale każdemu mechanikowi, zajmującemu się w codziennej pracy naprawą silników. Czym więc jest kawitacja? Jak można odróżnić kawitację od korozji? O tym wszystkim w dzisiejszym artykule!
Czym jest kawitacja pompy?
Kawitacja to proces tworzenia się pęcherzyków (pustych przestrzeni) w cieczy pod wpływem działania szybko poruszającego się ciała stałego lub fal dźwiękowych o dużym natężeniu. Jest to również wżeranie się i niszczenie powierzchni stałych (np. metalu lub betonu) na skutek zapadania się pustych przestrzeni w cieczy.
Kawitacja jest bardzo częstym problemem w pompach, zwłaszcza odśrodkowych, ponieważ jest bezpośrednio związana z wirnikiem pompy. Jak zapewne już wiesz, w pompach odśrodkowych wirnik przenosi ciecz z wlotu do wylotu.
Wirnik to element wytwarzający siłę ssącą, która zwiększa ciśnienie i wytwarza przepływ w pompie. I odwrotnie, pędnik (śmigło) jest wirnikiem łopatkowym, który wytwarza ciąg przez odpychanie cieczy. Oba poruszają się płynnie, ale w różnych celach. Obie jednak borykają się z tym samym problemem i są narażone na te same uszkodzenia.
Kawitacja pompy – co powoduje kawitację w pompie?
Kawitacja w pompach odśrodkowych jest zwykle spowodowana brakiem NPSH (dodatniej wysokości ssania netto) po stronie wlotowej pompy. Dodatnia wysokość ssania netto (NPSH) to energia potrzebna do wtłoczenia cieczy do pompy. NPSH może być niewystarczające z różnych powodów: prędkość pompy jest zbyt duża, wąż ssawny ma zbyt małą średnicę lub pompa znajduje się zbyt daleko albo wysoko w stosunku do źródła cieczy.
Pompy odśrodkowe działają na zasadzie wytwarzania niskiego ciśnienia po jednej stronie wirnika i wysokiego ciśnienia po drugiej stronie. Jednocześnie nauka mówi, że w cieczy poruszającej się z dowolną prędkością, jeśli zmienia się ciśnienie wynikowe, to prawdopodobnie spadnie ono poniżej ciśnienia pary.
Jeżeli ciśnienie cieczy spadnie poniżej ciśnienia tworzenia się pary, to w wyniku wrzenia cieczy w nietypowej temperaturze powstaną pęcherzyki pary. Możliwe jest osiągnięcie wrzenia wody w temperaturze 21 °C.
Jak rozpoznać, że w pompie występuje problem kawitacji pompy?
Gdy wrząca ciecz opuści stronę wylotową wirnika, wyższe ciśnienie po tej stronie spowoduje pęknięcie pęcherzyków. Takie pęknięcie przypomina małą eksplozję, która zmniejsza wydajność pompy i może spowodować uszkodzenie jej wewnętrznych części, zwłaszcza wirnika. Zapadanie się pęcherzyków pary w tym procesie prowadzi do nadmiernych drgań, które z kolei powodują zetknięcie się części obrotowych, takich jak wirnik, z częściami nieruchomymi, takimi jak podkładki i pierścienie ścierne.
Nadmierne drgania mogą również prowadzić do przedwczesnej awarii uszczelnień mechanicznych i łożysk. W takich przypadkach energia uwolniona podczas pękania pęcherzyków pary może spowodować oderwanie się cząstek metalu i zderzenie z innymi ruchomymi częściami. Uszkodzenia takie występują zwykle na wirniku. Uszkodzenie wirnika prowadzi do jeszcze większych i bardziej kosztownych uszkodzeń pompy.
Problem kawitacji jest najczęściej sygnalizowany głośnym hałasem w pompie, wibracjami, zmniejszoną wydajnością lub kombinacją wszystkich tych zjawisk. W przypadku wystąpienia któregokolwiek z powyższych objawów należy natychmiast wyłączyć pompę.
Co można zrobić, aby uniknąć kawitacji pomp?
Aby uniknąć kawitacji, należy zmniejszyć prędkość obrotową wału silnika w celu zmniejszenia przepływu płynu. Dzięki zmniejszeniu prędkości obrotowej do pompy pompowana jest mniejsza objętość, a natężenie przepływu jest redukowane do akceptowalnego poziomu, przy którym kawitacja faktycznie ustaje. Często to ograniczenie tłoczenia skutkuje większą objętością pompowania, ponieważ kawitacja jest aktywnie tłumiona.
Należy ponownie sprawdzić specyfikacje wszystkich pomp i porównać je z warunkami zastosowania. Czy pompa nie jest umieszczona zbyt wysoko nad źródłem cieczy? Czy stosowane są rury o właściwych średnicach? Czy pompa nie pracuje ze zbyt dużą prędkością? Innymi słowy, należy upewnić się, że pompa nie wymaga od użytkownika więcej, niż jest w stanie wykonać.
Jakie jest nasze najlepsze zalecenie, biorąc pod uwagę wszystkie powyższe kwestie? Przy wyborze pompy należy zwrócić się o pomoc do fachowców. Wtedy można mieć pewność, że używany sprzęt jest odpowiedni do warunków pracy.
